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Reciclagem e Reutilização de Resíduos de Materiais Prevenção de subprodutos, economia de átomos, sínteses de compostos de menor toxicidade, desenvolvimento de compostos seguros, diminuição de solventes e auxiliares Bloco 1 Bruno Pizol Invernizzi Objetivos • Entender o conceito de subproduto. • Conhecer alguns exemplos de subprodutos. • Correlacionar a economia de átomos com a redução de subprodutos. Subprodutos – Definição Segundo Leite (2003): - Produtos resultantes do processo de produção, porém, possuem baixo ou nenhum valor agregado, portanto, comumente são tratados como rejeito, sendo passíveis de disposição final. - Independem do estado físico (líquido, sólido ou gás). - Valor agregado muito baixo para serem negociados nos canais logísticos direto. Subprodutos – Exemplos -Casca e semente de frutas, durante o processo de industrialização de sucos. -Bagaço da cana-de-açucar, além da linhaça, durante a produção do etanol. -Cavaco de materiais metálicos, resultantes de processos de usinagem. -Sobras de chapas, resultantes de processos de estampagem. Subprodutos – Soluções -Reduzir. -Reutilizar. -Reciclar. -Evitar ao máximo a disposição final. Economia de átomos – Definições -“Maximizar a incorporação de todos os compostos de partida no produto final, reduzindo a produção de subprodutos” (ANASTAS; WARNER, 2001 apud ORTIZ, 2007, p. 6). -Prega a melhoria de rendimento dos processos, resultando na redução dos subprodutos. -O fator E foca nos subprodutos e não no produto. Economia de átomos – Aplicações • O cálculo do rendimento em porcentagem (%R): (%R) = (rendimento do produto obtido/rendimento teórico do produto) x 100. -Economia atômica expressa em porcentagem (%A): (%A) = (M.M. do produto desejado/∑M.M. de todas as substâncias produzidas) x 100. -O percentual de economia de átomos (% e.a.): (% e.a.) = (M.M. do produto desejado/∑M.M. de todos os reagentes) x 100. - O fator E: Fator E = ∑das massas dos produtos secundários/massa do produto desejado) x 100. Compostos de menor toxicidade • Agente tóxico: “qualquer substância ou mistura cuja inalação, ingestão ou absorção cutânea tenha sido cientificamente comprovada como tendo efeito adverso (tóxico, carcinogênico, mutagênico, teratogênico ou ecotoxicológico)” (ABNT NBR 10004, 2004). • Toxicidade: “propriedade potencial que o agente tóxico possui de provocar, em maior ou menor grau, um efeito adverso em consequência de sua interação com o organismo” (ABNT NBR 10004, 2004). • A organização deve avaliar se os reagentes e matérias-primas utilizados no seu processo produtivo. Conclusões • Subprodutos são comuns em um processo, não sendo necessariamente prejudiciais ao meio ambiente • O conceito do 3R é aplicável aos subprodutos. • Atuar com os conceitos da economia de átomos é uma forma de reduzir os subprodutos formados durante o processo. Prevenção de subprodutos, economia de átomos, sínteses de compostos de menor toxicidade, desenvolvimento de compostos seguros, diminuição de solventes e auxiliares Bloco 2 Bruno Pizol Invernizzi Objetivos • Entender quais são as características de um composto seguro. • Conhecer os riscos envolvidos na utilização de solventes. • Conhecer algumas formas para evitar o uso de solventes ambientalmente incorretos. Compostos seguros Periculosidade baseada em: - Propriedades químicas. - Propriedades físicas. - Propriedades infectocontagiosas. Riscos à saúde pública ou ao meio ambiente. Compostos seguros Características de um resíduo perigoso: - Inflamabilidade. - Corrosividade. - Reatividade. - Toxicidade. - Patogenicidade. Solventes e auxiliares – Riscos Toxicidade e inseguros - Manipulação. - Armazenamento. - Transporte. - Disposição final. Solventes e auxiliares – Soluções • Eliminação: - Processo de moagem. - Irradiação por micro-ondas. - Modificações de parâmetros de processo (pressão e temperatura). • Substituição por solventes ambientalmente corretos: - Água. - Fluidos supercríticos. - Fluidos ionizantes. Conclusões • Os compostos seguros são avaliados com os critérios de periculosidade. • Os solventes são compostos não-seguros, que, em geral, apresentam elevada toxicidade. • Os solventes podem ser eliminados ou substituídos por solventes ecologicamente corretos. Teoria em Prática Bloco 3 Bruno Pizol Invernizzi Exercício Em uma indústria química, são utilizados como solvente a água e o benzeno. Devido à onda verde, que resultou em leis mais rígidas, a alta direção da indústria química em questão decidiu eliminar o benzeno das suas operações. Para tal, chamaram você, que é o gerente de produção, para dar possíveis soluções para o caso. Contudo, o primeiro ponto é explicar para a alta direção por quê a água não pode ser utilizada como solvente no lugar do benzeno, já que essa é um solvente universal. O segundo ponto é propor o que pode ser feito para eliminar o benzeno do processo produtivo. Resolução A principal diferença entre a água e o benzeno, para aplicação como solvente, é o fato de a água ser polar, enquanto o benzeno é apolar. Por regra, similar dissolve similar, portanto, a água não pode, por exemplo, ser aplicada aos hidrocarbonetos, uma vez que existem hidrocarbonetos que são apolares, aplicando-se o benzeno. Resolução Uma solução seria a utilização da água como solvente supercrítico, o que ocorre na temperatura de 374 °C e pressão de 220 atm. A água em estado supercrítico resultando em redução de polaridade, permitindo que essa seja aplicada no lugar do benzeno. Porém um custo alto para manutenção da temperatura e da pressão são requeridos. Outra solução seria a utilização de CO2 em estado supercrítico, uma vez que essa molécula é apolar, além do fato de o seu estado supercrítico ser mais facilmente atingido (Tc= 31 °C e Pc= 73 atm), resultando em menor gastos para a sua aplicação. Dica do Professor Bloco 4 Bruno Pizol Invernizzi Dica do Professor Leia o trabalho escrito por Silveira (2015), que: • Explica os 12 princípios da química verde. • Possui foco na redução de solventes e auxiliares. • Traz exemplos de aplicações para eliminação de compostos não- seguros e tóxicos. • Traz exemplos de aplicação do princípio de economia de átomos. Referências ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 10004: Resíduos sólidos – Classificação. 2 ed. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. FERRARI, Roseli A.; COLUSSI, Francieli; AYUB, Ricardo A. Caracterização de subprodutos da industrialização do maracujá aproveitamento das sementes. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v. 26, n. 1, p. 101-102, abr./2004. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rbf/v26n1/a27v26n1.pdf. Acesso em: 28 ago. 2019. KERN, Andrea P. Estudo da Viabilidade da Incorporação de Resíduos de Contrafortes de Calçados em Matriz de Gesso para Uso como Material de Construção Civil. 1999. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1999. LEITE, Paulo R. Logística Reversa: meio ambiente e competitividade. 1. ed. São Paulo: Pearson, 2003. LENARDÃO, Eder J. et al. Green Chemistry: os 12 princípios da química verde e sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa. Química Nova, São Paulo, v. 26, n. 1, p. 123-129, jan./fev. 2003. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422003000100020. Acesso em: 28 jul. 2019. http://www.scielo.br/pdf/rbf/v26n1/a27v26n1.pdf http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422003000100020 Referências NATALE, W. et al. Uso fertilizante do subproduto da agroindústria processadora de goiabas em pomar comercial de goiabeiras. In: Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais, 3., 2013, São Pedro/SP. Anais [...]. São Pedro, Fapesp, 2013. v. 1, p. 1-4. Disponível em: http://www.sbera.org.br/3sigera/obras/in_uso_09_WilliamNatale.pdf>. Acessoem: 28 ago. 2019. NOGUEIRA, Maria A. F. de S.; GARCIA, Marli da S. Gestão dos resíduos do setor industrial sucroenergético: estudo de caso de uma usina no município de Rio Brilhante, Mato Grosso do Sul. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, [s.l.], v. 17, n. 17, p. 3275-3283, fev./2014. Universidade Federal de Santa Maria. Disponível em: https://periodicos.ufsm.br/index.php/reget/article/view/10444. Acesso em: 11 fev. 2020. ORTIZ, Márcia de Á. Reações átomo-econômicas em síntese orgânica. 2007. 50 f. 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Disponível em: https://ufsj.edu.br/portal2-repositorio/File/coqui/TCC/Monografia- TCC-Ana_Debora_P_Silveira-20152.pdf. Acesso em: 30 ago. 2019. VALENTE, Joana M. L. D. Subprodutos Alimentares: Novas Alternativas e Possíveis Aplicações Farmacêuticas. 2015. 78 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) – Faculdade de Ciências da Saúde, Universidade Fernando Pessoa, Porto, Portugal, 2015. Disponível em: https://bdigital.ufp.pt/bitstream/10284/5312/1/PPG_23519.pdf . 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