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O Efeito de Estufa e o Aquecimento Global O aquecimento global e o aumento da temperatura terrestre (nao so numa zona especifica, mas em todo o planeta) e tem vindo a preocupar a comunidade cientifica cada vez mais. Pensa-se que e devido ao uso de combustiveis fosseis e outros processos a nivel industrial, que levam a acumulacao na atmosfera de gases propicios ao Efeito de Estufa, tais como o Dioxido de Carbono, o Metano, o Oxido de Azoto e os CFCs. Ja ha muitas decadas que se sabe da capacidade que o Dioxido de Carbono tem para reter a radiacao infravermelha do Sol na atmosfera, estabilizando assim a temperatura terrestre por meio do Efeito de Estufa, mas, ao que parece, isto em nada preocupou a humanidade que continuou a produzir enormes quantidades deste e outros gases de Efeito de Estufa. A questao que se poe e se os elevados indices de Dioxido de Carbono que se tem vindo a medir desde o passado seculo, e estao com tendencia para aumentar, podem vir a provocar um aumento na temperatura terrestres suficiente para trazer consequencias graves a escala global, pondo em risco a sobrevivencia dos seus habitantes. Na realidade desde 1850 temos vindo a assistir a um aumento gradual da temperatura global, algo que pode tambem ser causado pela flutuacao natural desta grandeza. Tais flutuacoes tem vindo a ocorrer naturalmente durante varias dezenas de milhoes de anos ou, por vezes, mais bruscamente, em decadas. Estes fenomenos naturais bastante complexos e imprevisiveis podem ser a explicacao para as alteracoes climaticas que a Terra tem vindo a sofrer, mas tambem e possivel (e talvez mais provavel) que estas mudancas estejam a ser provocadas pelo aumento do Efeito de Estufa devido a actividade humana. Para se poder compreender plenamente a causa deste aumento da temperatura media do planeta foi necessario fazer estudos exaustivos da variabilidade natural do clima. Mudancas, como as estacoes do ano, as quais estamos perfeitamente habituados. Nao e motivo de preocupacao o clima aquecer durante o Verao porque se esta a passar exactamente o contrario no hemisferio oposto, mantendo a temperatura global em equilibrio. Da mesma forma tambem nao e motivo de preocupacao um Verao mais quente do que o anterior porque provavelmente o Verao seguinte sera novamente mais fresco. As causas destas flutuacoes naturais sao imensas: desde erupcoes vulcanicas que provocam variacoes locais ate a variacoes a escala global causadas por fenomenos regulares como o "El Nino" (um aquecimento que se verifica nas aguas do Pacifico todos os 3 a 5 anos afectando o clima de todo o mundo temporariamente). As idades do gelo que tem vindo a dominar o planeta desde ha dois milhoes de anos, durando dezenas de milhares de anos, terao sido devidas a alteracoes significativas nas calotes polares levadas a cabo por flutuacoes na intensidade da radiacao solar e variacoes na distancia entre a Terra e o Sol. Contundo durante os periodos interglaciais sempre se deram algumas mudancas climaticas menos abruptas, mas significativas, causadas provavelmente por rapidas mudancas na circulacao oceanica. Mas no periodo interglacial que estamos a atravessar
nao se tem verificado quaisquer oscilacoes como as indiciadas para periodos interglaciais anteriores, tendo este periodo de estabilidade funcionando como uma "janela" que permitiu o florescimento da civilizacao humana. Na realidade as oscilacoes anuais da temperatura que se tem verificado neste seculo estao bastante proximo das verificadas no seculo passado e, tendo os seculos XVI e XVII sindo invulgarmente frios (numa escala de tempo bem mais curta do que engloba idades do gelo), o clima pode estar ainda a recuperar dessa variacao. Desta forma os cientistas nao podem afirmar que o aumento de temperatura global esteja de alguma forma relacionado com um aumento do Efeito de Estufa, mas, no caso dos seus modelos para o proximo seculo estarem correctos, os motivos para preocupacao serao muitos. Segundo as medicoes da temperatura para epocas anteriores a 1860 (desde quando se tem vindo a fazer o registo das temperaturas registadas em varias areas de globo), que puderam ser feitas a partir dos aneis de arvores, de sedimentos em lagos e nos gelos, o aumento de 2 a 6 oC que se preve para os proximos 100 anos seria maior do que qualquer aumento de temperatura alguma vez registado desde o aparecimento da civilizacao humana na Terra. Torna-se assim quase certo que o aumento da temperatura que estamos a enfrentar e causado pelo Homem e nao se trata de um fenomeno natural. No caso de nao se tomarem medidas drasticas de forma a controlar a emissao de gases de Efeito de Estufa e quase certo que teremos que enfrentar um aumento da temperatura global que continuara idefinidamente e cujos efeitos serao piores do que quaisquer efeitos de provocados por fluctuacoes naturais, o que quer dizer que iremos provavelmente assistir as maiores catastrofes naturais (agora causadas indirectamente pelo Homem) alguma vez registadas no planeta. A criacao de legislacao mais apropriada sobre a emissao dos gases de Efeito de Estufa e de certa forma impedida por tambem existirem fontes de Dioxido de Carbono naturais (o qual manteve a temperatura terreste estavel desde idades pre-historicas), o que torna tambem o estudo deste fenomeno ainda mais complexo. A acrescentar a esta complexidade temos ainda a impossibilidade de comparar directamente este aquecimento global com passadas mudancas de clima devido a velocidade com que tudo esta a acontecer. As analogias mais proximas que se podem estabelecer sao com mudancas provocadas por alteracoes abruptas na circulacao oceanica ou com o drastico arrefecimento global que levou a exitincao dos dinossaurios. O que existe em comum entre todas estas mudancas de clima sao extincoes em massa por todo o planeta tanto a nivel da fauna como da flora. Esta analogia vem reforcar os modelos estabelecidos em que se preve que tanto os eco-sistemas naturais como as comunidades humanas mais dependentes do clima venham a ser fortemente pressionados e postos em perigo. A eminencia de uma mudanca tao drastrica como a alteracao da temperatura global do planeta tras consigo perigos que deviam estar a preocupar muito mais os governos em fazer diminuir as taxas de emissao dos gases de Efeito de Estufa para a atmosfera, pelo
menos ao nivel das actividades industriais e nos automoveis particulares, encarando o problema com o nivel de seriedade que este merece. Para mais informacoes: Dessai S. e Trigo R.M. (1999) "A Ciencia das Alteracoes Climaticas" Artigo sobre A Ciencia das Alteracoes Climaticas. Contem uma grande listagem de material bibliografico.The EPA Global Warming Site Uma explicacao do impacto do aquecimento global dada pela Agencia de Proteccao Ambiental (USA), descrevendo a politica e programas do governo, oferencendo sugestoes segundo as quais cada individuo ou empresa pode ajudar e disponibilizando ainda mais recursos.What is global warming? Um site extremamente completo sobre o aquecimento global e a sua relacao com o Efeito de Estufa. Climate Change Information Kit Uma serie informacoes sobre as causas, riscos e impacto do aquecimento global e das recentes mudancas climaticas, mantidas pelo Programa Ambiental das Nacoes Unidas. Understanding the science of climate change National Greenhouse Advisory Committee (USA)Mais informacoes oficiais que nos ajudaram a compreender as mudancas de clima.
QMCWEB apresenta 100 anos de Quimica: um passeio pelas pesquisas premiadas com o Premio Nobel. Por que o seculo 20 foi o mais importante para a nossa ciencia e por que a Quimica e a ciencia central para a evolucao do homem. Um seculo de Quimica ModernaUma das definicoes da Quimica diz que "e a ciencia que estuda a materia e suas transformacoes e procura adapta-las para o bem estar do homem". E gracas a quimica que, hoje, temos automoveis, computadores, maquinas de lavar loucas, sabonetes hidratantes, remedios e colchoes ortopedicos. O conforto e um produto do seculo 20 - uma consequencia da evolucao da Quimica!O seculo 20 foi, sem duvida alguma, o de maior significado para a quimica. O acumulo de conhecimentos nesta ciencia foi maior nos ultimos cem anos do que em toda a historia anterior. Uma das formas de ter uma visao panoramica da evolucao da quimica no seculo 20 e atraves de uma revisao dos premios Nobel conferidos desde 1901 ate 2000. O QMCWEB apresenta todos os ganhadores do Premio Nobel de Quimica e as suas pesquisas premiadas. O seculo do plastico No seculo passado a palavra "plastico" sequer existia em nosso vocabulario. Gracas ao desenvolvimento da quimica organica e sintetica, no seculo 20, os plasticos (polimeros sinteticos) se tornaram onipresentes em nossa vida. Os plasticos tambem ja estiveram presentes aqui no QMCWEB. Confira:arquivo://A.era.dos.Plasticos Tal como o seculo 20, a entrega de Premios Nobel para a Quimica tambem iniciou em 1901. Entretanto, na primeira decada do seculo, a unica tarefa da academia foi decidir a ordem em que os ganhadores seriam premiados. Para o primeiro premio, 11 das 20 nominacoes indicaram van't Hoff (Nobel_1901). Embora ele, neste momento, ja tivesse publicado uma tese dizendo que o carbono apresentava quatro ligacoes sob uma forma tetraedrica (base da quimica organica moderna), o premio foi para o seu trabalho com cinetica quimica, equilibrio e pressao osmotica em solucoes, publicados em 1884 e 1886. Segundo van't Hoff, a pressao osmotica de solucoes da maioria das substancias era igual a pressao gasosa que estas substancias exerceriam se estivessem na ausencia do solvente. Uma excessao, entretanto, ocorria quando o solvente era a agua e o soluto era um acido, uma base ou um sal. Arrhenius mostrou que isto poderia ser explicado, assumindo que estas substancias, em agua, dissociam-se em ions. Arrhenius apresentou esta ideia em sua tese de doutorado, em 1884. A sua proposta nao foi bem aceita pela comunidade cientifica; mesmo assim, Ostwald viajou ate Uppsala para trabalhar com Arrhenius. Em 1903, Arrhenius foi laureado com o Premio Nobel em Quimica. Em 1909, foi a vez de Ostwald, por seus trabalhos com cinetica e catalise de reacoes. Paz & Amor Desde os tempos mais remotos que o homem busca, na natureza, substancias capazes de alterar seu estado fisico e mental e suas percepcoes sensoriais. Exemplos destas drogas naturais sao o opio, a cafeina, o alcool, a cocaina e a mescalina. Mas foi somente no seculo 20 que surgiram as drogas sinteticas, como o LSD, a heroina, o ecstasy e, mais recentemente, o ICE.
heterogenieade de sistemas coloidais. 1924Nao houve premiacao neste ano. 1923 FRITZ PREGL pela invencao do metodo de micro-analise de substancias organicas. 1922 FRANCIS WILLIAM ASTON pela desoberta de isotopos de elementos nao radioativos, atraves de espectroscopia de massa, e a enunciacao da regra do numero inteiro. 1921 FREDERICK SODDY por suas contribuicoes na quimica de elementos radioativos e a interpretacao da origem e natureza dos isotopos. 1920 WALTHER HERMANN NERNST por suas valiosas contribuicoes a termoquimica, tal como seus trabalhos com calor especifico e equilibrio quimico. 1919Nao houve premiacao neste ano. 1918 FRITZ HABER pela sintese da amonia a partir de seus elementos, os gases hidrogenio e oxigenio. 1917-16Nao houve premiacao nestes anos. 1915 RICHARD MARTIN WILLSTATTER por sua pesquisa com pigmentos vegetais, especialmente a clorofila. 1914 THEODORE WILLIAM RICHARDS pela determinacao precisa dos pesos atomicos de varios elementos quimicos. 1913 ALFRED WERNER pela investigacao das ligacoes quimicas entre atomos em substancias inorganicas, e o desenvolvimento de varios conceitos, como o numero de coordenacao e a estereoquimica inorganica. 1912 VICTOR GRIGNARD pela descoberta do "reagente de Grignard", um dos reagentes mais utilizados na sintese organica, e PAUL SABATIER pelo metodo de hidogenacao catalitica de compostos organicos. Ambas tecnicas representaram um grande salto para a sintese organica. 1911 MARIE CURIE, pela descoberta dos elementos radio e polonio, e pelo estudo das propriedades do radio. 1910 OTTO WALLACH pelo seu trabalho pioneiro com compostos aliciclicos, com especial aplicacao na quimica organcia e industrial. 1909 WILHELM OSTWALD por suas pesquisas em catalise de reacoes quimicas e pelo desenvolvimento dos principios fundamentais que regem o equilibrio quimico e a velocidade das reacoes. 1908 LORD ERNEST RUTHERFORD pelo estudo da desintegracao de elementos e contribuicoes a quimica radioativa. 1907 EDUARD BUCHNER por seus estudos bioquimicos e a descoberta da fermentacao sem a presenca de celulas vivas. 1906 HENRI MOISSAN pela investigacao e isolamento do elemento Fluor e pela introducao do forno eletrico a servico da ciencia. 1905 JOHANN FRIEDRICH WILHELM ADOLF VON BAEYER pelo seu extensivo trabalho na quimica organica e industrial, sobretudo com corantes de tecidos (indigo e outros pigmentos aromaticos). Baeyer construiu rotas sinteticas industriais para estas substancias. 1904 SIR WILLIAM RAMSAY pela descoberta de gases inertes na atmosfera e a determinacao de suas posicoes na tabela periodica. 1903 SVANTE AUGUST ARRHENIUS pelos grandes avancos propriciados a quimica devido a sua teoria da dissociacao eletrolitica. 1902 HERMANN EMIL FISCHER pelo seu extensivo trabalho na sintese de carbo-hidratos e purinas. 1901 JACOBUS HENRICUS VAN'T HOFF pela descoberta das leis da dinamica quimica e da pressao osmotica em solucoes liquidas. --------------------------------------------------------------------------------criacao: minatti
de tempo e considerar o espaco mais abrangente que as vizinhancas da empresa (Fig. 3). Ou seja, deve-se levar em conta nao so o processo em si, mas tambem a implantacao do processo e sua operacao [8]. Fig. 3. Relacao dos problemas ambientais com as escalas de tempo e espaco levando em consideracao a sustentabilidade do sistema.Para expandir a Quimica Verde sob os conceitos da Ecologia Industrial deve-se adotar uma analise sistemica tanto dos produtos como dos processos [9]. Muitas das ferramentas desenvolvidas para a avaliacao de manufaturas e produtos podem ser adaptadas para a industria quimica. Entre estas, podem ser citadas a Avaliacao de Ciclo de Vida (LCA, Life Cycle Assessment) e o Projeto para o Ambiente (DfE, Design for Environment).A Avaliacao de Ciclo de Vida e uma ferramenta que permite avaliar processos e produtos. O objetivo e identificar as fontes diretas e indiretas de geracao de residuos e/ou poluentes associados a um processo ou produto. A analise do produto deve ser sempre acompanhada da analise do processo (Fig. 4) para que, sob a visao sistemica da Ecologia Industrial as interacoes da planta com o meio ambiente possam ser compreendidas tanto em sua dimensao espacial como temporal. Observa-se na figura 4 que a Avaliacao do Ciclo de Vida do Produto considera a quantidade de reservas retiradas do meio ambiente para a fabricacao do produto, a quantidade de material descartado, a possivel reciclagem do produto apos o uso e as emissoes (solidas, liquidas ou gasosas) que podem ser geradas em cada etapa da vida do produto. A Avaliacao de Ciclo de Vida do processo tem carater temporal e leva em conta o impacto causado pela construcao da planta, aquele devido a sua operacao e, finalmente, o impacto relacionado a sua desativacao. A avaliacao da etapa de operacao permite visualizar pontos onde procedimentos relativamente simples podem minimizar a emissao de poluentes. Por exemplo, identificar possibilidades para reduzir e/ou eliminar o uso de solventes nas operacoes de limpeza e manutencao ou instalar detetores para identificar vazamentos de substancias gasosas. Pode-se mostrar o efeito da desativacao de uma planta e da recuperacao das areas de estacoes de tratamento e armazenamento de substancias toxicas. Fig. 4. Representacao da Analise de Ciclo de Vida de uma industria quimica considerando na horizontal o ciclo de vida do produto e na vertical, o ciclo de vida da planta industrial. Fig. 5.Ciclo de Vida da producao de metanol.Um exemplo do ciclo de vida de um produto da industria quimica pode ser visualizado no fluxograma da figura 5, que mostra as etapas de fabricacao e utilizacao do metanol e sua interacao com o meio ambiente. No ciclo de vida do metanol pode-se observar a contribuicao do meio ambiente, onde se pode considerar a agua utilizada para a irrigacao ou a agua da chuva necessaria para o crescimento da biomassa e a area de terreno necessaria para este crescimento e seu reflorestamento. Nesta fase ocorre principalmente a emissao de O2, mas podem ser, tambem incluidos, fertilizantes, herbicidas ou pesticidas eventualmente utilizados no cultivo da biomassa. Na etapa de producao do alcool, pode-se
emprego das ferramentas da Ecologia Industrial pode-se conhecer profundamente um processo. Nesta etapa, praticas de producao mais limpa e prevencao a poluicao devem melhorar o desempenho do processo. Entretanto, a partir do detalhamento do processo, surge a oportunidade de utilizar as abordagens mais sofisticadas que estao sendo desenvolvidas nas ultimas decadas.A utilizacao dos conceitos da Ecologia Industrial pode trazer grandes vantagens para a industria quimica. A abordagem sistemica permite visualizar que produtos e processos amigaveis ao ambiente nao sao somente aqueles que foram produzidos a partir de tecnicas inovadoras que minimizam o impacto imediato causado pela fabricacao. Sendo a Ecologia Industrial uma abordagem relativamente nova, sera necessario o desenvolvimento de rigorosa fundamentacao cientifica que sustente as decisoes dos projetos e a aplicacao de tecnologias voltadas para o meio ambiente. Os avancos nesta area dependerao do desenvolvimento teorico, de modelos quantitativos, pesquisa empirica e experimentos de campo. Alem disto, para o caso da industria quimica e extremamente importante que o conhecimento destes conceitos e ferramentas seja de facil acesso aos engenheiros quimicos. A integracao destes conceitos com o curriculum de Engenharia Quimica podera acelerar as mudancas necessarias neste setor no que tange a interacao da industria quimica e meio ambiente. Referencias bibliograficas[1] P. T. Anastas e C. A. Farris, American Chemical Society, ACS Sympsium Series, 577 (1994) 123.[2] PNUMA, Produccion mas Limpia, um paquete de recursos de capacitacion, Fev. 1999.[3] R.U. Ayres, International Social Science Journal, 121 (1989) 23.[4] R. Frosch e N. Gallopoulos, Scientific American 261(1989) 144.
que apontavam para um comportamento corpuscular dos raios X.O fisico Louis de Broglie tentou resolver este aparente conflito no comportamento dos raios X. Combinando as equacoes de Planck e de Einstein (E=h.=m.c2), chegou a conclusao de que "tudo o que e dotado de energia vibra, e ha uma onda associada a qualquer coisa que tenha massa"[1].[editar] Caracteristicas[editar] ProducaoO dispositivo que gera Raios X e chamado de tubo de Coolidge. Da mesma forma que uma valvula termionica, este componente e um tubo oco e evacuado, ainda possui um catodo incandescente que gera um fluxo de eletrons de alta energia. Estes sao acelerados por uma grande diferenca de potencial e atingem ao anodo ou placa.O anodo e confeccionado em tungstenio. A razao deste tipo de construcao e a geracao de calor pelo processo de criacao dos raios X. O tungstenio suporta temperaturas que vao ate 3340 C. Alem disso possui um razoavel valor de numero atomico (74) o que e util para o fornecimento de atomos para colisao com os eletrons vindos do catodo (filamento). Para nao fundir, o dispositivo necessita de resfriamento atraves da insercao do tungstenio em um bloco de cobre que se estende ate o exterior do tubo de raios-X que esta imerso em oleo. Esta descricao refere-se ao tubo de anodo fixo.Ao serem acelerados, os eletrons ganham energia e sao direcionados contra um alvo; ao atingi-lo, sao bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleracao. O resultado das colisoes e da frenagem e a energia transferida dos eletrons para os atomos do elemento alvo. Este se aquece bruscamente, pois em torno de 99% da energia do feixe eletronico e dissipada nele.A brusca desaceleracao de uma carga eletronica gera a emissao de um pulso de radiacao eletromagnetica. A este efeito da-se o nome de Bremsstrahlung, que significa radiacao de freio.As formas de colisao do feixe eletronico no alvo dao-se em diferentes niveis energeticos devido as variacoes das colisoes ocorridas. Como existem varias formas possiveis de colisao devido a angulacao de trajetoria, o eletron nao chega a perder a totalidade da energia adquirida num unico choque, ocorrendo entao a geracao de um amplo espectro de radiacao cuja gama de frequencias e bastante larga, ou com diversos comprimentos de onda. Estes dependem da energia inicial do feixe eletronico incidente, e e por isso que existe a necessidade de milhares de volts de potencial de aceleracao para a producao dos Raios X.[editar] DeteccaoA deteccao dos raios X pode ser feita de diversas maneiras, a principal e a impressao de chapas fotograficas que permite o uso medicinal e industrial atraves das radiografias. Outras formas de deteccao sao pelo aquecimento de elementos a base de chumbo, que geram imagens termograficas, o aquecimento de laminas de chumbo para medir sua intensidade, alem de elementos que possuem gases em seu interior a exemplo da valvula Geiger-Muller utilizada para a deteccao de radiacao ionizante e radiacao nao ionizante. Podendo ainda ser difratado atraves de um cristal e dividido em diversos espectros de onda. Sensores (Foto transistores ou foto diodos) captam uma ou algumas faixas de espectro,
e sao amplificados e digitalizados, formando imagens. Esse ultimo processo (difracao de raios-x, por cristais) e comumente utilizado em equipamentos de inspecao de bagagens e cargas.[editar] MedicinaNa medicina os raios X sao utilizados nas analises das condicoes dos orgaos internos, pesquisas de fraturas, tratamento de tumores, cancer (ou cancro), doencas osseas, etc.Com finalidades terapeuticas os raios X sao utilizados com uma irradiacao aproximada de cinco mil a sete mil Rads, sobre pequenas areas do corpo, por pequeno periodo de tempo.No Brasil, os raios X do pulmao para fins diagnosticos de tuberculose pulmonar sao chamados de abreugrafia, que se trata de uma incidencia sobre uma pequena area do pulmao.[editar] ExposicaoA tolerancia do organismo humano a exposicao aos raios X e de 0,1 rontgen por dia no maximo em toda a superficie corporea. A radiacao de um rontgen produz em 1,938x10 3 gramas de ar, a liberacao por ionizacao, de uma carga eletrica de 3,33x10 3C.[editar] Efeitos somaticos da radiacaoNo ser humano a exposicao continua aos raios X podem causar vermelhidao da pele, queimaduras por raios x ou em casos mais graves de exposicao, mutacoes do DNA, morte das celulas e/ou leucemia.[editar] Pesquisa de materiaisNa industria, os raios X sao utilizados no exame de fraturas de pecas, condicoes de fundicao, alem de outros empregos correlatos. Nos laboratorios de analises fisico quimicas os Raios X tem largo espectro de utilizacao.[editar] Natureza eletromagneticaOs raios X propagam-se a velocidade da luz, e como qualquer radiacao eletromagnetica estao sujeitos aos fenomenos de refracao, difracao, reflexao, polarizacao, interferencia e atenuacao. Sua penetrancia nos materiais e relevante, pois todas as substancias sao transparentes aos Raios X em maior ou menor grau.Em algumas substancias como compostos de calcio e platinocianeto de bario, os raios X geram luminescencia. Esta radiacao ioniza os gases por onde passa. A exemplo da luz visivel, nao e desviado pela acao de campos eletricos ou magneticos. Desloca-se em linha reta, sensibiliza filmes fotograficos, alem de descarregar os objetos carregados eletricamente, qualquer que seja a polaridade (sendo uma caracteristica nao totalmente confirmada a de descarregar eletricamente os objetos).[editar] Interacao com a materiaQuando os raios X atingem a materia, assim como o tecido do paciente, os fotons tem quatro possivel destinos. Os fotons podem ser:Completamente espalhados sem perda de energia. Absorvidos com perda total de energia. Espalhados com alguma absorcao e com perda de energia. Transposotos sem qualquer alteracao.