TRABALHO IEQ

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E AMBIENTAL
Indústria Farmacêutica: síntese em escala industrial do Ácido Acetilsalicílico
Professora: Érika de Queiros Eugênio
Alunos: Anna Júlia Schetini
 Bernardo Horta
 Carolina Monteiro
 Lucas Sardinha
 Rafael de Oliveira Moura
Resende, 22 de maio de 2019.
AVALIAÇÃO DO SETOR INDUSTRIAL
Os medicamentos têm um papel de suma importância em relação a saúde da sociedade, de modo que, após a Revolução Industrial, com os avanços tecnológicos, a população passou a ter uma maior qualidade de vida e resistência a epidemias, relacionadas diretamente com a maior oferta de remédios que foram sendo introduzidos. As indústrias farmacêuticas e farmoquímicas estão em constante crescimento visto que, cada vez mais doenças acometem a população e a busca por tratamentos se faz necessária. 
Conforme dados da IQVA (empresa multinacional americana que fornece informações sobre setores da saúde e de pesquisas clínicas), a Indústria Farmacêutica, em 2018, cresceu acima da economia nacional brasileira, e a pesquisa ainda especulou a projeção para 2019: crescimento de mais de 10% em relação ao ano anterior. 
É importante ressaltar que, há quase duas décadas, o setor farmacêutico manteve um crescimento estável na economia. Segundo o Guia de 2018 da INTERFARMA, o brasil encontra-se em 7º lugar no ranking dos maiores mercados farmacêuticos mundiais. Enquanto indústria farmacêutica é responsável pela produção de medicamentos, a farmoquímica, no entanto, consiste na extração de substâncias farmacológicas, como os insumos e as matérias primas para a produção do composto. Seu crescimento está diretamente relacionado com o da indústria farmacêutica, visto que uma depende diretamente da outra. Quanto maior a demanda por medicamentos, maior a necessidade de produção de farmoquímicos. 
O principal desafio dos dois setores é, sem dúvida, o descarte adequado dos rejeitos, insumos e do produto final, o medicamento. Quando em contato com a natureza são extremamente poluentes gerando graves riscos ambientais. Além disso, outro fator que se torna instigante é o controle adequado dos medicamentos. A venda sem receita é um dos principais problemas que o campo farmacêutico tem tentado resolver, cada vez tornando mais rígida a obtenção de remédios para evitar um uso descuidado por parte da população.
Tabela 1: Medicamentos mais vendidos
Gráfico 1: Faturamento da Indústria Química
PRODUTO
Figura 1: Ácido acetilsalicílico
O ácido 2-acetóxibenzóico (nomenclatura oficial segundo a IUPAC), conhecido usualmente como ácido acetilsalicílico ou aspirina, é uma molécula orgânica (figura 1) e seu estado físico é sólido e coloração branca. É também, um insumo farmacêutico ativo (IFA), isto é, princípio ativo ou fármaco presente em medicamentos, que possui atividade biológica terapêutica. 
A utilização dos precursores do ácido acetilsalicílico tem sua origem na China, no período antes de Cristo, em que os chineses utilizavam lascas de salgueiro para a cura de doenças. Com o passar dos séculos, as pesquisas na área farmacêutica foram se tornando cada vez mais abundantes até que, foi possível o isolamento do princípio ativo presente no salgueiro. 
A salicina, como foi chamada por seus descobridores (os químicos Brugnadelli e Fontana), foi inicialmente utilizada para o tratamento da febre reumática. No entanto, era severamente agressiva à mucosa estomacal, o que foi motivo para início de mais pesquisas com o objetivo de encontrar o composto ideal para a produção da droga. Após a sintetização de diversos princípios ativos, concluiu-se que o ácido acetilsalicílico era o mais adequado.
As principais aplicações do produto final, o ácido acetilsalicílico são os tratamentos da febre reumáticas e diversas outras enfermidades como dores de cabeça, musculares e em várias manifestações da artrite. É utilizado como analgésico, antipirético e anti-inflamatório. Quando aplicada logo após um ataque cardíaco, o risco de morte diminui, assim como seu uso a longo prazo diminui os riscos de um acidente vascular cerebral (AVC), de infarto e de doença vascular periférica. O seu uso é comum por todas as faixas etárias, visto que é popularmente conhecido como Aspirina, um medicamento de alto índice de uso. Como pode ser associado a doenças que acometem em sua maioria pessoas de idade mais avançada, estima-se que sua utilização seja mais frequente nessa faixa. Segundo a Revista Galileu, da Globo, estima-se que cerca de 216 milhões de pessoas utilizem pelo menos um comprimido de aspirina ao dia.
Suas propriedades físico-químicas, como ponto de fusão (135 ºC), ponto de ebulição (140 ºC), solubilidade em alguns solventes (água, éter etílico e etanol), massa molecular (180,15 g.mol-1) e densidade relativa (1,4 g.mL-1), são essenciais para cada vez mais maximizar e aprofundar o estudo da aspirina, realizando cálculos mais precisos para serem executados nos equipamentos, diminuindo assim as impurezas dos processos.
AVALIAÇÂO DE MERCADO E MATÉRIAS-PRIMAS
	
Matéria prima
	
Principais
Fabricantes 
	
Preço de Mercado Por kg
(R$)
	Quantidade Necessária para produção de 1000 kg de Ácido Salicílico
(kg)
	
Custo Para Produção de 1000 kg
(R$)
	
Fenol
	Quiminvest
Rhodia
	
69,12
	
800
	
55.296,00
	
Soda cáustica
	
Unipar Carbocloro
	
57,00
	
350
	
19.950,00
	
Dióxido de Carbono
	
Alta Tec & Tec Gase
	
25,00 
	
500
	
12.500,00
	
Ácido sulfúrico
	BioSafra Brasil
GR Indústria Química
 LabSynth
	
46,19 
	
450
	
20.788,04
	
Matéria prima
	
Principais
Fabricantes 
	
Preço de Mercado Por kg
(R$)
	Quantidade Necessária para reagir com 1000 kg de Ácido Salicílico
(kg)
	
Custo Para Produção de 1000 kg de ácido acetilsalicílico
(R$)
	
Anidrido acético
	Fortquim, Butilamil, Datsman
	
42,71
	
739,13 
	
31.568,24
	Custo de Produção Estimado do Ácido Salicílico (R$)
	R$108.534,04
	Custo de Produção Estimado do Ácido Acetilsalicílico (R$)
	140.102,28
	Principais Empresas que Adquirem o princípio ativo Ácido Acetilsalicílico
	Bayer, COSMED, Globo, Custódia, MEDQuímica, CIMED, Vitamedic, Biolab Sanus
ROTA INDUSTRIAIL DE PRODUÇÃO
A rota industrial do ácido acetilsalicílico é composta por duas etapas, primeiramente, a formação do intermediário ácido salicílico, utilizando como matérias-primas o fenol, a soda cáustica e dióxido de carbono. Por fim, o ácido salicílico reage com anidrido acético, para a formação do ácido. Abaixo são apresentados os fluxogramas de processo de cada etapa, os fluxogramas de blocos contendo as operações unitárias, processos unitários e intensificação de processos, isto é, quando em um equipamento da planta industrial ocorre tanto um operação, quanto um processo unitário, além das reações químicas que ocorrem durante a fabricação.
Figura 2: Fluxograma de processo e reações químicas de obtenção do ácido salicílico.
Figura 3: Fluxograma em blocos da produção do ácido salicílico
Figura 4: Fluxograma de processo para obtenção do ácido acetilsalicílico.
Figura 5: Fluxograma em blocos do ácido acetilsalicílico.
Figura 6: Reação de esterificação, obtenção do ácido acetilsalicílico. 
ANÁLISE DO PROCESSO INDUSTRIAL
Através da análise dos fluxogramas em blocos (figura 3 e 5), em cada etapa há um equipamento industrial sendo utilizado, cada qual com seu respectivo modo de funcionamento (princípios físicos envolvidos). Os equipamentos observados são:
Moinho de Bolas, um equipamento industrial cujo princípio de funcionamento é a quebra progressiva de um material, o reduzindo em partículas menores, por meio da rotação que promove o a colisão entre as esferas no seu interior.
Tanques de dissolução são equipamentos utilizados para misturar de forma eficiente (homogeneidade)duas ou mais substâncias.
Bombas, que são utilizadas quando há necessidade do transporte de líquidos entre equipamentos. Os princípios de funcionamento das bombas são deslocamento, rotatividade, meios de propulsão e gás pressurizado.
Adsorvedor, equipamento industrial de transferência de massa, cujo princípio de funcionamento é a separação preferencial de moléculas presentes em um fluído (gás ou líquido), isto é, por meio de interação química e/ou física nos sítios ativos do material adsorvente.
Centrífuga, são equipamentos industriais utilizados em sistemas particulados e fluidos mecânicos, cujo princípio de funcionamento é a separação (sobrenadante e o sólido decantado), por meio da força centrífuga.
Secador, na indústria tem dois tipos, os contínuos e os descontínuos, o princípio de funcionamento está relacionado a remoção do solvente contido no meio sólido, por ação do calor. 
Filtro, equipamento industrial muito utilizado na indústria e é uma operação unitária, cujo princípio de funcionamento é separar sistema particulado ou fluidos mecânicos, por diferença de tamanho entre a partícula e os poros do equipamento. 
Reatores são equipamentos industriais onde ocorrem os processos unitários (fenômenos químicos)
Cristalizador, equipamento utilizado para separar uma substância presente em uma solução, através da dissolução em outro solvente, cuja as interações intermoleculares são maiores.
ANÁLISE DOS ASPECTOS AMBIENTAIS E SEGURANÇA OPERACIONAL
Os efluentes gerados durante o processo industrial do ácido acetilsalicílico são: fenol, solução aquosa de sulfato de sódio e ácido acético. Logo, faz-se necessários alguns cuidados com a segurança dos operadores, quanto na prevenção de algum acidente ambiental. Sendo listadas a seguir algumas informações em relação ao grau de periculosidade de cada efluente e as medidas necessárias em relação à segurança.
Fenol: Combustível classificado como perigoso, podendo ser fatal se ingerido, inalado ou absorvido pela a pele, pois causa severas queimaduras em toda a superfície em que entra em contato, além de afetar o sistema nervoso central, rins e fígado. Mediante a essas consequências para a saúde, é necessário que o manuseio desse composto seja feito com avental de manga longa, óculos de segurança, máscara VO/P1, luvas de neoprene, borracha butílica, e Viton. 
O armazenamento do composto deve ser longe do alcance de luz, em recipiente hermeticamente fechado, sob uma atmosfera inerte e baixas temperaturas. Em caso de derramamento, o composto deverá ser impregnado com água, e logo após deve ser levado para um reservatório adequado. 
Sulfato de sódio: Esse efluente gerado no processo, não é classificado como perigoso, mas em caso de vazamento pode causar irritação nas mucosas nasais. O produto não é inflamável, combustível, ou explosivo e tem baixa toxicidade oral e dérmica. Em relação à saúde é pouco absorvido pela pele, não ocasionando problemas severos no contato, o qual mesmo assim deve ser evitado.
Mediante a essas consequências, o manuseio dessa substância deve ser feito com o uso de roupa impermeável, óculos de segurança de ampla visão e luvas de látex. E o armazenamento do composto deve ser longe de ácidos para se evitar possíveis reações violentas, as embalagens, mesmo vazias devem ser manuseadas como se estivessem cheias. Ambientes sujeitos a altas temperaturas, umidade e/ou períodos prolongados poderão causar alterações nas características físicas do produto.
Ácido acético: Esse efluente gerado no último processo unitário é corrosivo aos tecidos do corpo, irritante para a pele, membranas das mucosas, trato respiratório superior e olhos, capaz de ser fatal quando ingerido. No qual, quando aquecido emite fumos tóxicos de dióxido e monóxido de carbono. Possui ainda, efeito lacrimejante.
Mediante a essas consequências, o manuseio dessa substância deve ser feito com cuidado, utilizando máscara (F)VO, avental de manga longa e óculos de proteção. O armazenamento do composto deve ser em temperatura ambiente, protegendo de mistura e luz.
Em caso de derramamento, o composto deverá ser secado com um papel absorvente, esse material de limpeza e roupas contaminadas deve ser colocado em sacos plásticos para serem descartados. Havendo a necessidade de lavar todo o local afetado com água e sabão, e não adentrar a área contaminada até que um agente de segurança assegure a total descontaminação do local.
Já em relação ao produto e as matérias-primas utilizadas no processo industrial, também há a necessidade de alguns cuidados com a segurança e riscos ambientais, que foram litados abaixo:
Ácido acetilsalicílico: Perigoso se inalado ou ingerido, podendo causar irritação na pele, olhos e trato respiratório. Também podendo causar reações alérgicas respiratórias e defeito no feto baseado em experimento com animais. Afeta tamém o sistema respiratório, rins, fígado, olhos, pele e sangue.
Mediante a essas consequências, o manuseio dessa substância deve ser feito com um avental de manga comprida de tecido, óculos de segurança e máscara (F)P1, evitando a inalação. E o armazenamento do composto deve ser em local seco e arejado, devendo evitar acumulo de cargas eletrostáticas no local.
Em caso de derramamento, o produto deve ser recolhido para reutilização, se esse estiver na forma de solução é só absorvê-lo com material inerte. Pode também, neutralizar os resíduos com bicarbonato de sódio e em seguida o encaminhar para estação de tratamento de efluentes.
Ácido sulfúrico: Esse ácido utilizado no processo industrial é muito perigoso a saúde humana, quanto a riscos ambientai em caso de vazamento. Ele é corrosivo aos tecidos do corpo, a inalação dos vapores podem causar severos danos aos pulmões, o contato com a pele ou olhos pode causar queimaduras e cegueira.
Mediante a essas consequências, o manuseio dessa substância deve ser feito com um avental de manga comprida de tecido de algodão, óculos de segurança e máscara (F)P1. O armazenamento do composto deve ser em local seco e em temperatura bem fresca (10 ºC), pois o aumento da pressão de vapor pode causar a ruptura do recipiente.
Em caso de derramamento, não se pode tocar na substância. Dessa maneira, é necessário isolar a área, removendo todo produto orgânico ou combustível e providenciar ventilação adequada para dispersar o gás. Fazendo a recuperação do líquido derramando areia ou terra. Se possível, realizar a transferência do produto, nunca use material orgânico para absorver derramamento. A neutralização pode ser feita com adição de substancia básica, alcalina ou cáustica. Que essa seja, lenta e cuidadosamente com cal, se possível. A reação de neutralização libera calor, para pequenas quantidades, é necessário adicionar cautelosamente excesso de água com grande agitação. Ajustar pH para neutro, separar os sólidos ou líquidos insolúveis e acondicioná-los com disposição adequada como resíduo. Recomenda-se o acompanhamento por um especialista do órgão ambiental.
Ácido salicílico: O intermediário na síntese do produto é perigoso se ingerido, inalado ou absorvido através da pele, podendo causar irritação na pele, olhos e trato respiratório. Afeta o sistema nervoso central, rins e pâncreas.
Mediante a essas consequências o manuseio dessa substância deve ser feito com um avental de manga comprida de tecido, óculos de segurança e máscara para pó, evitando a inalação. O armazenamento do composto deve ser em local seco e arejado, devendo evitar acumulo de cargas eletrostáticas no local.
Em caso de derramamento, não se pode tocar na substância, o produto deve ser recolhido para reutilização se possível, absorvê-lo com material inerte. Caso haja a necessidade de neutralizar com bicarbonato de sódio, rejeitar o descarte em esgoto.
Anidrido acético: A última matéria prima a ser utilizada na síntese é corrosiva, causa queimaduras em qualquer área de contato. O líquido e o vapor são inflamáveis, reage com a água, o vapor causa irritações no trato respiratório e nos olhos.
Mediante a essas consequências, o manuseiodessa substância deve ser feito com cuidado com os respingos, utilizando máscara (F)VO, avental de manga longa e óculos de proteção. E o armazenamento do composto deve ser feito em um lugar arejado, fresco e longe de fontes de ignição. Esse material é corrosivo ao aço, ferro galvanizado e cobre.
Em caso de derramamento, tem que eliminar todas as fontes de ignição na área imediata, fazendo a ventilação da área para dispersar os gases, não podendo tocar ou andar sobre o material derramado. Interromper se possível, o vazamento. Após, isolar a área do derramamento e evitar o contato com materiais incompatíveis. Não permitindo a entrada de água no local do vazamento.
Soda cáustica: Essa matéria prima utilizada no primeiro processo unitário é irritante e corrosivo, os efeitos da inalação variam de irritação ate sérios danos ao aparelho respiratório superior, se ingerido, causa diversas queimaduras na boca, garganta e estômago, podendo levar a morte. Na pele causa graves queimaduras e nos olhos pode levar a cegueira.
Ao manusear essa substância deve-se ter muita atenção, utilizar mascara e óculos de proteção.
Em caso de derramamento ou vazamento, ventilar a área contaminada, nunca jogar resíduos alcalinos em esgoto, e entrar no local somente acompanhado por um especialista.
IDENTIFICAÇÃO DAS ÁREAS DO CONHECIMENTO ENVOLVIDAS NO PROCESSO
No diagrama de blocos da produção industrial do ácido salicílico, o intermediário para a síntese do ácido acetilsalicílico, em cada processo unitário, operação unitária ou até mesmo quando há integração de processos está presente às áreas do conhecimento que são oferecidas aos alunos de engenharia química ao longo do seu processo de formação. 
No primeiro bloco (reator), em que há um processo unitário, isto é, um fenômeno químico, as áreas do conhecimento são: 
Química, que é tratada como um pilar da engenharia química, pois permite o aluno a conhecer e entender os fenômenos físicos, químicos e biológicos, e ainda, se subdivide em química geral, inorgânica, orgânica, analítica, instrumental e físico-química. Como é uma ciência básica, é dada do primeiro ao terceiro ano da graduação.
Termodinâmica, que trata das situações de equilíbrio de energia e/ou de estados da matéria, além das condições necessárias para que um sistema não esteja em equilíbrio. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano do curso.
Cinética química, que trata quando há produção ou consumo de matéria. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano do curso.
Reatores químicos, que trata do equipamento onde ocorrem os fenômenos químicos, além do dimensionamento, modelo (o seu projeto) e modo de operar o mesmo. Como é uma tecnologia da engenharia química, é dada no terceiro ao quarto ano do curso. 
No segundo bloco (moinho de bolas), em que há uma integração de processos, as áreas do conhecimento são: 
Química, que é tratada como um pilar da engenharia química, pois permite o aluno a conhecer e entender os fenômenos físicos, químicos e biológicos, e ainda, se subdivide em química geral, inorgânica, orgânica, analítica, instrumental e físico-química. Como é uma ciência básica, é dada do primeiro ao terceiro ano da graduação.
Operações unitárias, que trata de manuseio de sólido (moagem). Como é uma tecnologia da engenharia química, é abordada do terceiro ao qurto ano do curso.
No terceiro bloco (Tanque de dissolução) ocorre uma operação unitária e a área do conhecimento presente é:
Operações de mistura e agitação, que trata como projetar uma agitação uniforme e eficiente, de forma a homogeneizar a composição de uma mistura. Como é uma tecnologia da engenharia química, é dada no terceiro ao quarto ano do curso. 
No quarto bloco (bomba), onde há uma operação unitária, a área do conhecimento é:
Operações em sistemas particulados e fluido mecânicos, que trata de bombas, ventiladores, sopradores e compressores, além da caracterização de partículas e sistemas particulados. Como é uma tecnologia da engenharia química, é dada no terceiro ao quarto ano do curso.
No quinto bloco (adsorvedor), onde há uma operação unitária de transferência de massa, a área do conhecimento é:
Operações unitárias, que trata da separação preferencial de moléculas em um fluído, através de uma interação nos sítios ativos do sólido adsorvente. Como é uma tecnologia da engenharia química, é dada no terceiro ao quarto ano do curso.
No sexto bloco (cuba de madeira), onde ocorre um processo unitário, isto é, um fenômeno químico, as áreas do conhecimento são: 
Química, que é tratada como um pilar da engenharia química, pois permite o aluno a conhecer e entender os fenômenos físicos, químicos e biológicos, e ainda, se subdivide em química geral, inorgânica, orgânica, analítica, instrumental e físico-química. Como é uma ciência básica, é dada do primeiro ao terceiro ano da graduação.
Termodinâmica, que trata das situações de equilíbrio de energia e/ou de estados da matéria, além das condições necessárias para que um sistema não esteja em equilíbrio. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano do curso.
Cinética química, que trata quando há produção ou consumo de matéria. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano do curso.
No sétimo bloco (centrífuga), onde há uma operação unitária de sistemas particulados e fluidos mecânicos, a área do conhecimento é:
Operações unitárias, que trata da separação de líquidos, utilizando-se a força centrífuga. Como é uma tecnologia da engenharia química, é dada no terceiro ao quarto ano do curso.
No último bloco (secador), em que ocorre uma operação unitária de transferência de massa, a área do conhecimento é:
Operações unitárias, ela trata da retirada de um solvente contido no meio sólido, através de calor. Como é uma tecnologia da engenharia química, é estudada do terceiro ao quarto ano.
Fenômenos de transporte, a parte que trata de transferência de calor, no aquecimento. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano. 
No diagrama de blocos da produção industrial do ácido acetilsalicílico, em cada processo unitário ou operação unitária estão presentes às áreas do conhecimento que são oferecidas aos alunos de engenharia química ao longo do seu processo de formação. 
No primeiro bloco (reator), em que há um processo unitário, isto é, um fenômeno químico, as áreas do conhecimento são: 
Química, que é tratada como um pilar da engenharia química, pois permite o aluno a conhecer e entender os fenômenos físicos, químicos e biológicos, e ainda, se subdivide em química geral, inorgânica, orgânica, analítica, instrumental e físico-química. Como é uma ciência básica, é dada no primeiro ao terceiro ano da graduação.
Termodinâmica, que trata das situações de equilíbrio de energia e/ou de estados da matéria, além das condições necessárias para que um sistema não esteja em equilíbrio. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano do curso.
Cinética química, que trata quando há produção ou consumo de matéria. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano do curso.
Reatores químicos, que trata do equipamento onde ocorrem os fenômenos químicos, além do dimensionamento, modelo (o seu projeto) e modo de operar o mesmo. Como é uma tecnologia da engenharia química, é dada do terceiro ao quarto ano do curso. 
No segundo bloco (cristalizador), em que há uma operação unitária de transferência de massa, a área do conhecimento é: 
Operações unitárias de separação, ela trata da separação de uma substância presente em uma solução, através de sua dissolução em um solvente. Como ela é uma tecnologia da engenharia química, é estudada no terceiro ao quarto ano do curso.
No terceiro e quarto bloco (filtro), em que há uma operação unitária de sistemas particulados e fluidos mecânicos, a área do conhecimento é:
Operações unitárias de separação, que trata da separação de partículas por diferença de tamanhos entreas mesmas e os poros ou interstícios do material filtrante. É uma tecnologia da engenharia química e é estudada no terceiro ao quarto ano do curso.
No quinto bloco (secador), em que ocorre uma operação unitária de transferência de massa, a área do conhecimento é:
Operações unitárias, ela trata da retirada de um solvente contido no meio sólido, através de calor. Como é uma tecnologia da engenharia química, é estudada do terceiro ao quarto ano.
Fenômenos de transporte, a parte que trata de transferência de calor, no aquecimento. Como é uma ciência da engenharia química, é dada do segundo ao quarto ano.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFRICA
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CREMASCO, M. Aurélio. Vale a pena estudar engenharia química. – 3. Ed.- São Paulo: Blucher, 2015.
SPEIGHT, J.G. Chemical and Process Design Handbook. Includes Index. ISBN 0-07-137433-7.S63. 2002.
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<http://canais.abiquim.org.br/braz_new/Produto_Detalhes.aspx?seq=0&produto=H009&tipo=2&lang=&descricao=Soda%20c%C3%A1ustica%20(l%C3%ADquida)&busca_por=produtos/>. Acesso em 17/05/2019
<https://www.quemfornece.com/br/fornecedores/soda-caustica
>. Acesso em 17/05/2019
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>. Acesso em 21/05/2019