quinta-feira, 3 de novembro de 2011

Feira de Ciências 2011 - A Teia da Vida


Este ano o 9º ano irá expor o sub-tema "Química para um mundo melhor" em homenagem e divulgação ao A.I.Q. 2011 - Ano Internacional da Química.

Segundo o projeto do A.I.Q., "a Química é a base da vida. Toda matéria encontrada no universo é composta pelos elementos químicos e sua combinação molecular, representada por desde gases vitais como o oxigênio e a amônia, até estruturas de enorme complexidade como o DNA e as proteínas. Sua diversidade tem esplendor na natureza e nas inúmeras possibilidades de composição de materiais para as mais diversas aplicações, a exemplo de medicamentos, alimentos, novos materiais, ligas metálicas e energia."

Dessa forma, os grupos versarão sobre os seguintes assuntos: Alimentos, Materiais, Saúde, Energia  e Sustentabilidade, no cotidiano de nossas vidas.

Acessem o blog CIÊNCIA PARA A VIDA para assistir o video de apresentação do A.I.Q., e o site 2011 - A.I.Q., para mais explicações sobre o projeto e os trabalhos que estão sendo desenvolvidos, publicados e expostos em todo o país.

Feira de Ciências - O QUE É QUÍMICA


Os aditivos de nomes complicados que encontramos nos alimentos do supermercado? A atração inexplicável entre duas pessoas? Spray pra matar baratas? Aquele toque que torna especial uma música, um perfume ou um prato? O tratamento para o câncer? Aquele ingrediente misterioso que criou as Meninas Superpoderosas ou transformou Peter Parker no Homem-Aranha?
Química é tudo isso e muito mais. Ela acontece naturalmente quando respiramos, quando nos movimentamos ou dormimos, quando pensamos ou nos emocionamos. Está presente na composição dos solos, rios e mares. Na ferrugem e no fogo. Quando os seres vivos nascem, crescem, e alimentam e se multiplicam.
Processos químicos permitem aumentar a fertilidade do solo e a produção de alimentos. Produzem medicamentos que prolongam nossas vidas. Criam tecidos que nos envolvem, perfumes que seduzem e alimentos que nos dão prazer. Contribuem para preservar a natureza e nos ajudam a alcançar as estrelas.

Considero a natureza um vasto laboratório químico no qual se formam todos os tipos de composição e decomposição.”   Lavoisier

Feira de Ciências - SUSTENTABILIDADE


PROTEGENDO O AMBIENTE
A Química facilita o nosso cotidiano e contribui para a melhoria da qualidade de vida, mas seu uso adequado é indispensável para a preservação do ambiente. Das chaminés das indústrias químicas, ainda saem gases altamente poluentes. Metais pesados podem contaminar o solo e a água, o que exige muito cuidado no tratamento de resíduos. Os plásticos mais comuns não se degradam e permanecem, durante anos, na natureza. O crescimento populacional e o consumo desenfreado só agravam este quadro.
E como a Química tem respondido a esses problemas, envolvendo-se na luta por um ambiente mais limpo e um consumo consciente? Ela dá asas à imaginação e se reinventa. Desenvolve metodologias para o uso mais eficiente das matérias-primas, através de processos mais limpos, com menor consumo de energia e reaproveitamento. Cria novas formas de reciclagem, reutilizando materiais e dando novo destino aos resíduos. Estimula a substituição de tecnologias sujas e investe em novos materiais menos poluentes.


Feira de Ciências - MATERIAIS


A NECESSIDADE DA ARTE
Ao moldar e aquecer pela primeira vez a argila formando um recipiente, o homem pré-histórico criou a Química dos Materiais. Com o desenvolvimento da metalurgia, passou da cerâmica ao cobre, ao ouro e às ligas metálicas diversas, cada inovação neste campo representou uma evolução cultural e marcou um estágio na história das civilizações. Mas o homem não se limitou a fabricar novas armas, instrumentos e utensílios. Buscou em cada novo material um meio de expressar sua criatividade, fazendo arte sob a forma de pinturas, esculturas, jóias e outros ornamentos.
Um dos grandes marcos na área de Química dos Materiais foi o desenvolvimento da siderurgia moderna. A produção do aço, um material mais resistente à corrosão e mais leve, tornou possível a Revolução Industrial. Outro foi o desenvolvimento dos plásticos, a partir do petróleo, que reduziu o custo de vida e levou ao surgimento da sociedade de consumo. Grande parte da população mundial passou, então, a ter acesso a produtos que tornam mais fácil e confortável nosso cotidiano, como eletrodomésticos, tecidos sintéticos, mobiliário, utensílios domésticos, calçados, materiais de construção, entre outros.

QUEBRANDO RECORDES
Na década de 40, o melhor presente para qualquer jovem era um par de meias de nylon. Sedosas e transparentes, emolduravam as pernas, expostas por saias mais curtas. E o mais importante: o preço era bem menor que o das meias de seda, usadas apenas pelas mulheres ricas. O nylon foi a primeira fibra sintética, desenvolvida originalmente para uso militar na fabricação de paraquedas e coletes. Ao final da II Guerra Mundial, as fibras sintéticas tinham se tornado populares e estavam prontas para revolucionar a indústria da moda. Atualmente, os tecidos sintéticos, como a lycra, a viscose e o poliéster, dominam o mercado de vestuário, roupas íntimas, roupas de banho e acessórios.
Além da mora, as fibras sintéticas vem causando grandes transformações no campo dos esportes. Supermaiôs ajudaram atletas a quebrar vários recordes nas Olimpíadas. Tecidos inteligentes secam mais rápido, protegem contra os raios solares, impedem o desenvolvimento das bactérias associadas ao suor, regulam o calor do corpo.
Mas a associação entre Química e esportes não se limita ao vestuário. Compostos sintéticos são utilizados na confecção de bolas, redes, calçados, instalações e outros equipamentos esportivos, como as pranchas de surf, asasdelta, veleiros, entre outros. Novas técnicas monitoram os parâmetros bioquímicos do atleta, evitando o desgaste excessivo e rastreiam possíveis casos de dopping.

ALDEIA GLOBAL
Dos fios de cobre à fibra ótica e à Internet, o desenvolvimento de novos materiais é responsável pelo enorme avanço nos sistemas de comunicação. Computadores, vídeo-games, televisores, telefones celulares e câmaras digitais compõem o arsenal tecnológico do mundo contemporâneo, no qual a informação chega em tempo real, com nitidez e alta qualidade.
Aparelhos eletrônicos dependem de transistores, circuitos integrados, e técnicas de miniaturização, aprimorados pela Química. Verdadeiros armazéns de energia química que se convertem em energia elétrica, as baterias estão em todos os lugares, como em computadores, reprodutores MP3, telefones celulares e nos inseparáveis controles remotos.
A popularidade do cinema e da fotografia deve-se à contribuição da Química no desenvolvimento de filmes, papéis, soluções de revelação e fixação e meios de gravação e reprodução. Hoje, inovações no campo dos materiais possibilitam a geração de imagens e áudio em alta resolução. Além disso, telas de cristal líquido (LCD), de plasma, filtros de cor, camadas de alinhamento polimérico e painéis plásticos de distribuição de luz permitem o desenvolvimento de monitores e televisores de alta definição.
A Química tornou possível ainda transformar silício e germânio em semicondutores, essenciais para os computadores, eletrônicos e dispositivos de comunicação. Pela manipulação das estruturas moleculares, químicos produzem novos plásticos mais resistentes e flexíveis.

A CAMINHO DO FUTURO
O desenvolvimento da nanotecnologia e de novos materiais abriu grandes perspectivas para a Química. Os nanomateriais, estruturas artificiais em escala molecular, oferecem alta confiabilidade, longevidade, precisão e leveza e já são encontrados nos mais diferentes campos, como a eletrônica, a construção civil e a medicina, entre outros.
Nanopartículas podem melhorar as propriedades terapêuticas dos medicamentos, distribuindo-os com maior eficiência pelo organismo. Biossensores possibilitam um melhor conhecimento dos processos orgânicos. Nanotubos estão presentes no desenvolvimento de produtos eletrônicos mais leves e resistentes. Materiais inteligentes podem ser empregados no desenvolvimento de novas próteses. Membranas purificadoras ampliam a disponibilidade de água potável.
Melhores ferramentas e materiais com origem na nanotecnologia estão trazendo novas técnicas para investigar os fenômenos químicos, melhorar os processos e aumentar a sustentabilidade pela agregação de inteligência a processos e produtos. Assim, será possível fazer mais e melhor com menos matéria-prima.

Feira de Ciências - ENERGIA


OURO NEGRO
Das fogueiras nas cavernas e o surgimento da roda até as plataformas de petróleo e os velozes carros esportivos, a humanidade percorreu um longo caminho na busca de formas mais potentes de energia e de transportes mais velozes. Embora o petróleo tenha sido usado desde a Antiguidade, a perfuração dos primeiros poços comerciais no século XIX significou uma revolução para a humanidade. Desde então, os produtos derivados do petróleo se tornaram indispensáveis para a vida moderna.
Entre os avanços importantes neste campo, figura o desenvolvimento de novas tecnologias para o processamento e refino do óleo cru, bem como para a exploração de petróleo em águas profundas, da qual o Brasil é um dos pioneiros. Catalisadores reduziram a liberação de substâncias tóxicas durante o processo de refino da gasolina. Conversores catalíticos controlam as emissões de monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e de hidrocarbonetos dos automóveis, reduzindo a poluição ambiental. A grande promessa nos dia de hoje é o petróleo do pré-sal , encontrado abaixo dos 7 mil metros de profundidade, principalmente nas bacias de Campos, Santos e no Espírito Santo, um poço mais profundo e com novos desafios para engenheiros e químicos.
O desenvolvimento dos plásticos, a partir do petróleo, revolucionou os transportes, com a substituição de metais, melhorando a eficiência energética. Polímeros especiais introduziram inovações no design, no conforto, na durabilidade e na segurança dos automóveis. Revestem vidros, protegendo contra a ofuscação; estão presentes em airbags e pneus mais resistentes e menos poluentes.

COMBUSTÍVEIS MENOS POLUENTES
Na busca de combustíveis mais baratos e menos poluentes e de reduzir a dependência do petróleo, o Brasil lançou em 1975 o Programa Nacional do Álcool (Proálcool), assumindo a vanguarda no uso de biocombustíveis. Processos químicos inovadores contribuíram para o sucesso do etanol, cuja adição à gasolina hoje é obrigatória. Atualmente, o mercado do álcool combustível encontra-se em franca expansão, principalmente com o desenvolvimento da tecnologia bicombustível, que permite ao motor funcionar com álcool ou gasolina. O Brasil lidera a produção e as vendas desses carros no mundo.
Obtido principalmente de óleos vegetais por meio de tecnologias simples e com preço competitivo, o biodiesel é um combustível derivado de fontes renováveis, assim como o álcool. A cadeia produtiva do biodiesel aproveita o resíduo do bagaço dos vegetais, como a soja, o girassol, o dendê e a mamona, entre outros, e resulta em outros coprodutos, como farelos, capazes de gerar renda. O mesmo processo leva à fabricação de glicerina, que possui diversas aplicações na indústria química.

SEM MEDO DE VOAR
Em 1783, o homem voou pela primeira vez em um balão movido a ar aquecido por uma chama. Começava então a corrida para a conquista dos céus, com o emprego de novos combustíveis, como o hélio e o hidrogênio, no caso dos balões, e derivados de petróleo de alta octanagem para as aeronaves. As viagens espaciais exigiram o desenvolvimento de novos compostos químicos, como propelentes sólidos à base de alumínio e perclorato de amônio como oxidante e aglutinante.
Os avanços na química de materiais levaram ao surgimento de ligas metálicas de alumínio e titânio, permitindo a fabricação de naves mais leves, estáveis em altas temperaturas e resistentes à corrosão. A exploração do espaço exigiu ainda o desenvolvimento de trajes e equipamentos, capazes de proporcionar mobilidade aos astronautas, estabilidade de temperatura e proteção contra a radiação.
Hoje, nanotubos de carbono tem sido usados para reforçar as asas dos aviões. Eles elevam ainda a condutividade elétrica do material em mais de um milhão de vezes, tornando as naves menos sujeitas aos danos causados pelos relâmpagos.

Feira de Ciências - SAÚDE


MEDICAMENTOS PARA TODOS
Foi observando os animais e pelo método da tentativa e erro que o homem pré-histórico descobriu as primeiras ervas medicinais. Atualmente, muitos medicamentos resultam da síntese de princípios ativos de produtos naturais. O quinino obtido da casca da cinchona foi o primeiro antimalárico. A morfina é retirada da resina da papoula. O ácido salicílico -  antecessor da aspirina – é um regulador do amadurecimento dos vegetais. Da vinca rosa, originaram-se os alcalóides anticancerígenos vincristina e vinblastina. Entre os medicamentos derivados de plantas do Brasil, destacam-se a pilocarpina, um antiglaucoma extraído do jaborandi; e o xarope de ipeca, um estimulante do vômito usado em intoxicações.
Um grande avanço no campo da farmacologia foi a síntese química de hormônios presentes naturalmente no corpo humano, como a insulina, o estrogênio e a progesterona, permitindo o tratamento das diabetes e a fabricação de anticoncepcionais.
Outro passo importante foi o surgimento dos primeiros antibacterianos: a sulfa, desenvolvida inicialmente como um corante têxtil, e a penicilina, isolada do fungo Penicillium, que salvou milhares de vidas na Segunda Guerra Mundial. A segunda metade do século XX presenciou o aparecimento dos primeiros antivirais, como o aciclovir contra a herpes e o AZT contra o HIV, bem como das primeiras estatinas, que controlam os níveis de colesterol no sangue, diminuindo o risco de doenças cardiovasculares.
Contudo, a principal conquista no campo da saúde foi o desenvolvimento dos medicamento genéricos – produtos com o esmo princípio ativo, forma farmacêutica e dosagem da droga original de marca –, que possibilitou o acesso das camadas menos favorecidas da população a drogas fundamentais para a manutenção da saúde.

REVOLUÇÃO NA SAÚDE
Nenhuma intervenção médica teve impacto tão profundo na saúde e no bem-estar como a descoberta das vacinas. E a Química esteve presente em cada passo dessa conquista. Substâncias químicas compõem os meios de cultura onde os micro-organismos se desenvolvem. Processos químicos estão envolvidos na atenuação e na inativação de vírus e bactérias. Sais de alumínio, por exemplo, funcionam com adjuvantes, isto é, estimulam o sistema imunológico e intensificam a resposta do organismo à vacinação.
Outra substâncias atuam como estabilizantes, que mantêm a integridade do produto quando exposto à luz, ao calor e à umidade. Há ainda os conservantes, que permitem armazenar várias doses de imunizante em um único frasco, reduzindo o risco de contaminação e aumentando sua vida útil.
Além disso, vacinas, medicamentos e outros produtos consumidos pela população são submetidos a um controle de qualidade rigoroso, que inclui testes físico-químicos variados. Comprimidos e drágeas, por exemplo, passam por exames de dissolução, com o intuito de verificar o local do organismo em que seus componentes se desintegram (estômago ou intestino).

PATRIMÔNIO DO PLANETA
Um dos principais desafios da atualidade é garantir a existência de água doce para a população do planeta. Hoje, cerca de 30 países já enfrentam a escassez de água e a situação tende a piorar. A Química tem desempenhado um papel fundamental nesta crise. Processos químicos estão envolvidos na dessalinização da água do mar, possibilitando seu uso doméstico e na agropecuária.
A Química atua, ainda, no fornecimento de água potável isenta de bactérias e outros cotamitantes nocivos. Substâncias químicas estão presente em cada etapa do tratamento da água, possibilitando a aglomeração de partículas sólidas e sua filtração, bem como a cloração e a fluoretação. O carvão ativado é usado para tirar o mau gosto e o odor indesejado, enquanto outros compostos suavizam a água e removem metais pesados.
Produtos químicos garantem ainda a limpeza dos mais diferentes ambientes, das residências aos hospitais, combatem mofos e fungos e removem manchas. Desinfetantes à base de cloro protegem contra intoxicações em cozinhas, restaurantes e outras instalações de processamento de alimentos. Detergentes removem as gorduras e a sujeira e combatem os germes. Outros componentes conservam móveis e objetos de madeira, couro e metal, amaciam roupas, deixam vidros brilhantes e aromatizam ambientes.

AS LEIS DA ATRAÇÃO
O homem sempre associou a felicidade à beleza e à juventude. Assim, desde a Antiguidade, recorreu a cosméticos, fragrâncias e cremes como armas para aumentar seu poder de sedução. O uso de ungüentos, óleos e incensos perfumados, assim como cremes e loções para a pele, remonta à Índia, à China e ao Oriente Médio. Até mesmo os egípcios mais pobres delineavam os olhos com khol. Chineses pintavam as unhas com goma arábica, gelatina, cera de abelha e ovos e as cores representavam as classes sociais. Gueixas realçavam os lábios com o óleo extraído de pétalas de cártamo. Diversos povos utilizavam henna em tatuagens corporais ou para colorir os cabelos. Muitos destes cosméticos apresentavam componentes tóxicos, como sais de chumbo e cobre.
Inicialmente, os cosméticos tinham origem orgânica ou mineral e eram manipulados de forma empírica. No século XIX, a síntese da uréia – produto com grande potencial hidratante – marcou o início da Química Orgânica moderna e transformou a cosmetologia. A partir daí, moléculas presentes em fontes naturais puderam ser sintetizadas em laboratório.
Atualmente, cosméticos sofisticados ocultam imperfeições e embelezam a face. Uma variedade de cremes, óleos e loções retarda o envelhecimento e protege a pele das agressões do clima. Tinturas e compostos químicos colorem, tratam, alisam ou encaracolam os cabelos. Gotas de perfume envolvem e estimulam os sentidos.

DIAGNÓSTICOS MAIS PRECISOS
Uma área da saúde em que a Química tem importante atuação é a de diagnóstico. Análises químicas trouxeram grandes avanços à medicina. Testes simplificados, como os medidores de glicose no sangue, facilitam o acompanhamento da saúde pessoal. Biossensores permitem o monitoramento diário pelo próprio paciente.
Isótopos radioativos possibilitam a detecção de tumores e de doenças hepáticas e cardiovasculares, entre outras. Contrastes e emulsões especiais contribuíram para a melhoria do diagnóstico por imagem, seja nos exames de raios-X, nas ultrassonografias ou nas sofisticadas varreduras da tomografia e da ressonância magnética nuclear.
A Química é usada na fabricação de grande parte dos dispositivos e equipamentos médicos, encontrados em hospitais e clínicas de saúde, como estetoscópios, seringas, bandagens, tecidos esterilizados, instrumentos cirúrgicos e invólucros para armazenamento de sangue. Fraldas descartáveis contêm polímeros adsorventes, que impedem a inflamação da pele sensível dos bebês.
Materiais avançados permitiram o desenvolvimento de próteses modernas de membros e órgãos, substituição de juntas, lentes de contato, dispositivos auditivos e biomateriais.

Feira de Ciências - ALIMENTOS



 SOLOS MAIS FÉRTEIS
Ao revolver, irrigar, adubar e semear a terra, o homem pré-histórico iniciava sua interferência na Química do solo, em busca de mais alimentos. A revolução agrícola do Neolítico levou ao surgimento de sociedades sedentárias, reunidas em vilarejos, que modificaram radicalmente o ambiente. O desenvolvimento da agricultura possibilitou a ampliação da oferta de alimentos e a domesticação de plantas e animais. Hoje, fertilizantes químicos corrigem deficiências nos solos, aumentando sua produtividade.
Um dos grandes progressos na agricultura ocorreu aqui mesmo no Brasil. Johanna Dobereiner, pesquisadora do Embrapa, descobriu que bactérias, com as da família Rhizobiaceae, eram capazes de transformar o nitrogênio existente no ar em formas que podiam ser absorvidas por plantas e animais. A técnica de fixação biológica do nitrogênio fez com que o Brasil se tornasse uma das maiores potências agrícolas e possibilitou que milhões de pessoas tivessem acesso a alimentos mais baratos e saudáveis.
Outro avanço importante foi o desenvolvimento da técnica de encapsulamento, que permitiu a liberação gradual dos adubos, evitando, assim, o excesso de fertilização, danoso para o ambiente.

A REVOLUÇÃO VERDE
As possibilidades são enormes: plantas com resistência ao frio, à seca ou à salinidade ou capazes de produzir compostos farmacêuticos. Um exemplo é o arroz dourado, bioquimicamente alterado para produzir provitamina A, combatendo a cegueira e outras doenças.
No esforço para produzir alimentos suficientes para nutrir os novos  bilhões de habitantes que surgirão na Terra nos próximos anos, destacam-se os pesticidas, que protegem as plantações dos danos causados por fungos, insetos e outras pragas, bem com destroem mosquitos e os vetores de doenças humanas. Atualmente, a Química dedica-se à síntese de novos compostos, mais econômicos e menos tóxicos para a saúde e o ambiente.
Há milhares de anos, o homem vem domesticando animais e vegetais. Num processo longo e contínuo, sociedades de diferentes regiões geográficas dedicaram-se ao melhoramento de espécies animais e vegetais, atuando sobre a variabilidade pré-existente.
O desenvolvimento das técnicas de engenharia  genética tem permitido a melhoria de espécies vegetais e animais, o que possibilitou o aumento da produção e o surgimento de variedades de maior valor nutritivo. Hoje já se desenvolveu plantas transgênicas resistentes a herbicidas e a pragas. A tecnologia do DNA recombinante vem sendo usada no enriquecimento de vegetais, aumentando, por exemplo, seu valor protéico.

 SABOR COM SAÚDE
A Química tem desempenhado um papel importante na busca por alimentos saudáveis e, ao mesmo tempo, apetitosos. Avanços nas técnicas de fabricação permitiram a criação de alimentos processados e industrializados. Para isso, foi fundamental o desenvolvimento de aditivos, como corantes, estabilizantes e aromatizantes.
O entendimento da bioquímica dos alimentos revolucionou a nutrição, oferecendo soluções para deficiências dietéticas e a desnutrição causada por falta de vitaminas e possibilitando a fabricação dos alimentos enriquecidos. Permitiu ainda o desenvolvimento de compostos protéicos, contribuindo para a qualidade de vida de idosos, esportistas, crianças e pessoas com alergia ou doenças metabólicas.
Outra importante contribuição para a saúde foi a síntese dos adoçantes artificiais, como a sacarina e o aspartame, tornando mais saborosa a alimentação de diabéticos e outras pessoas que precisam controlar a ingestão de açúcar.

 A VARIEDADE NAS PRATELEIRAS
Análises químicas permitem o controle de qualidade dos produtos à venda, mediante testes rápidos que detectam a presença de micróbios contaminantes e evitam epidemias alimentares.
As embalagens também ajudam a preservar os alimentos durante a preparação, o transporte e a venda. Materiais tradicionais, como vidro, papel e metal, vem sendo substituídos por polímeros, como o filme plástico e o PET, que evitam a entrada do oxigênio, umidade e micro-organismos. Recentemente, surgiram as embalagens inteligentes, produzidas a partir de bioplásticos e biossensores, e capazes de sinalizar se o alimento está contaminado ou se está pronto para ser ingerido, indicando seu grau de amadurecimento.
Uma das grandes preocupações da sociedade é a conservação dos alimentos. Ao longo dos tempos, foram empregados diferentes métodos , como a defumação, secagem ao sol, salgamento, fermentação, pasteurização, entre outros. O desenvolvimento dos gases refrigerantes mudou o conceito de preservação, possibilitando o armazenamento por longos períodos e o transporte à longa distância de alimentos frescos, com segurança. Novas tecnologias aumentam o tempo de duração destes produtos nas prateleiras dos mercados, com a secagem a frio (liofilização), o congelamento profundo, a irradiação, o congelamento de alimentos pré-cozidos e o preparo de concentrados líquidos.