Química Sem Fronteiras: o desafio da energia

Coal, natural gas and petroleum-based liquid fuels are still the most widely used energy sources in modern society. The current scenario contrasts with the foreseen shortage of petroleum that was spread out in the beginning of the XXI century, when the concept of "energy security" emerged as an urgent agenda to ensure a good balance between energy supply and demand. Much beyond protecting refineries and oil ducts from terrorist attacks, these issues soon developed to a portfolio of measures related to process sustainability, involving at least three fundamental dimensions: (a) the need for technological breakthroughs to improve energy production worldwide; (b) the improvement of energy efficiency in all sectors of modern society; and (c) the increase of the social perception that education is a key-word towards a better use of our energy resources. Together with these technological, economic or social issues, "energy security" is also strongly influenced by environmental issues involving greenhouse gas emissions, loss of biodiversity in environmentally sensitive areas, pollution and poor solid waste management. For these and other reasons, the implementation of more sustainable practices in our currently available industrial facilities and the search for alternative energy sources that could partly replace the fossil fuels became a major priority throughout the world. Regarding fossil fuels, the main technological bottlenecks are related to the exploitation of less accessible petroleum resources such as those in the pre-salt layer, ranging from the proper characterization of these deep-water oil reservoirs, the development of lighter and more efficient equipment for both exploration and exploitation, the optimization of the drilling techniques, the achievement of further improvements in production yields and the establishment of specialized training programs for the technical staff. The production of natural gas from shale is also emerging in several countries but its production in large scale has several problems ranging from the unavoidable environmental impact of shale mining as well as to the bad consequences of its large scale exploitation in the past. The large scale use of coal has similar environmental problems, which are aggravated by difficulties in its proper characterization. Also, the mitigation of harmful gases and particulate matter that are released as a result of combustion is still depending on the development of new gas cleaning technologies including more efficient catalysts to improve its emission profile. On the other hand, biofuels are still struggling to fulfill their role in reducing our high dependence on fossil fuels. Fatty acid alkyl esters (biodiesel) from vegetable oils and ethanol from cane sucrose and corn starch are mature technologies whose market share is partially limited by the availability of their raw materials. For this reason, there has been a great effort to develop "second-generation" technologies to produce methanol, ethanol, butanol, biodiesel, biogas (methane), bio-oils, syngas and synthetic fuels from lower grade renewable feedstocks such as lignocellulosic materials whose consumption would not interfere with the rather sensitive issues of food security. Advanced fermentation processes are envisaged as "third generation" technologies and these are primarily linked to the use of algae feedstocks as well as other organisms that could produce biofuels or simply provide microbial biomass for the processes listed above. Due to the complexity and cost of their production chain, "third generation" technologies usually aim at high value added biofuels such as biojet fuel, biohydrogen and hydrocarbons with a fuel performance similar to diesel or gasoline, situations in which the use of genetically modified organisms is usually required. In general, the main challenges in this field could be summarized as follows: (a) the need for prospecting alternative sources of biomass that are not linked to the food chain; (b) the intensive use of green chemistry principles in our current industrial activities; (c) the development of mature technologies for the production of second and third generation biofuels; (d) the development of safe bioprocesses that are based on environmentally benign microorganisms; (e) the scale-up of potential technologies to a suitable demonstration scale; and (f) the full understanding of the technological and environmental implications of the food vs. fuel debate. On the basis of these, the main objective of this article is to stimulate the discussion and help the decision making regarding "energy security" issues and their challenges for modern society, in such a way to encourage the participation of the Brazilian Chemistry community in the design of a road map for a safer, sustainable and prosper future for our nation.

Conversão química de no e co sobre catalisadores à base de óxidos de cobalto ou de ferro

Cobalt or iron oxides supported or not on zeolite Hbeta were prepared and evaluated in the reduction reaction of NO by CO in presence of O2, SO2 or H2O. XRD results evidenced the Hbeta structure and the formation of Co3O4 and Fe2O3. TPR-H2 analysis showed complete reduction of cobalt oxide at lower temperatures than for iron oxide. The catalysts are quite active and the activity depends on the reaction temperature. The highest conversions rates were observed for pure iron oxide, which can be a relatively low cost catalyst for reduction of NO by CO, with high selectivity towards the N2 formation.

Estudo da cinética de oxidação de biodiesel b100 obtido de óleo de soja e gordura de porco: determinação da energia de ativação

The quality of biodiesel is extremely important for its commercialization and use; oxidation of biodiesel is a critical factor because it decreases the fuel storage time. A commercial biodiesel was mixed with synthetic antioxidants, according to a simplex-centroid experimental mixture design, and its stability was evaluated through induction period and activation energy. In all trials, addition of antioxidants increased activation energy in the mixtures containing tertiary butylhydroquinone (TBHQ). When a mixture containing 50% TBHQ and 50% butylated hydroxyanisole was used, synergistic effect was observed, and the major activation energy obtained was 104.43 kJ mol-1.

Caracterização físico-química de resíduos oleosos do saneamento e dos óleos e graxas extraídos visando a conversão em biocombustíveis

Oily waste from sanitation processes was characterized for its potential use in the generation of biofuels. The waste residues studied showed high levels of oil and grease, reaching up to 87% (m/m) in a grease trap of a food company, showing that these residues can be utilized for the production of biofuels. The results revealed high levels of moisture and saponification as well as high levels of free fatty acids (FFA). Analysis of chromatographic profiles (HPLC) showed great heterogeneity of the fatty acids contained in the sample, and a predominance of palmitic, oleic, linoleic and linolenic acids.

CÉLULAS SOLARES SENSIBILIZADAS POR CORANTES NATURAIS: UM EXPERIMENTO INTRODUTÓRIO SOBRE ENERGIA RENOVÁVEL PARA ALUNOS DE GRADUAÇÃO

An interesting practical experiment about the preparation of dye–sensitized solar cells (DSSC) using natural dyes were carried out by the undergraduate students in the chemistry course at UNICAMP . Natural dyes were extracted from blueberries (Vaccinium myrtillus L.), jabuticabas (Myrciaria cauliflora), raw and cooked beets (Beta vulgaris L.), and annattos (Bixa orellana L.), which were used to sensitize TiO2 films that composed the photoanode in the DSSC. A polymer electrolyte containing an iodide/triiodide redox couple was used in lieu of the use of liquid solutions to prevent any leakage in the devices. A maximum solar-to-electric energy conversion of 0.26 ± 0.02% was obtained for the solar cell prepared with annatto extracts. This experiment was an effective way to illustrate to the undergraduate students how to apply some of the chemical concepts that they learned during their chemistry course to produce electric energy from a clean and renewable energy source. Teachers could also exploit the basics of the electronic transitions in inorganic and organic compounds (e.g., metal-to-ligand charge transfer and ϖ-ϖ* transitions), thermodynamics (e.g., Gibbs free energy), acid–base reactions in the oxide solid surface and electrolyte, and band theory (i.e., the importance of the Fermi level energy).

ELETRODOS DE FTO MODIFICADOS POR ELETRODEPOSIÇÃO DIRETA DE OURO: PRODUÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO COMO SENSOR ELETROQUÍMICO

Chemically modified electrodes have been studied to obtain new and better electrochemical sensors. Transparent conductive oxides, such as fluorine-doped tin-oxide (FTO), shows electrical conductivity comparable to metals and are potential candidates for new sensors. In this work, FTO was modified by gold electrodeposition from chlorine-auric acid solution using cyclic voltammetry (CV) technique. A set of different materials were produced, varying the scan number. Scanning electron microscopy and electrochemical impedance spectroscopy were performed for the characterization of electrodes surfaces. From this analysis was possible to observe the resistive, capacitive and difusional aspects from all kind of modified electrodes produced, establishing a relationship between this parameters and the scan number. The electrode with 100 scans of CV presented better characteristics for an electrochemical sensor; it has the lowest global impedance and rising of capacitive behavior (related to electrical double layer formation) at lower frequencies. This electrode was tested for paracetamol and caffeine detection. The results showed a high specificity, decreased oxidation potential (0.58 V and 0.97 Vvs. SCE, for paracetamol and caffeine, respectively) and low detection limits (0.82 and 0.052 µmol L-1).

SÍNTESE DE DERIVADOS DE FENANTRIDINONAS POR ARILAÇÃO DIRETA. CARACTERIZAÇÃO DOS ESPECTROS DE ABSORÇÃO E EMISSÃO DE EXEMPLOS REPRESENTATIVOS

The phenanthridinone heterocyclic system has attracted considerable attention in recent years due to the diverse array of physical, chemical and pharmacological properties demonstrated by natural and synthetic derivatives. As a consequence there has been considerable development of synthetic methodology for the synthesis of this and related heterocyclic ring systems. The synthetic literature is discussed and is compared with a direct arylation methodology for the intramolecular cyclization of tertiary (2-iodo)benzoylamides to generate the biaryl bond of these compounds. The efficient methodology allowed the synthesis of a number of previously unknown phenanthridinone products. The photoluminescent properties of representative examples were characterized and it is proposed that the previously unknown compound 1s reveals dual fluorescence in a manner similar to the known compound 1r.

Medidor de energia para laser pulsado

Neste trabalho descreve-se a tecnologia envolvida na fabricação de um detector piroelétrico para aplicações na determinação da energia de feixe de lasers pulsados ou CW (onda contínua) modulados, utilizando-se do polímero Polifluoreto de Vinilideno PVDF. Os dados experimentais revelam que o detector tem resposta linear com a energia aplicada para o intervalo compreendido entre 0,4 a 6,8 mili-Joule/pulse para pulsos com largura temporal de 8,3 milissegundos.

Síntese, caracterização e estudos de transferencia de energia do complexo dimérico constituído por Zn e Mn porfirina

Muitos compostos modelo contendo porfirinas têm sido preparados num esforço para entender o sistema de fotossíntese e os processos de aproveitamento de energia solar. Sistemas doadores-receptores contendo porfirinas têm sido freqüentemente estudados para testar várias descrições teóricas sobre transferência de elétrons. O estudo de parâmetros fotoquímicos e fotofísicos como a distância para transferência de energia, geometria molecular e a diferença de potencial eletrônico, tem se mostrado importante para a definição da transferência eletrônica em porfirinas. Neste trabalho apresentamos a síntese, purificação e caracterização por espectroscopia UV/Vis, ¹H e 19F RMN, luminescência e tempos de vida de novos modelos moleculares de porfirinas, que permitam investigar esses parâmetros. Utilizou-se o dímero Zn,Mn(TPPF4)2pip e seus monômeros ZnTPPF4pipH e MnF5TPP. A caracterização do ZnMn(TPPF4)2pip, foi dificultada devido a presença de Mn+3, devido ao forte acoplamento dos orbitais dpi do manganês e o sistema pi da porfirina, que aumenta a interação manganês-porfirina mudando o espectro eletrônico UV/Vis e distorcendo os sinais de ¹H e 19F RMN do dímero. A presença de Mn+3 desloca E1/2 do anel porfirínico para valores mais negativos, o que resulta em reduções mais difíceis, impedindo a transferência de energia da Znporfirina para a Mnporfirina.

Determinação direta e simultânea de Al, As, Fe, Mn e Ni em cachaça por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite

Este trabalho propõe um método simples, rápido e confiável para determinação direta e simultânea de Al, As, Fe, Mn e Ni em cachaça por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GFAAS). A superfície superior da plataforma do tubo de grafite foi revestida com filme à base de tungstênio (WxCyOz).O programa de aquecimento otimizado (temperatura, tempo de rampa, tempo de patamar) foi o seguinte: secagem 1 (100ºC, 5 s, 5 s); secagem 2 (120ºC, 5 s, 5 s); pirólise (1300ºC, 10 s, 30 s); atomização (2200ºC, 1 s, 6 s) e limpeza (2550ºC, 1 s, 3s). Os desvios padrões relativos (n=3) foram < 4,4%, < 0,7%, < 11%, < 6,0%, < 1,2% para os elementos Al, As, Fe, Mn e Ni, respectivamente. A exatidão foi avaliada por meio de testes de adição e recuperação dos analitos em 8 amostras de cachaças comerciais, e as recuperações situaram-se nos seguintes intervalos: 80 - 105% (Al), 81 - 92% (As), 82 - 108% (Fe), 83 - 106% (Mn), 83 - 108% (Ni). Os limites de detecção calculados foram 9,7 µg L-1 Al, 2,3 µg L-1 As, 12 µg L-1 Fe, 14 µg L-1 Mn e 0,8 µg L-1 Ni.

Uso da análise exploratória de dados na avaliação de modificadores químicos para determinação direta e simultânea de metais em álcool combustível por GFAAS

O objetivo deste trabalho foi empregar a análise exploratória de dados, no caso, a técnica de análise de componentes principais (PCA) como ferramenta na avaliação de modificadores químicos na determinação direta e simultânea de Al, As, Cu, Fe, Mn e Ni em álcool etílico combustível por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GFAAS). Os modificadores químicos avaliados foram: Pd(NO3)2 + Mg(NO3)2; W/Rh; W+ co-injeção de Pd(NO3)2 + Mg(NO3)2 e para cada modificador foram utilizadas trintas amostras de álcool etílico combustível. Como dados experimentais foram utilizados os resultados dos testes de adição e recuperação dos analitos frente aos diferentes modificadores químicos estudados. O emprego da técnica de PCA possibilitou a separação dos tipos de modificadores em função do intervalo de recuperação do analito. Dentre os modificadores avaliados, W+ co-injeção de Pd(NO3)2 + Mg(NO3)2 apresentou-se como a espécie de maior correlação positiva, pois apresenta os maiores teores de recuperação, e sendo assim, foi o escolhido para o desenvolvimento de metodologia para determinação direta e simultânea de Al, As, Cu, Fe, Mn e Ni em álcool etílico combustível por GFAAS.

Desenvolvimento de um método analítico rápido e eficiente para a determinação de corticosteróides plasmáticos por injeção direta em coluna cromatográfica ISRP-C18 por CLAE

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um método analítico simples, rápido e eficiente para a determinação de corticosteróides (cortisona, corticosterona, acetato de hidrocortisona e acetato de dexametasona) em amostras sangüíneas de ratos empregando um sistema isocrático de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detecção ultravioleta. O método envolveu a injeção direta da amostra sangüínea em uma coluna cromatográfica com superfície interna de fase reversa (ISRP-C18), empregando a fase móvel composta por tampão fosfato pH 4,0: acetonitrila (65:35 v/v). A detecção dos analitos foi obtida, através de um detector de ultravioleta de comprimento de onda variável (Varian Modelo 2550) ajustado em 240 nm e um integrador SP 4400 Chromaject (Varian Associates, Inc, Sunnyvale, CA, USA). A extração do analito resultou em valores de recuperação entre 90% e 108%, e coeficiente de variação entre 1,1% a 2,5%. Os limites de detecção e quantificação do método foram de 0,02 e 0,04 µg mL-1, respectivamente. Assim, o método analítico proposto possibilitou a injeção direta (on-line) da amostra sem tratamento prévio apresentando também várias vantagens, tais como: rapidez, exatidão, precisão e especificidade.

De Hegel a Marx: da inflexão ontológica à antítese direta

Abordaremos a crítica marxiana à noção hegeliana de "ser" (Sein), mostrando que a historicidade e a objetividade, em verdade, são determinações desta (sendo as categorias, em Marx, formas de ser [Daseinsformen], determinações de existência [Existenzbestimmungen]). Deste modo, intentamos mostrar que analogias entre a lógica hegeliana e a teoria marxiana podem eclipsar aspectos centrais à abordagem materialista proposta pelo autor de "O capital". Apontando a inversão hegeliana entre sujeito e predicado, Marx trata da apreensão do real que, muito embora seja traçada em diálogo com a dialética hegeliana, é também sua antítese direta (direktes Gegenteil).

Efeito do armazenamento na energia corporal de juvenis do segundo estádio de Meloidogyne incognita infestados por Pasteuria penetrans

Neste trabalho, objetivou-se estudar o efeito do período de armazenamento no teor de lipídios de juvenis do segundo estádio (J2) de M. incognita com endósporos de P. penetrans na infectividade e reprodução em tomateiro. Suspensões de M. incognita contendo ou não endósporos de P. penetrans aderidos à cutícula foram armazenadas por 0, 3, 6, 9 e 12 dias, a 28ºC. Após cada período de estocagem, determinou-se a concentração de lipídios neutros corporais por meio da análise de imagem dos J2 coloridos com o corante "Oil Red O". Em seguida, 1.000 J2 foram inoculados em mudas de tomateiros. Após 28 dias, avaliou-se o número de fêmeas parasitadas, número de endósporos/fêmea, número de galhas, massas de ovos e de ovos/g de raiz. O teor de lipídio dos J2 reduziu-se com o aumento do período de estocagem. Porém, maiores perdas ocorreram nos J2 sem endósporos de P. penetrans. A proporção entre as perdas dos J2 com e sem P. penetrans foi pequena e decrescente com o período de estocagem. Entretanto, a desproporção foi grande entre 3 e 6 dias de armazenamento dos J2 com e sem P. penetrans com relação aos parâmetros reprodução e número de galhas, indicando consumo de fontes alternativas ao lipí dio neutro de energia p elo J2 parasitado. Mas o período de armazenamento sempre reduziu a reprodução e número de galhas formadas em tomateiros por J2 com e sem P. penetrans. A perda dessas fontes de energia, ao que tudo indica, leva muitos J2 a morrer antes de chegar ao estádio adulto, pois o número de fêmeas parasitadas reduz-se com o armazenamento, além de propiciar menor produção de endósporos por fêmea. O J2 parasitado por P. penetrans necessita encontrar rapidamente a raiz e não permanecer no solo por mais de 6 dias antes de parasitar a planta.