A quimica e seu impacto na sociedade

A quimica e seu impacto na sociedade  

A química, apesar de estudar as substancias materiais e suas transformações, não deixa de ser uma ciência estreitamente ligada à vida. Os materiais provêm da natureza e , após processados quimicamente, voltam a interagir com ela. Esses materiais, extraídos do ambiente, são importantes para construir desde abrigos até ferramentas e instrumentos. Se essas considerações não bastam para convencer alguém da importância do estudo de química, podemos acrescentar que a natureza funciona através de delicados equilíbrios químicos, produzindo uma infinidade de substancias. A vida e o mecanismo da hereditariedade se baseiam em complexas estruturas moleculares e um número impressionante de reações. A afirmação “Tudo é química” não é um recurso retórica, mas a constatação da importância desse ramo de conhecimento humano.

Alguns exemplos permitem materializar a verdade das reflexões aqui feitas. A seguir, analisaremos alguns casos importantes.

O caso da indústria de corantes

Durante séculos o homem utilizou corantes naturais. O vermelho das capas dos romanos – a púrpura de Tiro-, por exemplo, provinha de um molusco, o Murex branduris e o Murex trunculus. Outro corante bastante conhecido, o índigo, ainda hoje é utilizado nas calças jeans. Extraído da planta Isatis tinctoria, esse corante tornou-se bastante conhecido dos egípcios, dos gregos, dos romanos e dos bretões. A malva, um corante de cor mista entre o violeta e o púrpura, era obtida das raízes da planta Rubia tinctorium. Essa cor foi popularizada pela Rainha Victoria (1819-1901), da Inglaterra, entre os seus súditos e teve grande aceitação no mundo todo.

Um químico inglês, William Henry Perkin (1838-1907), procurou sintetizar o corante malva (também chamado de malveína ou mauveína), para obter um produto de especificações e características mais constantes que o material natural. Em 1856, após detalhado estudo experimental, Perkin patenteou o processo de síntese da malva, baseado na oxidação da anilina com o dicromato de potássio. Em 1857, juntamente com o pai e um irmão, ele montou na Inglaterra uma indústria dedicada à fabricação do produto. O fato de a anilina (amino-benzeno) ter sido a matéria prima do primeiro corante sintético fez com que a palavra anilina passasse a designar, na linguagem popular, qualquer corante.

A malva de Perkin teve um grande sucesso comercial. Com isso, disparou a procura de outros corantes sintéticos. A constatação importante é que a maioria deles foi sintetizada na Alemanha permitindo o estabelecimento de uma grande indústria química naquele país. No fim do século XIX, as pequenas e medias fabricas germânicas foram se unindo em aglomerados, os cartéis, e adentraram o século XX, formando o grande complexo industrial IG Farben (Interessengemeinschaft ou Sindicato das Corporações das Indústrias de Corantes), que teve um marcante impacto econômico no mercado mundial. Nessa associação, as compainhas originais mantinham sua independência, mas estabeleciam políticas de produção e de divisão de mercado.

Por que o campo de investigação e fabricação de corantes, destacado pela grande importância econômica, nasceu na Inglaterra, mas frutificou na Alemanha, garantindo sua liderança comercial entre as nações? A resposta é que aqui se materializa o efeito da pioneira escola de Liebig, iniciada na Universidade de Giessen, em 1825. Primeira escola de formação profissional de químicos, ela influiu de tal modo que todos os químicos importantes do século XIX foram alunos de Liebig ou de seus antigos alunos. O próprio Perkin foi aluno de August Wilhelm von Hofmann (1818-1892), aluno de Liebig. Embora a Inglaterra e a França tivessem grandes químicos que acompanharam e desenvolveram a revolução iniciada por Lavoisier, esses dois paises não se preocuparam com a formação de profissionais devotados à química. Bem distinta era a situação dos alemães, fortes na educação cientifica e entusiastas no emprego de cientistas na indústria. Basta dizer que, em 1897, 4 mil químicos germânicos atuavam  fora das universidades! Destes, 250 trabalhavam no setor inorgânico, mil no setor orgânico e cerca de seiscentos em outros negócios químicos ou farmacêuticos.

Na Alemanha, portanto, intelectos preparados puderam seguir a trilha aberta por Perkin. Por exemplo, em 1883, Adolf von Baeyer(1835-1917) sintetizou o índigo. Outros corantes se sucederam, firmas se organizaram  –favorecidas por políticas econômicas governamentais–, e, como já apontado, foram se englobando em associações de interesse, os cartéis, Laboratórios de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) se instalaram e foram utilizando, direta ou indiretamente, os serviços dos melhores cérebros. Nessa linha de conduta, nas primeiras décadas do século XX, a IG Farben contratou o grande químico Fritz Haber (1868-1934) –que desenvolveu a síntese da amônia a partir do nitrogênio e do hidrogênio– para atuar como conselheiro e recrutar pós-graduados brilhantes, com doutoramento em química, nos melhores centros de ensino dessa área, a fim de integrar seus quadros.

O impacto dos corantes na agricultura e na medicina

A constatação das implicações químicas e não-químicas da escola de Liebig não se esgota nas considerações já expostas. É preciso ressaltar que a substituição dos corantes naturais por produtos sintéticos liberou enormes extensões cultiváveis em todo o mundo para o plantio de espécies nobres, alimentícias. Na Índia, os grandes fazendeiros abandonaram a produção de Isatis tinctoria (índigo), e passaram então a produzir arroz. Apesar da reviravolta econômica que o termino da exportação de índigo ( 8.000 toneladas em 1897) possa ter representado para os indianos, o efeito a longo prazo da expansão da agricultura de subsistência não pode ser menosprezado.

O estabelecimento de uma ativa indústria de corantes ao longo da segunda metade do século XIX causou um grande impacto na biologia e na medicina. A observação de células e tecidos ao microscópio pôde ser enriquecida corando-se convenientemente os materiais biológicos. Detalhes, características e padrões, que de outra forma são invisíveis em uma célula, tornaram-se evidentes. Até mesmo uma técnica de diferenciação de bactérias, empregando corantes adequados, foi introduzida por Hans Christian Gram, em 1884. Essa técnica, destinada à identificação de espécies causadoras de doenças, é usada até hoje. Nas aplicações médicas dos corantes, destacam-se os nomes de Robert Koch (1843-1910) e de seu aluno Paul Ehrlich (1854-1915).

O impacto da síntese da amônia

O processo de síntese da amônia, criado por Fritz Haber e transportado para escala industrial por Carl Bosch (1874-1918), permitiu à Alemanha resistir ao cerco dos aliados, durante a Primeira Guerra Mundial (1914-1918). Como uma substância química pode ter atuação assim tão relevante? Isso se liga à facilidade com que pode ser submetida a uma grande variedade de transformações.

A amônia é matéria-prima para muitas outras substancias. A sua reação com oxigênio, por exemplo, catalisada por platina, leva ao ácido nítrico. A neutralização do ácido nítrico com a amônia origina o nitrato de amônio. Esse é um material estratégico, porque pode ser empregado como adubo, na agricultura, ou como explosivo, para fins militares.

A Alemanha sitiada não podia trazer do exterior o salitre, fonte natural de nitrato para fertilizantes e munição. Mas qualquer que fosse o cerco imposto, os aliados jamais conseguiriam cortar os suprimentos de água e ar do país e, menos ainda, impedir que as pessoas usassem do seu conhecimento tecno-científico. O ar fornece o nitrogênio, e a água o hidrogênio ( por eletrólise ou decomposição catalisada). Dispondo dos reagentes de partida do processo Haber, o resto é química!

Os aliados sofreram bem mais as conseqüências do cerco imposto do que os alemães. Isso porque os aliados não tinham acesso a corantes, remédios, vidros especiais, reveladores e materiais fotográficos, produzidos e exportados pela diversificada indústria química germânica. Isso deu chance a casos pitorescos, como o do submarino alemão Deutschland, que em 1916, por duas vezes, furou o cerco para transportar corantes da Alemanha para a indústria têxtil dos Estados Unidos.

Todas essas circunstâncias mudaram as atitudes do resto da Europa e da América do Norte para com a ciência e, em particular, para com a química, Após a Primeira Guerra Mundial, passaram a dar mais destaque à investigação química, nas universidades e nas indústrias. Quando da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), os centros de pesquisa e as industrias químicas europeus e norte-americanos atenderam não só a demanda de explosivos e de reagentes especiais, mas também a de isótopos puros para novas armas nucleares, metais leves, borrachas sintéticas, combustíveis de aviação, óleos e gorduras sintéticos.

As competitivas associações industriais alemãs ­nos ramos metalúrgicos, mecânico e químico­– terminaram seus dias com o final da Segunda Guerra Mundial.Por decisão dos aliados vitoriosos, foram desmanteladas com o objetivo de “tornar impossível qualquer ameaça futura aos vizinhos da Alemanha ou à paz mundial”. A proeminente IG Farben foi dividida em três empresas menores: a Bayer, a Basf e a Hoechst. Herdeiras das sólidas infra-estruturas e do saber-fazer, elas passaram a ter papéis de destaque entre as transnacionais do ramo químico e hoje, exercem liderança em escala global.

As propriedades químicas do cimento

Não só os corantes ou a amônia mostram a importância do conhecimento cientifico e químico, em particular. As pesquisas a respeito da constituição do cimento e do seu processo de secagem tiveram de aguardar os avanços da compreensão teórico-prátrica e das técnicas analíticas. Em 1883, cerca de 50 anos após a introdução do cimento Portland, o destacado químico francês Henry Louis lê Chatelier (1850-1936) usou métodos petrográficos para estudá-lo. Contudo, era muito difícil entender como diferentes fases, cada uma equivalendo a uma porção homogênea, poderiam coexistir. Le Chatelier não dispunha de meios nem ao menos para saber quantas fases diferentes poderiam ser achadas!

Em 1878, o físico e matemático norte-americano Josiah Willard Gibbs (1839-1903) havia publicado, em obscuros Anais da Academia de Ciências de Connecticut, a sua regra das fases. Ela estabelece quantas fases podem coexistir quando se mistura um dado numero de componentes, dentro de condições determinadas. Alguns anos transcorreram até que que as idéias de Gibbs atingissem os meios acadêmicos mais desenvolvidos do que eram então os dos Estados Unidos. Somente em 1915 o equilíbrio de fases em silicatos foi adequadamente analisado, através da regra de fases de Gibbs, e estendido ao cimento. Daí em diante, a melhor compreensão acerca desse importante material de construção facilitou as tarefas de arquitetos e especialistas em edificações.

Vemos aqui que uma descoberta fundamental, como a de Gibbs, podia parecer sem aplicações quando foi publicada. Contudo, à medida que a comunidade tecno-científica foi incorporando as idéias, surgiram novas descobertas e usos em problemas cotidianos. A compreensão finalmente atingida se desdobrou em impactos sobre atividades que no principio pareciam desconectadas das alucubrações gibbsianas.

A importância do estudo da combustão

O trabalho de Lavoisier ­–que investigou a combustão, derrubou a teoria do flogístico e esclareceu o conceito de elemento químico– teve também grande impacto social.

A metalurgia do ferro envolve a redução de seus minérios –na maior parte óxidos de ferro– com carvão. Executar esse processo dentro dos padrões econômicos exige conhecimento dos acontecimentos: uma reação que envolve o carbono do carvão com o oxigênio do óxido, e não uma troca de flogístico. Além disso, o desenvolvimento da maquina a vapor, na segunda metade do século XVIII, por James Watt (1736-1819), trouxe, de um lado, aumento da demanda de carvão e , de outro, meios para obter mais carvão. De fato, a partir da máquina de Watt foi possível bombear eficientemente a água que inundava os túneis das minas e construir elevadores com grande capacidade de carga. Em conseqüência disso, os poços de acesso se tornaram mais profundos e as minas, mais produtivas.

Com o aumento da disponibilidade de carvão, a metalúrgica foi incrementada. A manufatura de objetos de ferro e seu emprego em múltiplas aplicações cresceram.

Se as idéias de que o carvão era flogístico quase puro e de que um metal tinha sua formação cal metálica mais flogístico tivessem prevalecido, um desenvolvimento fundamental para o progresso teria sido retardado. O trabalho de Lavoisier e dos químicos que com ele colaboraram se constituiu na contribuição da química para a Revolução Industrial dos séculos XVIII e XIX.

A importância dos plásticos

O estudo dos polímeros permitiu a obtenção de fibras artificiais e plásticos. Para isso, trabalhos fundamentais foram feitos nos laboratórios de pesquisa das universidades, como aqueles estudos realizados por Staudinger. Contudo, grandes sucessos foram conseguidos em laboratórios industriais de P&D. Na Europa da primeira metade do século XX, a IG Farben investiu intensos esforços na produção de fibras industriais mais resistentes. Alem de ter executado investigações pioneiras de aplicação dos raios X para a elucidação da estrutura de fibras, desenvolveu tipos diferentes de poliestireno, polivinil, acrílico e borrachas sintéticas do tipo Buna (polibutadieno).

A importância da P&D industrial no campo de polímeros também se evidencia no caso do náilon, do neoprene e do teflon (politetrafluoroetileno), criados pela firma química norte-americana du Pont. Para nos restringirmos ao caso do náilon, é relevante destacar que seu sintetizador, W.H.Carothers, era pesquisador da universidade de Harvard e foi convidado, em 1928, para assumir uma posição naquela indústria, em uma clara demonstração de agudo senso de percepção do futuro por parte dos diretores da empresa. Vê-se aqui que não existe grande distancia entre o conhecimento acadêmico e o aplicado. É bom ressaltar que a segunda metade do século XX se caracterizou pela diminuição dos prazos entre os desenvolvimentos fundamentais e sua utilização em larga escala.

A própria du Pont, por volta de 1970, desenvolveu um novo plástico, o kevlar. Vimos essa poliamida, semelhante ao náilon, mencionado no capitulo 6. O ponto importante é que uma diferença química estrutural (monômeros aromáticos, isto é, contêm anéis benzênicos em vez de cadeias hidrocarbônicas abertas do náilon), é a responsável por profundas alterações de propriedades. O kevlar, uma poliamida aromática ou “aramida”, é tão resistente que permite fazer chapas e coletes a prova de bala e outros objetos já mencionados. Tão resistente que, no inicio da década de 90, chassis de automóveis, como as esportivas Ferrari, passaram a ser fabricados com esse material.

A química e o meio ambiente

O mundo se vê atingido por problemas em escala global, isto é, que cobrem todo o planeta. A maioria das pessoas, per exemplo, já esta familiarizada com o efeito estufa, que eleva a temperatura da Terra, e com os perigos dos buracos na camada de ozônio da estratosfera. A diminuição da concentração de ozônio permite que os nocivos raios ultravioletas atinjam o solo com uma maior intensidade. Os dois casos decorrem da atividade humana; no primeiro, através da produção do dióxido de carbono pela queima de combustíveis fosseis, e, no segundo, pela liberação de clorofluorocarbonetos (de aerossóis) ou óxidos de nitrogênio (de motores de combustão interna).

A situação se complica ainda mais pelo fato de que o transporte rápido e a comunicação instantânea aumentam o número de consumidores das mais variadas substâncias. Da demanda resulta a necessidade de produção em imensas quantidades. Aparecem enormes instalações industriais acompanhadas do embarque por vias aérea, terrestre e marítima de grandes quantidades de materiais potencialmente perigosos. O resultado de poluição e de agressão ambiental.

Esses aspectos podem levar aqueles que agem por impulsos a simplesmente condenar a química. Mas, na realidade, os problemas encontram solução na própria química: por exemplo, através de modificações de catalisadores e de processos produtivos, cujo resultado é a diminuição dos custos e dos volumes de efluentes das fábricas. É possível realizar progressos mais drásticos, como criar novos procedimentos industriais que simplesmente não produzam rejeitos! Essa é uma solução radical em pleno desenvolvimento. Adicionalmente, pode se contar com a reciclagem e a reutilização.

Os metais, os papeis e muitos plásticos podem ser reciclados transformando-se em materiais disponíveis para uma reutilização. Isso evita muitas etapas de extração e processamento industrial, preservando, assim, o meio ambiente. Por outro lado a reutilização, ao invés do “uso-e –descarte”, especialmente de embalagens, é um hábito econômica e ambientalmente saudável que deve passar a fazer parte da vida  de todas as comunidades.

Não se deve esquecer que o conhecimento sobre estabilidade e a reatividade de muitas substancias, naturais e sintéticas, que ocorrem na atmosfera e no solo, nas águas de rios e mares é ainda incompleto! Portanto, muito esforço de investigação química ainda esta por ser realizado no sentido de esclarecer quais são os reais riscos ecológicos e de saúde. Do resultado das futuras descobertas, surgirão alternativas hoje impredizíveis e imprevisíveis a fim de resolver problemas ambientais.

A química é boa ou má?

Essa é uma questão que, nessa altura do livro, já esta respondida. Sendo fruto da atividade racional do ser humano, no seu esforço de entender tudo que o rodeia, ela não pode ser intrinsecamente má. Ajudando o homem a interagir com a natureza e a se adaptar ao ambiente, a química acompanhou todas as etapas de transformações sociais.

É claro que frente a uma chaminé que expele dióxido de enxofre, ou diante de um derramamento de acidental de petróleo, alguém poderá manifestar suas duvidas. Mas esses problemas têm soluções que vão desde o aproveitamento de rejeitos, em processos paralelos para a síntese de subprodutos, até alternativas energéticas que acabem com a malversação do petróleo como combustível, quando na realidade ele é uma grande fonte de matéria-prima.

No Brasil, o etanol representa uma alternativa energética importante, ao mesmo tempo que mostra a viabilidade de uma modalidade industrial agroquímica conversora de biomassa em energia. Seus rejeitos –bagaço e vinhoto– são problemas com soluções, pois o primeiro pode ser utilizado para fornecer calor (por queima) ou como fonte de celulose para a produção de derivados ou de papel e o segundo, transformado em adubo.

Os inseticidas também apresentam aspectos positivos e negativos. O DDT (diclorodifeniltricloroetano) representou uma conquista no combate aos insetos transmissores (vetores) de doenças como a maleita e o dengue. Sabe-se que os insetos levam cerca de 7 anos para desenvolver formas resistentes ao DDT e que é possível, pela aplicação correta desse inseticida, durante o prazo de 5 anos, erradicar os insetos vetores. Assim, o emprego correto do DDT tem efeito saneador. Contudo, o DDT foi mal usado em muitas partes do mundo, vindo a contaminar o capim, o gado (trazendo riscos de saúde no consumo da carne e do leite) e mesmo seres humanos ( em alguns casos até o leite materno!).

A solução para esse grave problema foi a suspensão imediata do uso do DDT e um recrudescimento, ao final do século XX, das doenças cujo vetores anteriormente combatia.Mas existem alternativas, descobertas pela química, para uso de produtos repelentes ou inseticidas de origem natural. Entre essas alternativas destacam-se os derivados do ácido crisantêmico conhecidos com o nome de piretrinas, que ocorrem em flores bastantes apreciadas: os crisântemos.

Com tantos exemplos, fica evidente que, com bastante entendimento, aliado à criatividade e a imaginação, podemos ver com otimismo o futuro da utilização da ciência, da tecnologia e, em particular, a química.

A química acabaria se o petróleo e as usinas nucleares também acabassem?

Essa é uma pergunta que tem transitado em muitos meios escolares e intelectuais. Ela revela uma visão muito restrita das finalidades e métodos da química. Para responder a essa objeção seria suficiente lembrar que uma destacada fase no desenvolvimento dessa ciência ocorreu nos séculos XVIII e XIX sem o petróleo e sem a energia nuclear, que se consolidaram apenas no século XX!

A química tem encontrado alternativas para o petróleo e para as fontes convencionais de energia. Essas alternativas vão desde a gasolina sintética de origem não-petroquimica até as placas de silício puro, que funcionam como “conversores fotovoltaicos” capazes de transformar a luz do Sol em eletricidade.

Na falta de petróleo ele pode ser substituído por polímeros e fibras naturais, de origem vegetal (celulose) e animal (proteína da seda ou a galalite preparada de caseína do leite). Um mundo sem energia nuclear pode desenvolver como combustível o hidrogênio obtido da eletrólise da água feita através de uma pilha de concentração baseada na diferença de salinidade da água do mar ou mediante uma termopilha, que lança mão de eletrodos iguais, mas a diferentes temperaturas, aproveitando mais uma vez a energia solar.

Portanto, a questão aqui proposta está em “xeque-mate”, tendo em vista que podemos mostrar com segurança a existência de uma infinidade de soluções químicas, as quais permitirão uma vida melhor até mesmo em um mundo sem petróleo e sem energia nuclear.

fonte: http://quimicaemfoco.spaceblog.com.br/139819/A-quimica-e-seu-impacto-na-sociedade/ 

acesso: 12.03.2011