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Now carry out the algorithm again and repeat the procedure until a unique distinction is possible

Design of the Algorithm

Step 8: Now carry out the algorithm again and repeat the procedure until a unique distinction is possible

A síntese de compostos químicos é a base da maioria dos produtos e materiais que servem a sociedade e o seu objetivo fundamental, quando praticada pela Química Industrial, é produzir compostos que possam ser fabricados em grandes quantidades com viabilidade económica e lançados no mercado para cumprir funções úteis para a humanidade – e que esta requer.44 No campo

farmacêutico, por exemplo, a síntese de compostos orgânicos tem permitido o desenvolvimento de substâncias artificiais com funções terapêuticas que permitem a cura e até mesmo a erradicação de variadas doenças.45,46 Por outro lado, passando do domínio da tecnologia para o da ciência, a nível

académico também são produzidos inúmeros compostos com outros fins, por exemplo, para testar teorias químicas ou para confirmar a estrutura de um produto isolado da natureza. A grande maioria destes compostos não chegam a ser fabricados pela Indústria Química, porque não têm propriedades que sirvam para lhes dar utilidade ou, quando as têm, não podem ser preparados por processos que proporcionem lucros. No registo do CAS (Chemical Abstract Service), em agosto de 2015, já estavam registados mais de 100 milhões de compostos orgânicos e inorgânicos e mais de 80 milhões de reações químicas e vias de síntese, respigados da literatura, predominante a de origem académica.47

Em contraste, as substâncias fabricadas pela Indústria Química são apenas da ordem de cem mil (excluindo produtos formulados, obtidos por mistura destas) e, devido em parte às restrições impostas pela legislação dirigida à proteção do ambiente e da saúde humana, este número não tem aumentado (provavelmente, tem até tendência a diminuir). A QV torna-se, então, um meio fundamental para contribuir para a correção deste desequilíbrio, mediante o desenvolvimento de processos para um fabrico mais eficiente de produtos químicos com menos impactos negativos na natureza, um objetivo premente da Indústria Química.

Quando planificavam os passos de uma síntese química, tradicionalmente, os químicos académicos visualizavam apenas o produto final e procuravam os reagentes e reações mais adequados para a sua obtenção de uma forma exequível e se possível rápida, mas não necessariamente económica, sem prestarem qualquer atenção à produção simultânea de resíduos. Em contraste, o trabalho dos químicos industriais de síntese era dirigido a rever as vias de síntese académicas com vista a obter vias alternativas suscetíveis de serem implementadas à escala industrial com viabilidade económica. Na realidade, as vias implementadas na prática industrial têm de atender a vários fatores restritivos ignorados na síntese académica, tais como o custo e disponibilidade dos reagentes, a quantidade de energia necessária para que a reação ocorra tão rapidamente quanto possível, o custo da separação e purificação dos produtos finais, o custo do equipamento, etc.44,48 Por outro lado, é importante avaliar as implicações para a segurança do

processo de síntese das propriedades associadas à perigosidade dos reagentes, substâncias auxiliares, etc., envolvidos na síntese, e do modo como as substâncias reagem, e também os problemas de segurança que podem emergir quando se aumenta a escala da reação da laboratorial para a industrial.46 Na síntese industrial sempre se procuraram vias de síntese que conjuguem o

menor número de passos, a maior eficiência no processo, a produção mínima de coprodutos, etc., mas nem sempre o esforço foi eficiente e, com o brutal desenvolvimento académico da Química, acabou mesmo por ser relaxado quanto a aspetos que não envolviam segurança.

Neste enquadramento tradicional em que as vias de síntese têm origem académica mas são revistas para implementação industrial, as decisões efetuadas pelos químicos académicos quando concebem produtos e vias de síntese afetam naturalmente o trabalho dos químicos industriais e engenheiros químicos no escalamento das vias de síntese e desenvolvimento do processo, respetivamente, a nível industrial. As características da reação e as propriedades físicas e químicas dos reagentes têm influência, por exemplo, na escolha do tipo de reator requerido para realizar a reação. Também, as tarefas do escalamento são simplificadas quando os químicos concebem de raiz vias de síntese que reduzem ou eliminam o uso e produção de substâncias perigosas. Assim, a QV permite facilitar este esforço, fornecendo uma base mais adequada para a implementação de tecnologia verde no âmbito da chamada Engenharia Química Verde. Por exemplo, a necessidade de soluções da engenharia para resolver os problemas dos resíduos e a poluição do ambiente em fim de linha, desenvolvidas inicialmente para os resolver quando se tomou consciência da sua

importância, é minimizada quando a QV é incorporada desde o início na conceção da síntese laboratorial, desde a seleção de reações, escolha de matérias-primas (reagentes, solventes, etc.), passando pelo próprio planeamento da via de síntese e acabando na antevisão das consequências de tudo isto para o desenvolvimento do processo. Em suma, a conceção das vias de síntese no laboratório pelos químicos académicos, se estes tiverem formação em QV e a usarem no design das reações de síntese, tem um amplo alcance nas subsequentes tarefas que conduzem ao respetivo uso como base de um processo industrial de fabrico e na verdura deste, sendo um primeiro passo fundamental de uma estratégia eficaz para, por exemplo, aumentar a eficiência do uso dos recursos naturais e a segurança, diminuir a poluição e resíduos, etc.10

Assim, ensinar síntese química segundo a postura da QV poderá, em termos pedagógicos, permitir que os alunos não só aprendam várias noções químicas e técnicas laboratoriais incluídas nos programas das disciplinas de Química do Ensino Superior, como também, em termos práticos, aprendam a refletir sobre a tomada de decisões referentes à Química efetivamente praticada no dia a dia. Por outro lado, a inclusão da realização de processos de síntese a microescala poderá também, em termos académicos, contribuir para que os alunos sintam a importância de poupar reagentes e diminuir a produção de resíduos, frequentemente perigosos, e de outros impactos na segurança, que são objetivos gerais da QV. Na prática, a utilização da microescala permite atingir estes objetivos no estudo das vias de síntese, sendo adequada nas tarefas exploratórias iniciais, pelo menos.

Em suma, esta discussão sugere que a realização de experiências de síntese deve ser objeto de muita mais atenção no ensino da Química do que presentemente se lhe dá, em particular quando se pretende fazer a evolução da prática da Química para a QV. No âmbito desta estratégia ainda há muito trabalho a realizar, nomeadamente quanto à montagem de experiências que evidenciem como se pode aumentar a verdura e que permitam mostrar a importância desta para lidar com variadas facetas em jogo na síntese industrial dos produtos químicos.