Química à Serviço Da Humanidade

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a serviço da Luciana Almeida Silva e Jailson B. de Andrade Este texto discute o papel da Química na melhoria da qualidade de vida e conforto da população e estabelece ligações entre o primeiro Caderno Temático dedicado à Química Ambiental, publicado em 2001, e este volume. Os temas abordados são relevantes à compreensão das constantes transformações que ocorrem no planeta, envolvendo um ciclo que abrange os três grandes compartimentos do globo terrestre: atmosfera, hidrosfera e litosfera.
química, qualidade de vida, cadernos temáticos  3 A Química, de forma ampla, pode ser definida como o ramo da ciência dedicado à observação observação, transformação e construção, pois o trabalho do Químico geralmente inclui a observação e/ou determinação da estrutura ou composição de espécies químicas presentes nos seres vivos, no ambiente e nos materiais, bem como a transformação e construção de novas moléculas. Tradicionalmente, a Química compreende quatro divisões didáticas: Química Analítica, Química Inorgânica, Química Orgânica e Físico-Química que, atualmente, estão em crescente desuso. Novas sub-áreas temáticas estão emergindo e representam de forma ampla os principais focos atuais da Química. Por exemplo, a Química dos Materiais, Química Medicinal e Química Ambiental são divisões interdisciplinares, bastante abrangentes, e englobam, majoritariamente, os diversos campos de estudo e os desafios contemporâneos da química. No Quadro 1 estão representadas Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola 1-00-quimica humanidade.p65 3 algumas das principais missões da rias e fabricação de azeite, só eram Química, que demonstram a importânpermitidas em locais desabitados e, na cia desta área do conhecimento para Grécia Antiga, era exigida autorização a humanidade. O século passado preespecial para a construção de curtusenciou o maior aumento na expectames e fundições de prata. tiva de vida do ser humano, que salA química ambiental é uma das áretou de cerca de 40 anos para aproxias da ciência que mais tem crescido madamente 70 anos, e parte significanas últimas décadas. Ela procura entiva deste salto foi devido aos avantender a composição e o comportaços da química. Entretanto, uma parmento do solo, da água e do ar, quais cela significativa dos atuais seis bias interações complexas entre esses lhões de habitantes sistemas, como eles são do planeta não têm influenciados pelas ativiacesso a alimentos dades humanas e quais A Química, de forma em quantidade e quasão as suas conseqüênampla, pode ser definida lidade adequadas. cias. Os conhecimentos como o ramo da ciência dedicado à observação, Também, cerca de 1 acumulados com esses transformação e bilhão de pessoas estudos têm contribuído construção. não têm acesso a de forma significativa na água potável de boa prevenção e correção de qualidade e 1,3 bilhão problemas ambientais, vivem em locais em que a qualidade por exemplo, pela produção de plástido ar é imprópria. Vale ressaltar que cos (usados em embalagens e utensíos danos ao ambiente e a preocupalios) que se degradam facilmente no ção com a questão ambiental não são ambiente, a descoberta de produtos tão atuais. Na Roma Antiga, atividades usados como propelentes e em sistecomo curtumes, matadouros, lavandemas de refrigeração que não danificam N° 5 – Novembro 2003 Química a serviço da Humanidade 17/10/03, 08:00 4 a camada de ozônio e a reciclagem molecular. A química da atmosfera move a quebra de ligações liberando de materiais como metais, plásticos, tem, também, contribuído bastante os átomos de cloro, que atuam como papel e borrachas. Esses novos propara elucidar com detalhes várias iniciadores de reações em cadeia. cedimentos e iniciatiquestões ambientais, Esse processo foi elucidado por Paul vas, comumente chacomo a depleção da Crutzen, Mario Molina e Sherwood mados de “Química camada de ozônio, o Rowland que, em 1995, receberam o Novas sub-áreas Verde”, têm como foco aquecimento global e Prêmio Nobel de Química. Embora os temáticas estão desenhar produtos e o “seqüestro” de carEstados Unidos tivessem banido o uso emergindo e processos que redubono. Na década de desses compostos desde 1976, o representam de forma zam ou eliminem o uso 1970 surgiu a primeimundo precisou de mais de uma déampla os principais focos atuais da Química. e a produção de subsra pista de que os cada para abrir os olhos para este protâncias danosas ou compostos genericablema, quando, em 1985, cientistas perigosas à saúde humente denominados descobriram um buraco potencialmenmana e ao ambiente. Os conhecimende CFCs (do inglês chlorine-fluorinete catastrófico na camada de ozônio. tos gerados também podem servir de carbon) podiam estar destruindo a Essas descobertas levaram a Organiguia para mudanças no comportamencamada de ozônio, localizada na eszação das Nações Unidas (ONU) a reto humano, esclarecendo a sociedatratosfera, e que protedigir o Protocolo de de sobre os riscos ambientais que cerge a Terra dos raios soMontreal, em 1987, tos produtos e atitudes oferecem e a lares ultravioleta que, com ajustes e emenQuímica Verde tem como foco desenhar possibilidade de substituí-los por ouentre outras ações, são das posteriores, produtos e processos tros menos nocivos. cancerígenos. Por iroadotando medidas que reduzam ou Entretanto, a segurança do ambinia, os CFCs foram espreventivas para reeliminem o uso e a ente não é um problema local ou ponpecialmente escolhidos gulamentar o total produção de substâncias tual e exige esforços concentrados de pelos cientistas da Du das emissões mundanosas ou perigosas à todo o planeta. A geoquímica tem feiPont™, para uso em rediais de substâncias saúde humana e ao to muitos progressos no entendimenfrigeração e como pro(CFCs e halons) que ambiente. to da química da terra e seus compopelentes, por serem deterioram a camanentes, incluindo rios, lagos e oceanos. inertes. Entretanto, esda de ozônio, em Muitos desses envolvem teorias funses gases são levados função da evolução damentais como a termodinâmica, à estratosfera superior e, nessa altitudos conhecimentos científicos e tenmas em escala muito maior que a de, a intensa luz ultravioleta do sol prodo em conta considerações técnicas Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola 1-00-quimica humanidade.p65 4 N° 5 – Novembro 2003 Química a serviço da Humanidade 17/10/03, 08:00 e econômicas. O objetivo era reduzir mas relacionados com os materiais, a ar a mudança do clima, limitando suas em 50% a produção e consumo desvida e o ambiente. emissões antrópicas, protegendo e auO primeiro número da série de Casas substâncias até 1999, em relação mentando os sumidouros e reservatódernos Temáticos de Química Nova na aos níveis calculados de produção e rios desses gases. O Protocolo prevê Escola dedicado à química ambiental consumo de 1986, com o objetivo fitambém a criação de MDL (Mecaniscontém cinco artigos que abordam tenal de eliminá-las, o que de fato ocormos de Desenvolvimento Limpo), que mas relevantes à compreensão das reu. consiste na possibilidade de um país inúmeras transformações pelas quais industrializado financiar projetos A interação de gases como o CO2 a Terra vem passando, ao longo dos ambientais em países em desenvolvicom a terra e a água também é objeto aproximados 4,5 bilhões de anos de mento, como forma de de estudos da químiexistência, e os impactos decorrentes cumprir parte de sua ca do ambiente. O Em 1985, cientistas meta de redução de do surgimento da vida no nosso pladióxido de carbono descobriram um buraco neta, principalmente aqueles resultanemissões. O comproproduzido principalpotencialmente tes de atividades antrópicas, agravamisso promete reverter mente pela respiração catastrófico na camada dos nas últimas décadas. a tendência histórica de plantas e animais e de ozônio. Essas No artigo “A evolução da atmosfede crescimento das queima de combustídescobertas levaram a ra terrestre”, W. F. Jardim fez um paraemissões nesses paíveis também é fixado ONU a redigir o lelo entre a termodinâmica e o conceises, iniciada há 150 no processo de fotosProtocolo de Montreal, to de vida. Dentro de uma concepção anos. No entanto, o síntese. Embora a moem 1987. química abrangente de vida, planetas Protocolo de Quioto lécula de CO 2 seja teve metas muito mais vizinhos à Terra, como Marte e Vênus, aparentemente inosão considerados estéreis por conta modestas que o Protocolo de Montrefensiva, os níveis crescentes desse e de suas atmosferas encontrarem-se de outros gases em nível de traços na al. Enquanto o Protocolo de Montreal em equilíbrio termodinâmico; ao pasprevia proibição total da produção dos atmosfera têm provocado um aumenso que a atmosfera terrestre está muiCFCs, o Protocolo de Quioto pedia to global da temperatura, conhecido to distante deste equilíbrio, coexistinapenas a estabilização, ou cortes recomo efeito estufa. A temperatura da do espécies oxidantes poderosas com lativamente pequenos, das emissões superfície da Terra é governada pelo um elevado número de espécies redudos gases estufa, que não foi acatado balanço da luz solar incidente que é zidas em constantes transformações. pelos principais responsáveis por refletida de volta ao espaço e a que é Ambas as formas resultam principalessas emissões, como os Estados retida pela conversão em energia térmente de processos biológicos, ou Unidos. mica. Os gases estufa absorvem parseja, da vida. E foi o surgimento da vida É muito pouco provável que a maite da radiação infravermelha e impeque desencadeou um dos maiores imor parte da produção de energia nas dem sua transmissão de volta ao espactos ambientais próximas décadas paço, o que provoca mudanças neste ocorridos na Terra, a seja outra senão a balanço e pode afetar a temperatura Na Conferência da ONU mudança da atmosfequeima de combustíglobal. Outros gases, como o vapor sobre mudanças ra redutora para uma d’água, também contribuem para o veis fósseis. O “seclimáticas, realizada em atmosfera altamente efeito estufa, mas o CO2 é particularqüestro” de carbono, Quioto, Japão, 39 países oxidante, forçando os que é uma tentativa mente importante porque o aumento desenvolvidos firmaram o de reter o dióxido de organismos vivos que dos níveis deste gás na atmosfera está compromisso de adotar habitavam o planeta a carbono depois da relacionado à atividade humana. Na um protocolo segundo o uma readaptação. Conferência da ONU sobre mudanças combustão em um luqual os países Embora o processo gar seguro, talvez seja climáticas, realizada em Quioto, Japão, industrializados de evolução tenha duuma das alternativas em dezembro de 1997, 39 países dereduziriam suas emissões rado bilhões de anos, para contornar os prosenvolvidos firmaram o compromisso combinadas de gases de nas últimas décadas, blemas causados de adotar um protocolo segundo o efeito estufa. mudanças significatipelo excesso de emisqual os países industrializados reduzivas na composição da sões. riam suas emissões combinadas de atmosfera terrestre vêm acontecendo, Os Cadernos Temáticos de Químigases de efeito estufa (dióxido de carprincipalmente, na concentração de ca Nova na Escola abordam temas bono, metano, óxido nitroso, hidrofluorgases minoritários com importantes carbonos, perfluorcarbonos, hexaatuais da Química com o objetivo de papéis na química da atmosfera. A. A. permitir o acesso dos professores que fluoreto de enxofre) em pelo menos 5% Mozeto, no artigo “Química atmosfériatuam nos níveis de ensino fundamenem relação aos níveis de 1990, até o ca: a química sobre as nossas cabetal e médio, a bibliografia atualizada em período entre 2008 e 2012. Ficou acorças”, discutiu a estrutura (divisão em língua portuguesa sobre temas seledado que cada Parte do Protocolo camadas) e composição atual da atdeveria adotar políticas nacionais e cionados. A primeira série de Cadermosfera terrestre de uma forma detanos produzida em 2001, abordou temedidas correspondentes para atenuCadernos Temáticos de Química Nova na Escola 1-00-quimica humanidade.p65 5 N° 5 – Novembro 2003 Química a serviço da Humanidade 17/10/03, 08:00 5 6 to de águas residuais lhada e bastante didáEste volume, dedicado à no Brasil e os princitica, destacando suas química ambiental, fecha pais processos de trafunções vitais e as um ciclo que envolve os tamento, envolvendo transformações detrês grandes os físico-químicos e os correntes de reações compartimentos do biológicos, no artigo químicas e fotoquíglobo terrestre: “Tratando nossos esmicas, com efeitos atmosfera, hidrosfera e gotos: processos que benéficos de protelitosfera. imitam a natureza”. ção das diversas forAlém da preocupamas de vida na Terra, ção com o destino e tratamento de além dos efeitos deletérios como o buáguas residuais, um outro aspecto reraco na camada de ozônio e a levante abordado no primeiro Caderpotencialização do efeito estufa. no Temático dedicado à química Um dos maiores desafios na atuaambiental é o grande volume de resílidade é o atendimento à demanda por duos sólidos gerados pela explosão água de boa qualidade. M. T. Grassi demográfica nas últimas décadas. P. chamou atenção para esta questão no S. Fadini e A. A. B. Fadini, no artigo artigo “As águas do planeta terra”, ad“Lixo: desafios e compromissos” disvertindo que, embora cerca de 71% da cutiram os aspectos químicos e biolósuperfície do planeta seja coberta por gicos relacionados ao água, apenas 0,77% lixo e propõem um são de água doce disconjunto de soluções ponível, distribuídos Os Cadernos Temáticos que concilie desenvolem diversos comparde Química Nova na vimento associado à Escola abordam temas timentos. A qualidade atuais da Química. sustentabilidade amdessa água doce disbiental e qualidade de ponível vem se detevida. riorando de forma No entanto, para melhor comprecrescente, especialmente nos últimos ender a dinâmica do planeta e o im50 anos, fruto de um conjunto de ativipacto global decorrente das mudandades humanas. Para contornar este ças ocorridas ao longo de bilhões de problema, discute-se duas estratégianos de evolução e as ocorridas mais as adotadas no controle da poluição recentemente, é necessária uma avaaquática: (1) redução na fonte; (2) traliação num contexto mais amplo. Este tamento dos resíduos para remover os volume, dedicado à química ambiental, contaminantes ou convertê-los em forfecha um ciclo que envolve os três mas menos nocivas. A discussão deigrandes compartimentos do globo terxa evidente que o uso sustentável da restre: atmosfera, hiágua é vital para a sodrosfera e litosfera. brevivência no planeSó o uso adequado da Embora muitas vezes ta, uma vez que a vida química poderá tratados separadafloresceu na água e é contribuir para mitigar a mente por questões diimpossível concebêfome, melhorar a dáticas, percebe-se la sem este recurso qualidade de vida e claramente as suas fundamental. conforto da população. inter-relações nos artiMuito embora ingos discutidos anteriordispensável à vida, a mente e nos três outros artigos deste água com a qualidade comprometida caderno temático: “Aspectos relevané um dos principais vetores na transtes da biogeoquímica da hidrosfera”, missão de doenças. Estima-se que “Fluxos de matéria e energia no reser65% das internações hospitalares de vatório solo: da origem à importância crianças menores de 10 anos no Brapara a vida” e “Ciclos Globais de Carsil (dados do BNDES, 1998) estão asbono, Nitrogênio e Enxofre: A Imporsociadas à falta de saneamento básitância na Química da Atmosfera”. co. Diante deste quadro alarmante, J. Nesse contexto, vale ressaltar que, R. Guimarães e E. A. A. Nour traçaram só o uso adequado da química podeum perfil da situação atual de tratamenCadernos Temáticos de Química Nova na Escola 1-00-quimica humanidade.p65 6 rá contribuir para mitigar a fome, melhorar a qualidade de vida e conforto da população, construir uma indústria sustentável, bem como preservar o ambiente e o patrimônio artístico e cultural. Sem a Química seria impossível manter a qualidade de vida da humanidade com alimentos, segurança ambiental, longevidade e conforto. Luciana Almeida Silva é Doutora em Química e Professora Adjunta do Departamento de Química Geral e Inorgânica do Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia. [email protected]. Jailson B. de Andrade é Professor Titular do Departamento de Química Geral e Inorgânica do Instituto de Química da UFBA, Coordenador do Laboratório de Pesquisas e Desenvolvimento em Química (LPQ) e Editor do Journal of the Brazilian Chemical Society. [email protected]. Para saber mais Protocolo de Montreal: http:// lnweb18.worldbank.org/ESSD/ envext.nsf/49ByDocName/ MontrealProtocol Protocolo de Quioto: http:// w w w. m c t . g o v. b r / c l i m a / q u i o t o / protocol.htm JARDIM, W. F. A evolução da atmosfera terrestre. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola – Química Ambiental, n. 1, p. 5 – 8, 2001. FADINI, S. P. e FADINI, A. A. B. Lixo: desafios e compromissos. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola – Química Ambiental, n. 1, p. 9 – 18, 2001. GUIMARÃES, J. R. e ABDUL NOUR, E. A. 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