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INTRODUÇÃO À POLUIÇÃO AMBIENTAL Os processos físicos, químicos e biológicos desempenham um papel fundamental no ambiente de nosso planeta. Muitos processos naturais envolvem reações químicas nas quais umas substâncias transformam-se em outras ao mesmo tempo em que existe uma troca de energia, em forma de radiação eletromagnética, de calor, etc. Por ex., na estratosfera, o ozônio absorve radiação UV, se decompõe em dioxigênio + oxigênio atômico e libera calor. O3 + hν → O2 + O + Q Na água, o equilíbrio carbonato-bicarbonato influenciado pela acidez e a temperatura é responsável pela formação de estalactites e estalagmites. T↑ Ca2+ (aq) + 2 HCO3- (aq) � CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (aq) Porém, muitos produtos químicos fabricados pelo homem são os responsáveis de muitos dos processos de poluição que afetam hoje o nosso planeta. É comum ouvir falar da química e dos químicos em tom depreciativo: este vinho é tudo química, eu não consumo produtos cultivados com agrotóxicos, os fabricantes só poluem, etc. Mas é preciso levar em consideração que a poluição causada em nosso planeta é conseqüência de que somos mais de 7 bilhões de pessoas. Somos tantos que não é possível não poluir e não alterar o equilíbrio dos ecossistemas naturais. Basta apenas imaginar as toneladas de lixo geradas por dia no planeta. Contudo, a nossa expectativa de vida e a nossa qualidade de vida têm aumentado enormemente nos últimos anos e a química sintética é responsável por isso em grande medida. O tratamento das águas e dos esgotos tem melhorado a saúde pública, diminuindo a transmissão de doenças de transmissão hídrica. Os fármacos sintetizados pelos químicos têm curado muitas doenças antigamente mortais, etc. A fabricação de metais e aço, de plásticos, de tecidos, etc. facilitam nossa vida. Contudo, pagamos um preço por todo isso. Ao mesmo tempo em que fabricamos, geramos subprodutos poluentes que degradam nossa saúde e degradam a vida no planeta. Felizmente, o gênero humano está tomando consciência de que devemos tomar medidas severas para diminuir a descarga de poluentes ou do contrário, nós mesmos vamos acabar com o nosso habitat. O objetivo desta disciplina é fazer vocês adquirirem uma consciência ambiental construtiva e objetiva. Vamos estudar os processos naturais, a influência dos poluentes nos mesmos (e na saúde) e o que está se fazendo e o que pode ser feito para eliminar os poluentes e/ou seus efeitos. A natureza é uma, tudo em nosso planeta está inter-relacionado. A água de um rio (e os processos químicos que acontecem nela) está influenciada pelo ar que está acima dela e pelo solo (leito) embaixo da mesma. Assim, um poluente lançado na atmosfera tem influência na água, no solo, nos seres vivos... A vida depende de seu entorno. Mesmo assim, dadas as nossas limitações intelectuais e a efeitos organizativos, dividiremos o nosso estudo em Poluição Ambiental da atmosfera, da água e do solo. PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO Medidas políticas • Acordos internacionais. • Legislações ambientais restritas que regulem os lançamentos de poluentes ao ar, água e solo e imponham multas severas a quem não cumprir as normativas. • Fiscalização eficiente. • Suspensão da produção (DDT, CFCs). Medidas Tecnológicas • Captação de subprodutos (Soluções de controle no final do processo). • Conversão de poluentes em produtos com valor agregado. • Reciclagem de subprodutos em círculo fechado para conseguir Descarga Zero de Poluentes. • Química limpa (green chemistry). • Reciclagem de lixo. Prevenção da poluição Pode se dizer que a poluição atual é conseqüência de um erro de cálculo. Historicamente, pensava-se que a maioria dos poluentes seria transformada pela natureza em substâncias não tóxicas e que os poluentes persistentes ficariam muito diluídos e seriam inócuos. A máxima de que a diluição é o remédio para a poluição funciona em muitos casos, mas não em outros. Muitas substâncias são resistentes à ação da natureza, não sendo alteradas pela ação da luz, da água, do ar ou dos microrganismos durante períodos de tempo muito longos. Ex.: pesticidas (DDT), gases de refrigeração (CFCs), CO2, derivados do mercúrio. Além disso, muitas destas substâncias não se dispersam, mas concentram-se em organismos vivos (por ex., nos peixes, afetando a cadeia alimentar). A dioxina é um subproduto obtido em quantidades muito pequenas em muitos processos industriais, tais como branqueamento da polpa de madeira, produção de pesticidas e conservantes de madeira, como conseqüência da combustão da matéria orgânica em presença de cloro (incineração de PVC no lixo). É solúvel em gordura e acumula-se nos seres vivos. Produz câncer, malformações congênitas e doenças na pele e no fígado. dioxina (tetraclorodibenzo-p-dioxina) É claro que devem ser tomadas medidas para evitar afetar tanto o meio ambiente que o mesmo se torne inabitável. Algumas estratégias já estão sendo implementadas, entre elas: • Medidas Políticas o Acordos Internacionais: Tomar consciência em níveis dos governos, dos grandes problemas ambientais, atingindo acordos internacionais. Os CFCs, responsáveis do buraco da camada de ozônio, são um exemplo de que a humanidade pode se unir nesta luta. Não acontece o mesmo com a diminuição dos níveis de emissão de CO2. o Legislações ambientais restritas que regulem os lançamentos de poluentes ao ar, água e solo e imponham multas severas a quem não cumprir as normativas. o Suspensão da produção (DDT, CFCs). • Medidas Tecnológicas o Conversão de poluentes em produtos com valor agregado. Por ex., pó de alumínio (pirofórico) e outros íons metálicos poluentes podem ser inertizados em cimento, melhorando ao mesmo tempo as propriedades mecânicas deste, convertendo-se assim em um produto de valor agregado. o Captação de Subprodutos (Soluções de controle no final do processo). Os subprodutos gasosos não são lançados ao ar, mas recolhidos, transformados em sólidos e dispostos em aterros). Ex., SO2 procedente da combustão do carvão é capturado nas chaminés, transformado em CaSO3 por reação com CaCO3 e armazenado. CaCO3 + Q → CaO + CO2 CaO (s) + SO2 (g) → CaSO3 (s) o Reciclagem de subprodutos em círculo fechado para conseguir Descarga Zero de Poluentes. Ex.: águas de lavagem de aço inox decapado (Fe, Ni, Cr, Mo, HNO3, HF) são submetidas a tratamentos de filtração por membranas (MF + OR + eletrodiálise) de maneira que os metais são separados e voltam ao forno de arco elétrico de fabricação do aço, a solução concentrada de ácidos é novamente usada para decapar o aço e a água restante usa-se novamente no processo de lavagem do aço decapado. o Química limpa (green chemistry).- reformulação das rotas de síntese de maneira a não produzir subprodutos tóxicos e a minimizar ou eliminar o uso de solventes orgânicos e de catalisadores tóxicos. Ex.: uso de CO2 supercrítico em substituição de solventes hidrocarbonados na fabricação de plásticos e na indústria têxtil. Ex.: Na síntese de alguns pesticidas é necessário usar isocianato de metila (MIC) como reagente intermediário. A emissão acidental de MIC na planta da Union Carbide em Bhopal (Índia) em 03/12/1984 resultou em uma nuvem tóxica que matou umas 4000 pessoas e intoxicou mais 200.000, sendo a maior catástrofe química da história. Posteriormente, a DuPont pôs a ponto um processo mais seguro de produção do herbicida desenvolvendo um catalisador que permite gerar a quantidade exata de MIC necessária in situ e no momento em que será utilizado. Evita-se assim fabricar e armazenar o perigoso MIC. o Reciclagem de lixo.- - Evita o esgotamento das matérias primas (Fe, Al, árvores, petróleo (plásticos)); - Barateia os custos de produção (é mais baratoreciclar Al que obter Al a partir de bauxita por meios eletrolíticos); - Diminui o volume ocupado pelo lixo em aterros, lixões, etc.; - Evita poluição de solo e águas subterrâneas por lixiviação (chorume). - A compostagem de lixo orgânico fornece fertilizantes e adubo naturais.
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