Química ambiental em Química

A Química ambiental estuda os processos químicos que ocorrem na natureza e como afetam a relação do homem com o meio. Desde 1950, o homem alterou o meio ambiente mais do que em toda a história da humanidade. Assim, estudar como reduzir o impacto já existente ou prevenir novas poluições é o objetivo da química ambiental. Segue-se nesse resumo algumas das mais importantes alterações ambientais vivenciadas pelo homem.

Aquecimento global

É o fenômeno da intensificação do efeito estufa. O efeito estufa ocorre naturalmente e permite manter uma faixa de temperatura compatível com a vida. Isso porque os raios ultravioleta que passam pela atmosfera e incidem na superfície terrestre tende a se refletir de volta para o espaço. No entanto, na atmosfera, gases como o CO2 e o CH4 promovem uma nova reflexão no sentido da terra de parte desses feixes, impedindo sua saída e aumentando a temperatura global.
Todavia, o aumento da emissão dos gases do efeito estufa, especialmente pela queima de combustíveis fósseis após a revolução industrial, faz com que a temperatura se eleve mais do que o necessário.
Por estar em maior quantidade, o CO2 é o principal gás do efeito estufa, emitido a partir do processo de combustão, exemplificado abaixo pela reação de combustão da gasolina.

Outro gás em menor quantidade na atmosfera, mas com maior capacidade de intensificar o efeito estufa é o gás metano (CH4), liberado a partir da fermentação entérica (digestiva) do processo de digestão da celulose nos ruminantes.

(Fonte: https://bityli.com/I2ypA)

Fonte: EPE, 2014

Chuva ácida

A queima de combustíveis contendo impurezas tanto para o funcionamento de veículos quanto para o processo industrial libera óxidos principalmente de enxofre (SO2 e SO3), mas também de nitrogênio (NO e NO2) que são lançados para a atmosfera. Na precipitação da água na chuva, ocorre a reação desses óxidos com a água, formando os ácidos nítricos (HNO3) e sulfúrico (H2SO4).

Lixo

Substâncias não biodegradáveis, como plásticos (polímeros) levam anos para se decompor, acumulando-se em lixões. Além do destino correto do lixo, preconiza-se os “3Rs”: Reciclar, reutilizar e reduzir. Alguns autores já falam desses “Rs” serem considerados como “5Rs”, são eles:

Destruição da camada de ozônio

A função da camada de ozônio (O3) é proteger contra os raios ultravioleta que incidem sobre a superfície terrestre. A destruição dessa camada se deu de forma importante com o uso de produtos contendo CFCs (Clorofluorcarbonetos) em refrigeradores e desodorantes spray. A exposição aos raios ultravioleta está relacionada à maior incidência de câncer de pele na população. Com a substituição progressiva dos CFCs por outras substâncias, esse processo sofreu redução na velocidade de destruição da camada de Ozônio. Ainda assim, é uma forte preocupação e deve ser constantemente monitorizada

Biocombustíveis

É todo combustível oriundo de fontes renováveis orgânicas, derivado de biomassa. Dentre eles, temos o bioálcool, o biodiesel e o biogás.

Bioálcool: O etanol é obtido por meio da fermentação da sacarose, componente encontrado na cana-de-açúcar, milho e beterraba.
Biodiesel é obtido a partir de óleos vegetais, como de soja, mamona, dendê e algodão.

Biogás: Bactérias fermentadoras produzem dióxido de carbono e metano a partir da fermentação de matéria orgânica, por exemplo, esterco de bovinos e suínos. Esse processo está representado na figura ao lado.

A água, captada em represas ou no subsolo, para consumo humano precisa atender a certos parâmetros para que não cause danos à população. Para que a água atenda a estes critérios, ela é submetida a uma série de processos nas estações de tratamento de água (ETA).

Após o seu uso nos lares e indústrias a água não pode retornar ao meio-ambiente sem receber tratamento para não causar danos ao meio-ambiente. Por isso faz-se necessário o tratamento desses efluentes nas chamadas estações de tratamento de esgoto, ou estações de tratamento de efluentes (ETE).

Tratamento de água

Pré-cloração
A água, ao chegar na estação, recebe adição de cloro para degradar parte da matéria orgânica e facilitar a eliminação de metais. Em geral, só é necessária para águas superficiais, mais expostas à poluição;

Pré-alcalinização
O pH da água é ajustado para os procedimentos posteriores pela adição de cal (CaO) ou soda (NaOH);

Coagulação
Aqui, adiciona-se sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro tipo de coagulante. São substâncias capazes de aglutinar as partículas sólidas pequenas em estruturas maiores, os coágulos, mais facilmente decantadas;

Floculação
Nesse estágio, a adição de um polieletrólito e mistura lenta da água permite que os coágulos se unam e cresçam ainda mais, tornando-se flocos;

Decantação
Em tanques grandes, a os flocos decantam e a água é recolhida pela parte de cima dos tanques, livre dos flocos maiores;

Filtração
A água atravessa tanques feitos de pedras, areia e carvão ativado, que retém os flocos menores e o restante das impurezas sólidas. O carvão ativado retêm os materiais orgânicos que conferem cor e odor à água. Após a filtração, a água está totalmente límpida.

Observação: As etapas de floculação, decantação e filtração podem ser chamadas, em conjunto, de clarificação da água.

Desinfecção
Adiciona-se cloro à água clarificada, com o objetivo de eliminar microorganismos. Neste ponto a água já é considerada potável.

Fluoretação
É feita uma adição de íons fluoreto à água, o que ajuda a manter o esmalte dos dentes saudável, evitando cáries em populações sem acesso a flúor na sua nutrição. A necessidade da fluoretação é discutida em centros urbanos pois o uso de produtos fluoretados como os cremes dentais é amplo e a incidência de cáries diminuiu muito.

Esquema de uma estação de tratamento de água:

Legenda:
1-Represa
2-Captação e bombeamento
3-Pré-cloração/ Pré alcalinização/ coagulação
4- Floculação
5-Decantação
6-Filtração
7-Cloração/Fluoretação
8- Reservatório
9-Distribuição
10-Rede de distribuição
11- Cidade
Tratamento de esgoto
Como a água proveniente do tratamento do esgoto não é destinada ao consumo humano, o tratamento é mais simples e menos criterioso, mas as especificações da água na saída da estação devem obedecer às normas ambientais, dependendo do corpo hídrico em que o efluente for descartado. Esta água pode ser reutilizada em sistemas de arrefecimento (resfriamento) e para geração de vapor nas indústrias. O principal método de tratamento de esgoto e efluentes é o do lodo ativado, que consiste na degradação dos materiais orgânicos por bactérias aeróbias.

Peneiramento ou gradeamento

O esgoto passa por grades ou peneiras para retenção de sólidos grandes;

Caixa de areia
Aqui as areias, mais densas, são separadas do esgoto por decantação;

Decantação primária
Em um decantador primário ocorre a sedimentação das outras partículas sólidas presentes;

Aeração
Nos tanques de aeração, é inserido ar próximo à entrada de esgoto, fazendo multiplicar os microorganismos presentes no esgoto, para que degradem o material orgânico através de seu metabolismo natural;

Decantação secundária
Após a aeração, o efluente tratado é separado do lodo ativado, que é coagulado e decantado para o fundo do tanque. Parte deste lodo é retornado ao tanque de aeração para contribuir com a degradação das impurezas e o restante é separado para secagem e descarte apropriado. A água resultante pode ser descartada em um corpo hídrico ou reutilizada.