sexta-feira, 22 de abril de 2011

A importância e os novos desafios da Química

Desafios para a Química

Logo AIQ 2011.
A importância da Química é universalmente reconhecida, pois basta olhar para nós próprios e a nossa volta para constatar que é impossível viver sem a Química. Para alimentar uma população sempre crescente foi preciso produzir novos fertilizantes, captando o nitrogênio da atmosfera na síntese do amoníaco, dominar a técnica do frio (novos e inofensivos CFC), controlar as pragas e doenças das plantas. Foi preciso fabricar novos materiais, com melhores propriedades e maior abundância, para serem acessíveis a todas as camadas sociais, como é caso da seda artificial e outros produtos têxteis. O aroma, o gosto, a cor e outras delícias com que a Natureza nos contempla são o resultado da presença de moléculas com estruturas curiosas que os químicos descobriram e foram depois também capazes de criar.

A Química, como se pode ver, está presente em diversas áreas, sendo cada vez mais destacada a necessidade de se praticar uma “química verde”, que substitua processos químicos danosos para o ambiente por processos benignos e sustentáveis.

Diante desse quadro e tendo em vista as demandas da sociedade contemporânea e futura, cabe destacar alguns campos que exigirão dedicação dos profissionais da área.



Aproveitamento da energia solar
Imagem de uma placa solar.Os combustíveis fósseis que utilizamos são o resultado da energia solar armazenada durante milhões de anos na superfície da Terra. O maior desafio deste século será a substituição dos combustíveis fósseis por fontes de energia mais sustentáveis e menos poluentes, em especial o hidrogênio (H2), obtido a partir da água, assim como o metanol, a partir da água e dióxido de carbono. Estes compostos são já utilizados em pilhas de combustível, que produzem energia e liberam água em vez de dióxido de carbono, diferente do que ocorre com os combustíveis fósseis. A produção de biocombustíveis, como a obtenção de etanol a partir da cana de açúcar no Brasil e da celulose, é outro caminho em estudo em vários países.

Procura de novos catalisadores
Imagem conversor catalítico de automóvell.Para que as reações químicas sejam úteis é necessário que sejam tão completas e tão rápidas quanto possível. Na esmagadora maioria dos casos é necessário utilizar catalisadores, e a sua descoberta é uma importantíssima tarefa que cabe aos químicos. A cisão da água e a síntese de numerosos compostos, em condições econômicas, exige a presença de catalisadores duradouros, que devem ser obtidos a partir de materiais baratos e não poluentes.

Síntese de novas moléculas
Imagem da molécula de AZT.A necessidade de combater doenças lembra a todos nós a importância de isolar produtos naturais e sintetizar moléculas com propriedades terapêuticas adequadas. O estudo do funcionamento de muitas substâncias no nosso organismo exige muitas vezes a síntese de compostos com estrutura adequada, mais simples, para que o seu comportamento seja comparado com o que se passa no nosso organismo.

Produtos úteis a partir da biomassa
Imagem de vegetais: cana, madeira, madeira queimando.As biomassas provenientes de fontes renováveis e o carvão eram as matérias-primas mais utilizadas no passado, em especial como fonte de energia, e em certos casos como matéria-prima na indústria. Atualmente, utilizam-se o petróleo e o gás natural majoritariamente como combustíveis e, em menor escala, na produção de produtos químicos de base, como etileno, propileno, estireno e muitos outros necessários para fabricar produtos acabados, como objetos plástico, pneus, fibras, tintas, vernizes, etc. O grande desafio é voltar a utilizar a biomassa renovável na produção de substâncias úteis com evidentes vantagens ambientais, tal como a Química Orgânica faz com o petróleo.
ícone para acessar notícias.Leia a notícia: "Biodiesel a partir da borra de café"

Produção de materiais mais verdes
Imagem de uma bomba de combustível recoberta com vegetal.O século XXI será o século da “química verde”, isto é, de uma química que se baseia em processos de síntese limpos, sem subprodutos prejudiciais ao ambiente, aproveitando os resíduos do presente como matéria-prima.
As pesquisas em "química verde" buscam alternativas para evitar danos ao meio ambiente, como os que ocorrem em acidentes nucleares.

Biociências
Desenho de um recorte de uma molécula de proteína.A interdisciplinaridade entre a Química e a Biologia tem levado à descoberta e aperfeiçoamento de técnicas para novos modos de estudo dos sistemas biológicos a nível molecular. A nova disciplina de Biologia Química tratará do estudo dos efeitos de pequenas moléculas em processos biológicos.
O estabelecimento do genoma humano, determinando a sequência de bases do DNA humano, constituiu um êxito da química, da bioquímica e de disciplinas afins e abriu perspectivas para posteriores trabalhos, nomeadamente na investigação da estrutura e funções de cada proteína. O estudo das relações entre estrutura e função das proteínas é importante para a compreensão das doenças e produção de vários medicamentos.
A biotecnologia, ou seja, a utilização de agentes biológicos (organismos, células, moléculas e outros) para obter novos produtos ou assegurar serviços é uma importante área da Ciência. O etanol, o biogás, o butanol, a acetona, o glicerol, vários ácidos e enzimas podem ser obtidos por meios biotecnológicos. No meio ambiente, a recuperação de petróleo, o tratamento de lixos e a purificação da água são também possíveis por processos biotecnológicos.

Captura do dióxido de carbono (CO2)
Imagem de um CD de policarbonato.O aumento crescente da percentagem de dióxido de carbono na atmosfera devido à queima de combustíveis fósseis provoca o aquecimento da atmosfera terrestre, causando tremendos problemas climáticos. As florestas são sumidouros naturais, mas a sua capacidade de absorção do dióxido de carbono é insuficiente para evitar o aumento da concentração deste gás na atmosfera. Os químicos têm procurado soluções como a captação de dióxido de carbono na síntese de policarbonatos (compostos carbonados não voláteis). Um exemplo é a obtenção de um polímero obtido por reacção do óxido de limoneno com o dióxido de carbono, na presença de catalisadores especiais.
Este trabalho mereceu grande destaque na imprensa, sendo referido como um método de produzir um plástico a partir de cascas de laranja. No entanto, deve referir-se que o facto de uma substância ser natural não significa que seja menos nociva que uma sintética. Por exemplo, o insecticida natural rotenona, apesar de ser mais nocivo para as pragas do que para os humanos, é mais tóxico que muitos insecticidas de síntese e acabou por ser proibido, em 2005, nos Estados Unidos, Canadá, França e outros países, por ser muito tóxico para os peixes e suspeito de estar ligado à doença de Parkinson.
ícone para acessar notícias.Leia a notícia: "O novo vilão do aquecimento global"

Agroquímica
Imagem de um trabalhador do campo espargindo agrotóxicos em uma lavoura. OS desafios da química para a agricultura é a síntese de novos fertilizantes e “adubos inteligentes”, que só libertem azoto (nitrogênio) à medida que a planta necessita, e a formulação de pesticidas mais selectivos, como os “pesticidas verdes”, eficientes no combate a pragas, mas inócuos em relação a insectos úteis e ao homem.

Nanotecnologia
Imagem do fulereno.As nanopartículas são partículas sólidas, com uma ou mais dimensões da ordem de 10 a 1 000 nm (nanómetros), que apresentam propriedades novas e diferentes do material no seu conjunto. Os nanomateriais resultam do crescimento das nanopartículas, como os nanotubos de carbono; com diâmetro de cerca de 3 nm, apresentam propriedades diferentes dos outros alótropos de carbono, como a grafite e o futeboleno.
As propriedades magnéticas, elétricas, térmicas e mecânicas dos materiais podem ser modificadas por introdução de nanopartículas adequadas. As suas aplicações são muito variadas, tendo até sido utilizadas ligadas a moléculas para regular a entrada de medicamentos no organismo e restringir o seu acesso a determinados locais. Estas partículas podem ser obtidas por reações químicas entre partículas (ions e moléculas) que vão se combinando até formarem agregados de dimensão suficiente. Podem, também, ser obtidos de materiais já polimerizados, como proteínas, polissacáridos e polímeros de síntese. Os conhecimentos sobre coloides e reacções de polimerização são fundamentais no fabrico das nanopartículas por processos via úmida.
ícone para acesso ao vídeo.Assista ao Vídeo: "A menor tabela periódica do mundo"

Novos instrumentos científicos
Imagem de um espectrômetro de massa.A Química, a Bioquímica e a Biologia utilizam atualmente sofisticadas técnicas analíticas que exigem quantidades muito pequenas de substâncias e que se baseiam em princípios desenvolvidos por físicos, como a espectroscopia de ultravioleta, de infravermelho, de fluorescência e Raman, a fotometria de absorção atômica, a cromatografia líquida de alta eficiência e de fase gasosa, a ressonância magnética nuclear, a espectrometria de massa e outras.

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Pesquisas sobre a formação de profissionais e sobre o ensino da Química
Imagem de uma pessoa realizando testes em uma capela de exaustão gases.Ser professor de química é uma profissão encantadora e tão importante que é preciso desenvolver estudos tanto sobre a formação inicial e continuada de professores quanto sobre o ensino da química. Por isso esse tópico merece uma discussão mais detalhada.



* Texto adaptado de Carlos Corrêa. Professor Emérito da Universidade do Porto. Conselheiro «Ciência Hoje» para Ano Internacional da Química. Publicado em 11/01/2011 na Revista Ciência Hoje (Portugal).

FONTE:
http://www.quimica.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=125

obrigado pela visita

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