Quando pensamos em sustentabilidade, é frequente falarmos de energias renováveis, alterações climáticas, reciclagem ou mobilidade elétrica, falamos menos de Química. No entanto, por detrás de muitas das soluções que poderão ajudar-nos a responder aos grandes desafios ambientais deste século está, precisamente, a Química.
A Química está em quase tudo o que nos rodeia. Está nos medicamentos que utilizamos, nos materiais dos nossos telemóveis, nas tintas das nossas casas, nos fertilizantes usados na agricultura, nas baterias que armazenam energia e até nos tecidos da roupa que vestimos. Esta presença tão abrangente significa também que a forma como produzimos substâncias e materiais tem consequências importantes para o ambiente e para a utilização dos recursos naturais.
É neste contexto que ganha particular relevância a Química Verde. Mas, afinal, o que é a Química Verde?
A ideia é relativamente simples: em vez de procurarmos apenas formas de tratar os resíduos e a poluição depois de estes serem produzidos, devemos tentar evitar que sejam produzidos. A Química Verde procura, assim, desenvolver produtos e processos químicos que reduzam ou eliminem a utilização e a formação de substâncias perigosas. Isso implica pensar em todo o processo: nas matérias-primas utilizadas, na quantidade de resíduos produzidos, na toxicidade das substâncias envolvidas, no consumo de água e, naturalmente, na energia necessária.
Podemos colocar uma questão muito simples: será possível obter o mesmo produto utilizando menos recursos, produzindo menos resíduos e consumindo menos energia?
Muitas vezes, a resposta é sim! Um processo químico que necessita de temperaturas muito elevadas durante várias horas pode consumir enormes quantidades de energia. Se conseguirmos desenvolver um catalisador que permita realizar a mesma transformação a uma temperatura inferior, estaremos não apenas a melhorar o processo químico, mas também a reduzir o seu impacto ambiental. É um bom exemplo de como a Química, a energia e a sustentabilidade estão profundamente relacionadas.
A energia também é um problema químico
A transição energética é habitualmente apresentada como um problema da Física ou da Engenharia. E é, naturalmente, um problema destas áreas, mas é também um enorme desafio para a Química. Produzir eletricidade através do Sol ou do vento é apenas uma parte da questão. O Sol não brilha permanentemente e o vento não sopra sempre com a mesma intensidade. Precisamos, por isso, de encontrar formas eficientes de armazenar a energia produzida. É aqui que entram, por exemplo, as baterias.
O funcionamento de uma bateria depende de reações químicas de oxidação-redução que permitem transformar energia química em energia elétrica e, nas baterias recarregáveis, realizar também o processo inverso. Melhorar a capacidade das baterias, aumentar a sua duração, reduzir os tempos de carregamento e utilizar materiais mais abundantes e menos problemáticos do ponto de vista ambiental são desafios em que a investigação química desempenha um papel fundamental.
O mesmo acontece com o hidrogénio. Quando produzido recorrendo a eletricidade proveniente de fontes renováveis, poderá desempenhar um papel relevante em alguns setores difíceis de eletrificar. Mas também aqui surgem questões importantes: quanta energia é necessária para o produzir? Como pode ser armazenado? Como pode ser transportado? Que materiais são necessários?
Em Ciência, raramente existem soluções completamente isentas de impactos.
“Renovável” não significa “sem impacto”
Esta é talvez uma das ideias mais importantes quando abordamos a sustentabilidade nas aulas de Ciências. Um painel fotovoltaico permite produzir eletricidade a partir de uma fonte renovável, mas a sua produção exige matérias-primas, energia e processos industriais. Uma bateria permite armazenar eletricidade, mas necessita de materiais que têm de ser extraídos, transformados e, no final da sua vida útil, recuperados ou reciclados.
Por isso, não devemos avaliar uma tecnologia apenas durante o período em que a utilizamos. É necessário considerar o seu ciclo de vida: de onde vêm as matérias-primas, como são extraídas, quanta energia é utilizada na produção, durante quanto tempo o produto pode ser usado e o que acontece quando deixa de ser útil.
Esta perspetiva ajuda-nos também a compreender por que razão a economia circular é tão importante. Durante muito tempo habituámo-nos a uma lógica relativamente simples: extrair, produzir, utilizar e deitar fora. Num planeta com recursos finitos, este modelo dificilmente poderá manter-se indefinidamente. Precisamos de materiais pensados para durar, para serem reparados, reutilizados e, sempre que possível, reciclados. E precisamos de processos químicos capazes de recuperar materiais com eficiência.
Mais uma vez, encontramos a Química no centro da questão. E o que tem tudo isto a ver com o ensino das Ciências?
Tem muito. Ensinar Ciências não pode limitar-se à aprendizagem de fórmulas, símbolos ou equações. Naturalmente, esses conhecimentos são necessários. Um aluno precisa de compreender o que é uma reação química, reconhecer transformações de energia ou perceber os processos de oxidação-redução. Mas é igualmente importante compreender para que serve esse conhecimento e como ele nos ajuda a interpretar o mundo.
Uma bateria pode ser um excelente ponto de partida para estudar reações redox, mas também para discutir armazenamento de energia, mobilidade elétrica, exploração de recursos minerais e reciclagem. Os combustíveis permitem estudar reações de combustão e energia, mas abrem igualmente a porta à discussão sobre emissões de dióxido de carbono, eficiência energética e alterações climáticas.
Os plásticos permitem abordar polímeros e propriedades dos materiais, mas conduzem naturalmente a questões sobre matérias-primas, utilização, reciclagem e poluição. É precisamente nestas ligações que o ensino das Ciências ganha significado.
Quando um aluno percebe que aquilo que aprende numa aula de Química lhe permite compreender melhor uma notícia, avaliar uma afirmação publicitária ou participar de forma fundamentada numa discussão sobre energia e ambiente, o conhecimento científico deixa de ser apenas matéria para uma avaliação. Passa a ser uma ferramenta para interpretar a realidade.
Para refletir…
Nas próximas décadas teremos de tomar decisões difíceis sobre energia, recursos naturais, alimentação, mobilidade, materiais e formas de produção. Algumas serão decisões individuais, outras serão tomadas por empresas, governos e instituições internacionais.
Em qualquer dos casos, teremos de evitar duas tentações: acreditar que a tecnologia resolverá automaticamente todos os problemas ou rejeitar a tecnologia como se pudéssemos regressar a um mundo sem ela. O caminho será certamente mais complexo. Precisaremos de produzir energia com menores emissões, utilizar os recursos de forma mais eficiente, desenvolver materiais mais seguros, reduzir desperdícios, recuperar matérias-primas e conceber processos industriais com menor impacto ambiental.
A Química Verde mostra-nos precisamente uma mudança importante na forma de pensar: a melhor forma de combater determinada poluição é, sempre que possível, não chegar a produzi-la. Talvez seja também esta uma das mensagens mais interessantes para levar para uma aula de Ciências.
A sustentabilidade não é uma disciplina isolada nem um conjunto de pequenos gestos que repetimos mecanicamente. É um problema científico, tecnológico, económico e social que exige conhecimento, capacidade de questionar e pensamento crítico. E é por isso que ensinar Química é também ensinar a pensar sobre o futuro. Porque compreender como transformamos a matéria e a energia é, em grande medida, compreender as escolhas que teremos de fazer para construir uma sociedade mais sustentável.
Autor: Pedro Miguel Marques da Costa (pedro_mmco@hotmail.com)
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-7423-9493
Edição: Gabriel Marques Dias (gabriel.dias.1@aluno.cefet-rj.br)
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Brasil.
https://orcid.org/0009-0009-2363-611X
Revisão: Mariana Vallis (vallismariana@gmail.com)
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-8498-8607
Revisão: Marcelo Borges Rocha (marcelo.rocha@cefet-rj.br)
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Brasil.
https://orcid.org/0000-0003-4472-7423