Trabalhos Escolares

Energia: o que é o etanol? como é produzido?

O etanol / álcool etílico é um líquido incolor, inflamável, com um odor cartacterístico. É um álcool – um grupo de compostos químicos cujas moléculas contém um grupo hidroxila, -OH, ligado a um carbono.

A palavra álcool deriva do arábico al-kuhul, que refere-se a um fino pó de antimônio, produzido pela destilação do antimônio, e usado como maquiagem para os olhos. Os alquimistas medievais ampliaram o uso do termo para referir-se a todos os produtos da destilação e isto levou ao atual significado da palavra. O ponto de fusão do etanol sólido é de–114.1°C, e de ebulição e de 78.5°C. É menos denso que a água: 0,789 g/mL a 20°C. É utilizado como fluído em termômetros, principalmente para temperaturas baixas, uma vez que o mercúrio congela a –40°C.

Existem basicamente 3 processos utilizados para a fabricação do etanol: a fermentação de carboidratos, a hidratação do etileno, e a redução do acetaldeído (normalmente preparado pela hidratação do acetileno). Antes de 1930, o etanol era preparado somente por fermentação, mas, hoje, estima-se que cerca de 80% do etanol produzido nos EUA seja através da hidratação do etileno.

O etanol é produzido desde a antiguidade pela fermentação de açúcares. Todas as bebidas alcóolicas e mais da metade do etanol industrial ainda é feito por este processo. Uma enzima, a zimase, é responsável pela conversão dos açúcares em álcool e gás carbônico.

Na produção de bebidas, tal como whiskey e vodka, as impurezas é que dão o sabor diferencial. Substratos de batatas, milho, trigo e outras plantas podem ser usados na produção do etanol por fermentação. Uma enzima, a diastase (ou maltase), converte o amido em açúcares e, então, a zimase converte-os em álcool.

O etanol produzido por fermentação chega no máximo a 14% na solução: acima desta concentração, o etanol destrói a enzima zimase e a fermentação pára. O etanol pode ser concentrado por destilação, mas ocorre a formação de um azeótopo (mistura de ponto de ebulição constante) a 96% de etanol em água. Portanto, o etanol puro não pode ser obtido por destilação. A indústria utiliza agentes desitratantes ou prepara o etanol sinteticamente, a partir de acetaldeído, que é feito através do acetileno.

Quando uma bebida alcóolica é ingerida, o etanol é absorvido no intestino delgado e distribuido pelo corpo – sendo que mais etanol é encontrado no sangue e no cérebro do que nos músculos e tecidos adiposos. O etanol é uma substância tóxica, e o organismo inicia o processo de excreção desta substância tão logo ela é consumida. Cerca de 90% é processado no fígado – a enzima álcool dehidrogenase converte etanol em acetaldeído, que também é uma substância tóxica (responsável pela enxaqueca!).

Química: o que são os aditivos alimentares?

Um aditivo alimentar é qualquer substância adicionada ao alimento. Legalmente, entretanto, o termo significa qualquer substância adicionada propositalmente a um alimento com o objetivo de alterar características deste. Esta definição abrange qualquer composto usado na produção, processo, embalagem, transporte ou estoque do alimento.

Os aditivos alimentares e seus metabólitos são sujeitos a análises toxicológicas rigorosas antes da aprovação do seu uso na indústria. Os estudos são conduzidos com espécies animais (e.g., ratos, cães, coelhos), objetivando se determinar os efeitos tóxicos a curto e longo prazo. Estes testes monitoram o comportamento dos animais, seu crescimento, taxa de mortalidade, reprodução, química do sangue e desenvolvimento de tumores, durante um perído de 90 dias. A menor quantidade de aditivo que não produz nenhum efeito tóxico é chamada de “No-effect level”, ou NOEL. Este valor é, geralmente, dividido por 100 e se obtém o máximo “acceptable daily intake”, ADI.

Os aditivos alimentares têm sido usados por séculos: nossos ancestrais usaram sal para preservar carnes e peixes; adicionaram ervas e temperos para melhorar o sabor dos alimentos; preservaram frutas com açúcares e conservaram pepinos e outros vegetais com vinagre. Entretanto, com o advento da vida moderna, mais aditivos têm sido empregados, a cada ano.

A existência de vários produtos modernos, tais como os de baixo valor calórico, fast-food, salgadinhos embalados (snaks), não seria possível sem os aditivos atuais. Estes são usados para preservar os alimentos, melhorar o seu aspecto visual, seu sabor e odor, e estabilizar sua composição. Além disso, são empregados para aumentar o valor nutricional e evitar a sua decomposição ou oxidação com o passar do tempo.

O número de aditivos atualmente empregados é enorme, mas todos eles sofrem uma regulamentação federal no seu uso: alguns são permitidos somente em certas quantidades, enquanto que outros já foram banidos de nosso cardápio. E são dos laboratórios de química que saem, anualmente, mais e melhores aditivos.

Poluição do ar: os gases tóxicos produzidos por motores

Alguns compostos tóxicos fazem parte da gasolina e são liberados para a atmosfera quando esse combustível evapora ou junto com uma parcela da gasolina que passa pelo motor sem queimar.

O Benzeno, por exemplo, é um componente da gasolina. Os automóveis liberam pequenas quantidades de Benzeno junto com a parcela não queimada da gasolina que sai no seu escapamento, assim como através de parte da gasolina do tanque que se evapora.

Uma parcela significativa do Benzeno oriundo desses motores se origina ainda da combustão incompleta de compostos da gasolina tais como Tolueno e Xileno, que são quimicamente muito próximos do Benzeno. Assim como o Benzeno, esses compostos ocorrem naturalmente no petróleo e se concentram durante o processo de refino para obtenção de gasolina de alta octanagem.

Aldeído Fórmico, Aldeído Acético, material particulado do diesel e butadieno não são produtos originalmente encontrados no combustível. Eles são sub-produtos da chamada combustão incompleta (algo que ocorre naturalmente em todos os motores de combustão interna– N.T.).

O aldeído fórmico e o aldeído acético são formados também por um processo secundário quando outros poluentes lançados pelos motores sofrem reações químicas já na atmosfera.

Como Reduzir a Emissão de Gases Tóxicos dos Motores?

A emissão de poluentes depende em grande parte do próprio combustível. Consequentemente, os programas que visam ao controle da emissão de gases tóxicos se baseiam na modificação da composição dos combustíveis, assim como na melhoria da tecnologia aplicada aos veículos e ao seu desempenho. Um dos primeiros programas bem sucedidos foi o da eliminação do chumbo na gasolina.

A eliminação do chumbo começou nos EUA em meados de 1970, data em que se programou o seu banimento definitivo para janeiro de 1996. Ao se retirar o chumbo, elemento de altíssima toxidez, da gasolina, eliminou-se essa importante fonte de poluição atmosférica. Dentre as medidas mais recentes para controlar a poluição nos EUA, merece destaque a limitação imposta ao grau de volatilidade da gasolina.A volatilidade é uma medida de quão facilmente um líquido é capaz de se evaporar.

Alguns dos poluentes da gasolina, como o Benzeno, se difundem no ar à medida que a gasolina evapora. Limites na volatilidade tem sido impostos já há algum tempo, como forma de se restringir a emissão tanto de hidrocarbonetos quanto de outros gases tóxicos (os gases tóxicos são na maioria hidrocarbonetos, e portanto qualquer programa de redução de hidrocarbonetos estará reduzindo a emissão de gases tóxicos).