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Química para a humanidade

A ciência química surge no século XVII a partir dos estudos de alquimia populares entre muitos dos cientistas da época.
Antonio José Silva Oliveira / físico, doutor em Física Atômica e Molecular, pós-doutor em Jornalismo Científico. Professor da UFMA29/11/2018
Química catalisada por enzimas

Na edição de novembro de 2018 a página Vida Ciência chama atenção para o desenvolvimento de pesquisa na área da Química, em prol do bem da humanidade. A ciência química surgiu no século XVII a partir dos estudos de alquimia populares entre muitos dos cientistas da época. Considera-se que os princípios básicos da química foram vistos pela primeira vez na obra do cientista irlandês Robert Boyle: The Sceptical Chymist (1661). A química, como denominada atualmente, começou a ser explorada um século mais tarde, com os trabalhos do francês Lavoisier e as suas descobertas em relação ao oxigênio, à lei da conservação da massa e à refutação da teoria do flogisto como teoria da combustão (https://pt.wikipedia.org/wiki/História da Química).

O artigo assinado pela pesquisadora Gilza Maria Piedade Prazeres, descrito abaixo, relata as principais contribuições das pesquisas em Química para a qualidade de vida das pessoas na área da saúde, síntese de novos materiais, controle ambiental, investigações criminais entre outras.

Gilza Maria Piedade Prazeres é graduada em Química Industrial pela Universidade Federal do Maranhão, mestra e doutora em Ciências Biológicas (Biofísica) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Atualmente é professora associada, exercendo suas funções de docentes e pesquisadora no Departamento de Química UFMA, atuando principalmente nos seguintes temas: Ensino de Química, Divulgação científica, Biocombustíveis.

Química, Sociedade e Qualidade de Vida
Profa. Dra. Gilza Maria Piedade Prazeres

O desenvolvimento da pesquisa em Química tem dado grandes contribuições para a melhoria da qualidade de vida das pessoas em áreas como a saúde, a síntese de novos materiais, controle ambiental ou mesmo em investigações criminais. A seguir destacamos algumas dessas contribuições.

Seleção dirigida de enzimas

As reações químicas que tornam possível a vida só ocorrem porque as células possuem um grupo de proteínas catalisadoras denominadas enzimas. As enzimas são capazes de extrair materiais e energia do ambiente em que estão inseridas e convertê-los nos produtos que a célula necessita (Figura 1). A grande vantagem das enzimas é a eficiência para converter uma substancia em outra sem gerar subprodutos indesejáveis.

A professora Frances Arnold, uma das ganhadoras do Prêmio Nobel de 2018, mostrou que os mecanismos biológicos celulares naturais de produção de substâncias podem ser adaptados para produzir materiais úteis para a indústria química. Resumidamente, pesquisadores do grupo de Arnold selecionam uma enzima natural que normalmente produz substâncias em uma célula e induzem mutações genéticas para que a enzima passe a produzir uma substância que tenham interesse.

Na sequência, são selecionadas as mutações que conduzem às enzimas mais eficientes. As enzimas melhoradas são submetidas a uma nova rodada de mutação e triagem conforme a necessidade até que alcançada uma enzima com um nível ótimo de desempenho (Figura 2). O processo completo imita a evolução por seleção natural e pode ser utilizado para a produção industrial. Estudos têm demostrado que esse processo pode ser utilizado para produzir semicondutores, biocombustíveis e fármacos.

Atualmente utilizamos uma grande variedade de equipamentos eletrônicos portáteis como smartphones, marcapassos, relógios e computadores, que funcionam com baterias recarregáveis. As baterias mais modernas são baseadas em íons de Lítio, o metal mais leve do planeta.

Além dos equipamentos portáteis, as baterias de íon-Lítio também estocam a energia necessária para o funcionamento de carros elétricos. A tecnologia dos carros elétricos ou híbridos pode livrar os transportes da dependência de combustíveis fosseis. Entretanto, a bateria de um carro requer 17.000 vezes mais Lítio que a bateria de um smartphone e as demandas mundiais por Lítio crescem anualmente.

As maiores reservas mundiais de lítio estão na América do Sul. A extração de lítio nos países americanos envolve a evaporação de águas salgadas estocadas em grandes piscinas. O processo é muito lento, gera perda de água e libera resíduos de cloreto de sódio e sulfato de magnésio para o meio ambiente.

O cientista argentino Ernesto Julio Calvo propõe uma tecnologia inovadora para extrair o Lítio da natureza. O método do Prof. Calvo está baseado em princípios de eletroquímica, utiliza a energia solar, não envolve contaminação da água, não gera subprodutos indesejáveis e é amigável com meio ambiente. A tecnologia foi patenteada e o venceu do concurso internacional Bright Minds Challenge (Desafio Mentes Brilhantes).

A tecnologia do professor Calvo é uma contribuição fundamental para redução de emissões de CO2 e consequentemente para a redução do aquecimento global.

O consumo de agrotóxicos no Brasil tem crescido vertiginosamente desde 2008 e o país é o maior consumidor mundial dessas substâncias. A pulverização sobre as plantações é uma das formas mais comuns de aplicação dos agrotóxicos que são diretamente liberados para o meio ambiente e podem atingir as águas superficiais e subterrâneas.

Quantificação de herbicida na água

O 2,4-D é um herbicida utilizado em grandes cultivos de soja, milho, cana-de-açucar aplicados no solo antes da semeadura da soja para evitar a proliferação de plantas indesejáveis. O grupo da Profa. Teresa Cristina R dos S. Franco pesquisa métodos de análises que podem identificar agrotóxicos solúveis em água mesmo quando a quantidade é muito pequena (Figura 3). Recentemente, o grupo publicou um artigo científico na Revista Virtual de Química (1) que mostra que é possível medir quantidades do o herbicida 2,4-D, contidas na água, tão pequenas quanto 0,0000015g. Iniciativas como essa visam gerar resultados confiáveis para indicar a qualidade das águas superficiais

Os professores Ernesto Calvo e a professora Teresa Cristina Franco estiveram no 58º Congresso Brasileiro de Química (CBQ) que aconteceu em São Luis, Maranhão, de 06 a 09 de novembro passado. O tema central dessa edição foi “Química, Sociedade e Qualidade de Vida” e discutiu assuntos como: energia, fármacos, alimentos, bioquímica, biotecnologia, materiais e ensino de Química.

O Congresso Brasileiro de Química (CBQ) é um evento científico promovido pela Associação Brasileira de Química e realizado pela neste ano pela Universidade Federal do Maranhão, sobre nossa coordenação, tem o objetivo de congregar a comunidade química brasileira e de divulgar a Química e suas contribuições para o bem-estar do planeta e para evolução da sociedade humana. O CBQ ocorre anualmente e, para facilitar o acesso e a difusão do conhecimento entre profissionais e estudantes da área de Química é realizado em um Estado diferente a cada ano.

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1) Eficiência e Robustez na Determinação do Herbicida 2,4-D em Águas Superficiais. Marisa de J. S. Chaves, Raphael T. Verbinnen, Marta dos S. Diniz, José Lucas M. Viana, Cáritas de J. S. Mendonça, Teresa Cristina R. S. Franco. Revista de Virtual de Química.

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