Um processo químico industrial é qualquer operação ou série de operações que causam uma transformação física e/ou química nos insumos, com o objetivo de adquirir produtos de maior interesse comercial, em larga escala (FELDER e ROUSSEAU, 2004). Alguns exemplos de indústrias de processos químicos são:
- Indústrias de cerâmica
- Indústria petroquímica
- Indústria farmacêutica
- Indústrias nucleares
- Indústrias de alimentos e coprodutos
- Indústria de papel e celulose
- Indústria de álcool e derivados
- Indústrias de agroquímicos
- Indústria de tintas e vernizes
- Indústria de plástico
- Indústria de açúcar e amido
- Indústria de cosméticos
- Indústria têxtil
- Indústria de mineração
- Refino de petróleo
- Indústria de aditivos
- Tratamento de água e efluentes industriais
- Fibras artificiais e sintéticas
- Indústria de produtos de limpeza
- Indústria de colas, adesivos e colantes
- Indústria de produtos fotográficos
- Indústria de explosivos
- Indústria oleoquímica
- Indústria de Álcalis, Cloro e Derivados
- Indústria de sabores, aromas e fragrâncias
- Indústria de polímeros
- Indústria do vidro
- Indústrias de Galvanoplastia e Tratamento Térmico
- Indústria siderúrgica
- Indústrias automotivas e mecânicas
- Produção de biogás
- Fermentação
- Indústria de cimento
- Produtos carboquímicos
Diante desse grande número de Indústrias de Processos Químicos, selecionamos três indústrias para uma abordagem mais específica.
Processo químico na Indústria Farmacêutica
No Brasil, a indústria farmacêutica foi o segundo segmento com mais alto faturamento líquido em 2020 segundo a ABIQUIM – Associação Brasileira da Indústria Química. Sendo as empresas Aché, seguido por EMS, Eurofarma, Sanofi e Takeda, as que obtiveram os maiores lucros, de acordo com a Associação da Indústria Farmacêutica de Pesquisa. Ademais, devido aos avanços científicos e tecnológicos, é uma das áreas com maior crescimento expressivo nos últimos anos.
Um dos produtos que atualmente representa 50% dos lucros da indústria farmacêutica global são os anticorpos monoclonais – mAbs. “São anticorpos altamente seletivos que se ligam a um alvo específico – chamado antígeno – no corpo. Essa ligação pode facilitar a destruição do alvo, interferir em sua função, ativá-lo ou levar a outro desfecho, com base no objetivo da terapêutica, oferecendo um medicamento altamente eficaz e preciso para doenças significativas, desde cânceres a distúrbios genéticos raros, doenças autoimunes e muito mais.”(Gemmell, THE CHEMICAL ENGINEER, 2022).
O processo de fabricação biofarmacêutica deste produto consiste, resumidamente, em duas etapas: produção a montante e purificação a jusante. O objetivo da fase upstream envolve a seleção de células apropriadas, meios de cultura celular e fontes de nutrição celular, por meio de condições ideais e controladas que permitam a fabricação do produto desejado.
Isto é feito por meio da esterilização, por calor ou filtração, de todos os componentes que alimentarão o biorreator, o crescimento de células e a subsequente expressão de proteínas dentro do biorreator, além da filtração estéril que minimiza a passagem de possíveis contaminantes biológicos e a purificação inicial referida como clarificação que inicia a separação e purificação da proteína terapêutica das células hospedeiras, restos da célula hospedeira, lipídios, DNA da célula hospedeira e outros contaminantes.
O termo jusante vem do latim “jusum” que significa vazante, para o lado da foz, ou seja, toda água que desce para a foz do rio é a jusante e a montante é a parte acima, de onde vêm as águas.
Quando a clarificação estiver completa, geralmente o produto passa por um filtro de controle de esterilização/biocarga. Isso permitirá manter baixos níveis de contaminação antes do início das próximas etapas.
A fase a jusante é projetada para separar as impurezas do processo da molécula de interesse. O principal procedimento dessa etapa é a purificação de mAb através da coluna de cromatografia de afinidade. A coluna é equilibrada usando solução tampão específica (fase móvel) que fornece as condições ideais de pH e condutividade para o ligante expressar suas propriedades bioquímicas, preparando-o para que a corrente de alimentação contendo o produto flua através da coluna.
Essa fase pode fornecer mais de 95% de purificação de proteínas em uma única operação unitária, sendo necessário que outras etapas de purificação que exploram diferentes características bioquímicas do mAb alvo sejam feitas para atingir especificações rigorosas de pureza do produto, como a filtragem de fluxo tangencial (TFF) e as etapas de ultrafiltração/diafiltração (UF/DF). (Gemmell, THE CHEMICAL ENGINEER, 2022)
Processo químico na indústria de papel e celulose
O Brasil está em uma posição importante na produção mundial de papel e celulose, tendo sido responsável em 2019 por 19,7 milhões de toneladas fabricadas de celulose, sendo dessa quantidade 75% destinada para a exportação. As principais empresas desse setor no Brasil são a Suzano S/A, Bracell, Eldorado Brasil, Klabin S/A e Cenibra.
Outrossim, a sustentabilidade é um requisito importante nessa área, principalmente pelo impacto gerado pelo desmatamento de áreas florestais. Logo, alternativas foram essenciais para que houvesse o crescimento dessa indústria, como: produção a partir de florestas plantadas, reciclagem de papéis e diminuição do uso do gás cloro na etapa de branqueamento.
O processo industrial da celulose tem início na colheita, descascamento e picagem da madeira, com o objetivo de reduzir os reagentes no processamento e facilitar a etapa de peneiração e transporte, além do resíduo servir posteriormente como biomassa ao passar pela caldeira.
O cozimento ocorre nos digestores, onde a impregnação do cavaco pré-aquecido com o licor branco (solução contendo hidróxido de sódio e sulfeto de sódio) resulta na separação entre a lignina e a celulose, gerando uma massa marrom (celulose marrom). A lavagem e a depuração são os próximos passos, sendo responsáveis, respectivamente, pela separação da celulose do licor negro e eliminação das impurezas provenientes das matérias primas e das fases antecessoras ao processo mecânico.
As últimas etapas desse processo são o branqueamento, tratamento físico químico de purificação do produto que visa a retirada da lignina residual, e a secagem, onde a polpa é lavada, homogeneizada, prensada e seca.
Processo químico na Indústria de açúcar e amido
O Brasil é um dos maiores produtores de açúcar no mundo, sendo responsável na safra 2021/22 por 22% do total produzido mundialmente. Os principais clientes do país são as indústrias de alimentos e bebidas, onde posteriormente pode ser adicionado a outros produtos ou não e ser distribuídos no mercado doméstico ou ir para o atacado e depois para o consumidor final. As principais empresas exportadoras desse setor são a Raízen e a Copersucar.
A primeira etapa da produção do açúcar é a extração da matéria prima por meio dos fornecedores. No caso do açúcar, começa com a plantação da cana-de-açúcar e sua colheita, sendo o cuidado com o cultivo muito importante, visto que aumenta a capacidade de extração do caldo na moagem. Além disso, o sistema de transporte e recepção deve ser eficiente, de modo que a cana seja transportada o mais rápido possível e não fique uma grande quantidade de horas em estoque, uma vez que se deteriora rápido (cerca de 8h) após o seu corte.
A segunda etapa é a transformação da matéria prima no produto. Logo após a colheita, há o transporte para as usinas produtoras de açúcar, que higienizam a cana quando é colhida inteira para diminuir suas impurezas, a fim de que esteja limpa o suficiente para ser moída. No caso da cana picada, não pode haver limpeza, já que tem a possibilidade de uma perda muito grande de sacarose.
Em seguida, a cana passa por uma moenda formado por 7 ternos para a extração do caldo, sendo geralmente o retirado do primeiro que é encaminhado para a fabricação do açúcar por ser de melhor qualidade. Posteriormente, o caldo passa por uma análise de qualidade e tratamento adequado para retirar possíveis contaminantes e água por meio da purificação e evaporação.
Os próximos passos são a cristalização do xarope proveniente da etapa anterior, e a centrifugação, onde há a separação dos cristais do mel que os envolve. A última etapa é a secagem e após a mesma, o produto pode ser destinado para a estocagem em armazéns no porto, transportado para refinarias e indústrias ou direto para o varejo e depois para o final de cadeia logística.
Texto escrito e elaborado por Nathalia de Oliveira Marques
Estudante de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro
Referências Bibliográficas:
Figura 1: https://www.thechemicalengineer.com/features/an-introduction-to-the-biopharmaceutical-industry/
Figura 2: https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/124411/121.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Figura 3: https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840556/434/acucar.pdf
GEMMELL, David. An Introduction to the Biopharmaceutical Industry. The Chemical Engineer, 31 de Março de 2022. Disponível em: <https://www.thechemicalengineer.com/features/an-introduction-to-the-biopharmaceutical-industry/>. Acesso em: 24/04/2022.
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SILVA, Aline; MOREIRA, Ana Paula; OLIVEIRA, Arthur; RODRIGUES, Beatriz; SILVA, Brendo, MARTINS, Deysiane, SILVA, Mariana. Indústria de papel e celulose. Universidade Federal de São João Del Rei. Disponível em:<https://www.passeidireto.com/arquivo/22381264/apresentacao-celulose-e-papel>. Acesso em: 24/04/2022.
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