O impacto da Engenharia Química no cotidiano: os fertilizantes

O impacto da Engenharia Química no cotidiano: os fertilizantes

Você já parou para pensar o que nós, seres humanos, temos em comum com os outros seres vivos? Além de habitarmos o mesmo planeta, termos a capacidade de crescer e nos reproduzir, também compartilhamos uma necessidade intrínseca à manutenção da vida: a nutrição. Essa característica, mais comumente conhecida como alimentação, é aquilo que nos dá energia para que nosso corpo funcione, para que possamos andar, crescer, pensar, praticar exercícios e viver com saúde. Mas você já se indagou sobre como o alimento que você come todo dia foi cultivado, colhido e transportado para a feira ou supermercado mais próximos da sua casa? Será que isso sempre foi uma tarefa fácil? E o que isso tem a ver com a Engenharia Química?

                Ao longo da história da humanidade, o número de indivíduos no planeta cresceu com o passar dos anos porém, em certas ocasiões, como a peste que assolou a Europa no século XIV, houve diminuição drástica da população mundial. Em meio a tantos altos e baixos populacionais, algo surpreendente aconteceu no século XVIII: A Revolução Industrial, que trouxe novas tecnologias e melhoria das condições de vida, fazendo com que a taxa de mortalidade caísse consideravelmente. Dessa forma, o aumento da população humana sofreu uma explosão, indo de 500 milhões de pessoas em 1600, passando por 1 bilhão em 1850 e atingindo a marca dos 6 bilhões em 2000. Enquanto que a grande parte da população vivia no campo antes da Revolução Industrial, após esse evento ela tornou-se majoritariamente urbana. E agora, como fazer para alimentar todas essas pessoas?

                Apesar de terem sido descobertas novas terras durante a expansão marítima europeia, as características de clima e solo variavam muito, o que tornava apenas uma parcela dessas terras cultiváveis. Além disso, o uso por um período prolongado de tempo de uma certa área para o plantio, leva ao desgaste do solo, fazendo com que ele perca os nutrientes necessários para o desenvolvimento das plantas. Estudos sobre metabolismo das plantas realizados no século XIX identificaram que esses seres precisam de vários nutrientes para o seu bom crescimento e desenvolvimento e, dentre eles, três eram principais: nitrogênio, fósforo e potássio.

Agora que os nossos antepassados já sabiam o que as plantas precisavam, era só fornecer esses materiais para o solo, certo? O potássio era encontrado em minerais como a silvinita (NaCl.KCl), carnalita (KCl.MgCl2.6 H2O) e langbeinita (K2SO4.MgSO4­). Já o fósforo estava presente na rocha fosfática que podia ser aplicado diretamente ao solo, o que era pouco eficaz, ou tratado por um processo inventado por Sir John Bennet Lawes (1814-1900), que consistia em transformar o fosfato em formas mais solúveis, levando a uma maior absorção do elemento. Mas, e o nitrogênio? Esse elemento que é um constituinte essencial de proteínas necessárias para o crescimento vegetal e da clorofila era encontrado principalmente no ar atmosférico, numa forma diatômica de grande inércia química, que apenas alguns micro-organismos dos gêneros Cyanophita e Rhizobium são capazes de converter em fontes assimiláveis de nitrogênio para as plantas. Como transformar então essa forma inerte em uma espécie que pode ser aplicada no solo e interagir com as plantas? Foi aí que entrou a Engenharia Química.

Muitos cientistas se aventuraram a tentar produzir amônia a partir dos seus elementos constituintes, mas Fritz Haber (1868-1934) e Carl Bosch (1874-1940) foram os responsáveis por tornar possível essa produção em larga escala. Em 1904, Haber começou seus experimentos em laboratório e percebeu que a amônia podia ser produzida em pequenas quantidades quando nitrogênio e hidrogênio passavam sobre pó de ferro aquecido a 1000 °C. No entanto, a composição de amônia na corrente efluente do reator era mínima, entre 0,005 a 0,0125%, à pressão ambiente. Haber então propôs-se a estudar a conversão em amônia em diferentes pressões.

Em 1909, Haber recebeu em seu laboratório três representantes da BASF, entre eles Carl Bosch, que passou a estudar maneiras de fazer esse processo aumentar de escala, chegando a nível industrial, com pressões extremamente altas (150 – 250 atm), nunca antes aplicadas na indústria. Para isso, foram projetados novos tipos de equipamentos como reatores, compressores que pudessem atingir tal pressão, válvulas, conexões, manômetros, entre outros. O processo de Haber-Bosch, como é conhecido, não só causou um aumento dramático na produtividade do solo, fazendo com que a produção de alimentos pudesse acompanhar o aumento populacional, mas também inaugurou a era dos processos sob alta pressão na indústria química. Em reconhecimento por tais feitos, ambos foram laureados com o prêmio Nobel de Química em 1918 (Haber) e 1931 (Bosch).  Até hoje ambos são mundialmente reconhecidos como alguns dos cientistas mais importantes de todos os tempos.

A síntese da amônia levou a outras revoluções na indústria química, como o desenvolvimento do processo de produção do ácido nítrico, que é precursor de fertilizantes, e da ureia, largamente empregada como fertilizante.  É estimado que sem a produção em larga escala de amônia por esse processo, dois quintos da população mundial não teriam alimento disponível. Viu como a Engenharia Química está presente no nosso cotidiano? Sem ela, a sociedade moderna, como é estruturada hoje não seria possível. O nosso alimento diário é fruto do esforço físico e mental de cientistas que se propuseram a empreender e inovar, buscando desenvolver os processos produtivos essenciais para a manutenção da qualidade de vida da crescente população da Terra.

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