Síntese a micro e macroescala, qual é mais verde?

• Type: Poster in a National Conference
• Date: 2011

Authors

M. J. Borges (Author) FCUP; M. Gabriela T. C. Ribeiro (Author) FCUP; Adélio A. S. C. Machado (Author) FCUP

Conference National

XXII ENCONTRO NACIONAL da Sociedade Portuguesa de Química

Braga, 3 a 6 de Julho de 2011

Scientific classification

FOS: Engineering and technology > Chemical engineering

Other information

Resumo (PT): A utilização da microescala é aconselhada nos laboratórios de ensino por reduzir a quantidade de reagentes usados e de resíduos produzidos e, consequentemente, dos custos experimentais, dos tempos de exposição aos materiais potencialmente tóxicos e dos tempos de reacção [1]. Esta comunicação decorre de um projecto em curso que tem como objectivo avaliar se há, ou não, ganhos de verdura quando se passa da macro para a microescala, referindo-se à síntese do acetato de n-butilo (a preparação de ésteres faz parte dos programas de Química do Ensino Secundário), para a qual a influência da escala na verdura atómica foi avaliada por diversas métricas [2]: métricas de massa ou de produtividade atómica, já que se tem vindo a desenvolver esforços de qualificar o seu funcionamento – factor E, intensidade de massa (MI), utilização atómica percentual (AU), eficiência de massa relativa (RME) e eficiência de carbono percentual (CEE); e a métrica holística ESTRELA VERDE [3-5]. Métricas Média  DP (n=4) Macroescala Microescala Estrela Verde Rendimento % 80,4±1,8 58,1±3,0 E-factor 0,91±0,04 2,1±0,2 MI 1,91±0,04 3,1±0,2 RME % = AU % 69,0±1,6 49,9±2,5 CEE % 79,9±1,8 57,8±2,9 As sínteses foram realizadas em condições quase estequiométricas (excesso de 1,9% de ácido acético) utilizando-se Dowex 50W×2–100 (Sigma-Aldrich) como catalisador [6]. Na realização a microescala a redução de escala foi de 1/10 (199 →19,9 mmol de butanol). Os resultados (Tabela 1) mostram que todas as métricas de massa calculadas (água excluída) indicam uma perda de verdura atómica a microescala. Isto deve-se à diminuição do rendimento, que resulta das perdas de produto ocorridas durante o seu isolamento, mais relevantes a microescala, devido às pequenas quantidades dele. Por outro lado, a EV manteve-se igual (IPE = 26, um valor que evidencia verdura limitada), pelo que os resultados das métricas são contraditórios. Este resultado não é inesperado, porque na microescala se reduzem as quantidades de substâncias e os tempos de reacção, pelo que a diminuição do risco (= perigosidade x exposição) resulta da diminuição da exposição, não da perigosidade – as vantagens são obtidas no âmbito do velho paradigma do risco, não do paradigma ecológico em que a QV é suportada. Ganha-se verdura, já que se reduzem os riscos para a saúde e de acidente e os resíduos, mas ela é de “tipo clássico” (via exposição). Em suma, a utilização da microescala nos laboratórios educacionais tem vantagens óbvias, mas o uso das métricas vigentes da QV para comparar os ganhos de verdura não os detecta, dada a sua diferente natureza – será necessária uma nova métrica capaz de aferir a verdura nesta situação. Referências [1] M. M. Singh, Z. Szafran e R. M. Pike, J. Chem. Educ 76 (1999) 1684. [2] A. Lapkin and D. Constable (eds.), Green Chemistry Metrics – Measuring and Monitoring Sustainable Processes, Wiley, 2009. [3] M. G. T. C. Ribeiro, D. A. Costa e A. A. S. C. Machado, Green Chem. Lett. and Rev. 3 (2010) 149-159. [4] M. G. T. C. Ribeiro, D. A. Costa e A. A. S. C. Machado, Química Nova 33 (2010) 759-764. [5] M. G. T. C. Ribeiro e A. A. S. C. Machado, J. Chem. Ed. (2011) DOI: 10.1021/ed100174f. [6] K. L. Williamson, R. D. Minard e K. M. Masters, Macroscale and Microscale Organic Experiments, Houghton Mifflin Co, Boston, 2007.

Language: Portuguese

Type (Professor's evaluation): Scientific