Nos tempos atuais, a engenharia química emerge como uma disciplina essencial na busca por soluções inovadoras e sustentáveis para os desafios globais que enfrentamos. No cerne dessa evolução estão três pilares fundamentais: a biotecnologia, a engenharia sustentável e a nanotecnologia. A interseção desses campos representa um ponto crucial na trajetória da engenharia química, impulsionando-a em direção a um futuro mais promissor e responsável. Abordando cada tema separadamente:
A Biotecnologia:
A sinergia entre biotecnologia e engenharia química está transformando radicalmente o panorama industrial e tecnológico, abrindo portas para uma infinidade de aplicações inovadoras e sustentáveis em diversos setores. A biotecnologia, ao capitalizar os princípios fundamentais da biologia molecular e da genética, oferece um vasto arsenal de ferramentas para manipulação de sistemas biológicos, desde microrganismos até células e enzimas. Por sua vez, a engenharia química, com sua técnica em processos de transformação e produção, desempenha um papel central na tradução dessas ferramentas biológicas em processos industriais eficientes e escaláveis.
Um dos pilares dessa convergência é o processamento biotecnológico, que se baseia na utilização de microrganismos e enzimas para realizar uma variedade de tarefas, como síntese de produtos químicos, biodegradação de poluentes, produção de biocombustíveis e desenvolvimento de medicamentos.
Esses processos, muitas vezes, oferecem vantagens significativas em relação aos métodos tradicionais, incluindo menor consumo de energia, menor geração de resíduos e maior sustentabilidade ambiental. Por exemplo, a produção de bioprodutos envolve a utilização de microrganismos, enzimas ou organismos geneticamente modificados para produzir uma variedade de produtos úteis como biocombustíveis, bioplásticos, produtos químicos finos e materiais renováveis. Esse método geralmente é mais sustentável do que os processos tradicionais baseados em petróleo.
Entenda melhor sobre algumas das principais aplicações da área:
A biorremediação consiste no uso de microrganismos ou plantas para degradar ou remover poluentes do meio ambiente, como contaminantes químicos em solos, águas subterrâneas e corpos d'água. Esta oferece uma abordagem mais natural e sustentável para a limpeza de locais contaminados.
Já na indústria farmacêutica utiliza-se a biotecnologia e a engenharia química para desenvolver e produzir medicamentos, vacinas e terapias, incluindo a produção de proteínas terapêuticas como anticorpos monoclonais, por meio de tecnologias de cultura celular e engenharia de proteínas.
A terapia gênica e medicina personalizada envolve o uso de técnicas de biotecnologia para corrigir genes defeituosos ou introduzir genes saudáveis em células do paciente, visando tratar ou prevenir doenças genéticas, câncer e outras condições médicas. A medicina personalizada busca personalizar tratamentos com base no perfil genético único de cada indivíduo.
Os bioprocessos de alimentos referem-se à aplicação de biotecnologia e engenharia química na produção de alimentos, incluindo a fermentação, a produção de ingredientes alimentícios funcionais e a melhoria da segurança alimentar por meio do desenvolvimento de bioprodutos e tecnologias de processamento.
Na agricultura e alimentação envolve o uso de biotecnologia e engenharia química para aumentar a produtividade, melhorar a qualidade dos alimentos e reduzir o impacto ambiental da produção agrícola. Isso inclui o desenvolvimento de culturas geneticamente modificadas, biofertilizantes, biopesticidas e métodos de cultivo sustentáveis.
A Engenharia Sustentável:
A cada dia que passa, várias notícias são publicadas atestando que a poluição e a contaminação estão tomando conta do planeta. Catástrofes podem ser antecipadas e intensificadas graças ao efeito estufa, doenças respiratórias são mais comuns devido a péssima qualidade do ar em regiões próximas a indústrias, enchentes e alagamentos acontecendo com maior frequência em decorrência de lixo em lugares indevidos. As consequências de costumes não sustentáveis são enormes e já estão sendo presenciadas por muitas pessoas.
Segundo a WWF ("World Wide Fund For Nature"), desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração atual, garantindo a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro. Portanto, com o intuito de solucionar e evitar problemas futuros semelhantes aos supracitados, a Organização das Nações Unidas (ONU) criou um programa com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Ao todo são 17 objetivos ambiciosos e alguns são:
ODS-9: Construir infra estruturas resilientes, promover a industrialização inclusiva e sustentável e fomentar a inovação;
ODS-11: Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis;
ODS-13: Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos;
ODS-14: Conservação e uso sustentável dos oceanos, dos mares e dos recursos marinhos para o desenvolvimento sustentável;
ODS-15: Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da terra e deter a perda de biodiversidade.
A engenharia sustentável é a chave para que os objetivos propostos pela ONU sejam realizados. Para isso, uma das principais funções dos engenheiros químicos é planejar e executar projetos que diminuam o impacto ambiental, que reparem uma região afetada ambientalmente, que controlem ou reduzam a emissão de gases estufa, que reduzam a poluição por resíduos, entre muitos outros projetos a serem elaborados.
Uma aliada para o ODS-9, ODS-11 e ODS-15 é a engenharia verde, que se baseia na preservação do meio ambiente e da vida como um todo. Os princípios básicos da engenharia verde são, principalmente, colocar o lucro de lado quando se trata de construções que prejudicam o meio ambiente, os ecossistemas e também a saúde das pessoas; redução de poluição de resíduos, para reduzir, consequentemente, os riscos para a saúde humana; desenvolvimento de produtos com uma maior durabilidade e, ainda, que sejam recicláveis após o esgotado do seu tempo de vida útil.
Um dos principais meios de produção dos gases estufa, como o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), hexafluoreto de enxofre (SF6) e as duas famílias de gases hidrofluorcarbono (HFC) e perfluorcarbono (PFC), são as queimas de combustíveis fósseis, aqueles oriundos do petróleo e do carvão mineral, por exemplo. Ainda há muitas indústrias que utilizam essa queima para a produção de energia e, quando é para esse fim, é relevante realizar uma mudança no sistema de produção de energia para evitar mais alterações climáticas e, com isso, cumprir o ODS-13. A produção de energia sustentável é realizada através das fontes de energia renováveis, sendo elas a solar, a hídrica, a eólica, a biomassa, a geotérmica e a oceânica. Uma das ações dos engenheiros químicos nesse processo seria adaptar qual tipo de fonte renovável de energia é o mais adequado para cada região do planeta, levando em conta o clima e a geografia de cada ambiente.
Entretanto, em se tratando do uso dos derivados do petróleo para combustíveis para automóveis, por exemplo, há também uma substituição que vem ganhando relevância: veículos elétricos, ou, pelo menos, híbridos (podem utilizar combustão de gasolina, diesel ou etanol, mas também contam com a opção de energia elétrica). Além do uso de energia elétrica em veículos, há, ainda, uma outra alternativa: os biocombustíveis que, segundo a Embrapa, são aqueles obtidos a partir de qualquer biomassa vegetal ou animal, ou seja, qualquer matéria-prima não mineral.
O ODS-14 possui extrema relevância, pois milhões de vidas são afetadas por causa da poluição dos oceanos, desde os humanos até os mais minúsculos animais aquáticos. A poluição da água afeta diretamente a saúde humana e, apesar de vários processos de filtração ocorrerem até que a água seja distribuída pelas residências, ainda resta o problema de habitat de diversos animais.
A melhor maneira de evitar uma maior degradação da situação é através da conscientização, do incentivo a reciclagem e uso de menos materiais de difícil reciclagem, como é o caso dos plásticos, principalmente. Nessa situação, as melhores contribuições que os engenheiros químicos podem oferecer seriam as de realizar pesquisas e de desenvolver algum novo processo para realizar a limpeza dos oceanos.
A Nanotecnologia:
A nanotecnologia tem desempenhado um papel crucial na transformação da engenharia química, oferecendo novas abordagens para o desenvolvimento de materiais e processos com propriedades superiores e aplicações inovadoras. Em escala nanométrica, os materiais exibem características únicas devido às suas propriedades físicas e químicas distintas, que diferem significativamente das observadas em escalas macroscópicas. Essa peculiaridade permite a criação de materiais com desempenho aprimorado em uma ampla gama de aplicações.
Na engenharia química, a nanotecnologia é aplicada em diversas áreas, começando pelos materiais avançados. Nanopartículas e nanomateriais são utilizados na fabricação de catalisadores altamente eficientes, cujas áreas de superfície aumentadas proporcionam maior atividade catalítica e seletividade. Além disso, esses materiais são empregados em membranas seletivas para separação de substâncias em processos industriais, como filtração e osmose reversa, oferecendo eficiência energética e redução de resíduos.
No campo dos sensores e detectores, a nanotecnologia oferece sensibilidade e seletividade aprimoradas para a detecção de substâncias químicas e biológicas. Nanossensores baseados em nanopartículas funcionam como dispositivos de detecção altamente sensíveis, sendo empregados em análise ambiental, monitoramento de poluentes atmosféricos e detecção precoce de doenças.
Além disso, na área biomédica, a nanotecnologia desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de terapias avançadas e sistemas de liberação controlada de fármacos. Nanopartículas são projetadas para transportar agentes terapêuticos de forma direcionada e eficiente, minimizando os efeitos colaterais e melhorando a eficácia do tratamento. Esses sistemas têm aplicações promissoras no tratamento de câncer, doenças cardiovasculares e outras condições médicas, oferecendo alternativas inovadoras aos métodos convencionais.
Por fim, na esfera ambiental, a nanotecnologia é empregada em tecnologias de remediação e purificação, contribuindo para minimizar os impactos negativos da atividade industrial no meio ambiente. Nanomateriais são utilizados em processos de tratamento de água e efluentes, bem como na remoção de poluentes atmosféricos e contaminantes do solo. Essas soluções inovadoras são essenciais para promover a sustentabilidade e preservar os recursos naturais para as gerações futuras.
Em resumo, a aplicação da nanotecnologia na engenharia química oferece um vasto leque de oportunidades para o desenvolvimento de soluções inovadoras e sustentáveis, com potencial para transformar diversos setores industriais e melhorar a qualidade de vida das pessoas em todo o mundo.
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Referências
BASTOS, Ricardo Martins de Paiva. Nanotecnologia: uma revolução no desenvolvimento de novos produtos. 2006. Monografia (Graduação em Engenharia de Produção) - Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora/MG, 2006.
LIMA, Igor Manfio de. Nanotecnologia aplicada à engenharia química: produção, aplicação e desenvolvimento para engenheiros químicos. In: SALÃO INTERNACIONAL DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO - SIEPE, nº 10, 2018, Santana do Livramento. Anais.
https://klebercoelho.com.br/biotecnologia-transformando-o-futuro-da-ciencia-e-da-industria
https://pt.linkedin.com/pulse/engenharia-química-e-sustentabilidade-sempreq-ufmg
https://www.ufmg.br/espacodoconhecimento/acao-contra-a-mudanca-global-do-clima/
https://www.abntonline.com.br/sustentabilidade/GHG/O_que_%C3%A9_gee
https://equipconsultoria.com.br/a-engenharia-quimica-na-sustentabilidade/
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