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DOZN™ – Avaliador Quantitativo de Química Verde

A ferramenta DOZN™ é uma ferramenta quantitativa, pioneira no setor, que utiliza os 12 princípios da química verde para comparar o grau relativo de sustentabilidade de produtos químicos semelhantes, vias de síntese e processos químicos.  

Resumimos esses 12 Princípios da Química Verde em três categorias principais: otimização do uso de recursos, uso mais eficiente de energia e minimização dos riscos para as pessoas e o meio ambiente. Atualmente, não levamos em conta os impactos do ciclo de vida das matérias-primas (ou seja, extração, pré-processamento e fabricação), mas consideramos os riscos e o uso eficiente desses materiais. Compartilhamos nossos resultados sobre o desempenho dos produtos com nossos clientes, demonstrando como nossos produtos se alinham a cada um dos 12 princípios, bem como às três categorias principais. 

A ferramenta DOZN™ utiliza dados para ajudar nossa empresa e nossos clientes a tomar decisões informadas com o objetivo de reduzir seu impacto ambiental, aumentar a eficiência do uso de produtos químicos e promover a sustentabilidade.

Os 12 princípios dos algoritmos da Química Verde explicados

1. Prevenção

O Princípio 1 orienta uma abordagem abrangente à eficiência de recursos, levando em consideração a relação entre todos os materiais utilizados em um processo (reagentes e auxiliares) e o produto desejado. Outros princípios, como o 2, o 5, o 8, o 9 etc., orientam elementos ou abordagens específicas para a eficiência de recursos. Estamos explorando abordagens que nos permitam ponderar de diversas formas as táticas de gestão de resíduos mais e menos desejáveis.

Enquanto o Princípio 1 se concentra em todos os materiais de entrada, elaboramos nossa abordagem para o Princípio 2 com o objetivo de identificar oportunidades para reduzir a quantidade de reagente utilizada na produção do produto desejado.

Nos Princípios 3, 4 e 5, avaliamos tanto a quantidade quanto a toxicidade dos diversos componentes da síntese química, especificamente matérias-primas, produtos e solventes, conforme detalhado neste documento.

Nossa abordagem para o Princípio 3 consiste em reduzir a quantidade média e a toxicidade das matérias-primas utilizadas por kg de produto. Reconhecemos as diversas formas de toxicidade e alinhamos nossa abordagem ao GHS. Ao nos alinharmos ao GHS, otimizamos tanto a eficiência quanto a relevância global do nosso processo de coleta de dados.

No Princípio 3, nos concentramos no uso de matérias-primas menos tóxicas; no Princípio 4, utilizamos a mesma abordagem baseada no GHS para nos concentrarmos na toxicidade do produto final. Reconhecendo que um processo químico pode gerar vários produtos (“coprodutos”), tomamos o cuidado de considerar a toxicidade dos produtos e coprodutos ao abordarmos esse Princípio.

Aplicamos a abordagem utilizada nos Princípios 3 e 4 para nos concentrarmos na redução da quantidade e da toxicidade dos solventes e outros agentes de separação utilizados por kg de produto.

Estamos desenvolvendo uma estimativa do impacto energético, levando em consideração o tempo durante o qual as etapas de síntese se desviam da pressão e da temperatura ambientes.

Priorizamos o uso de matérias-primas renováveis sempre que possível. Para este Princípio, registramos, no mínimo, se estão sendo utilizadas matérias-primas de origem biológica.

Reconhecemos que cada etapa de derivatização requer reagentes adicionais e pode gerar resíduos. Nossa meta com este Princípio é desenvolver um processo para catalogar as reduções nos resíduos de derivatização, seja diretamente, seja indiretamente.

Nossa meta para este Princípio é desenvolver um processo para catalogar os casos em que o uso de um catalisador reduz o desperdício, seja diretamente, seja indiretamente. O Princípio 9 serve como complemento ao Princípio 2, provavelmente promovendo melhorias na economia atômica por meio da via específica do uso de catalisadores.

Abordamos o Princípio 10 com a consciência de que precisamos levar em conta se um produto é facilmente biodegradável, bem como os riscos associados aos produtos da biodegradação. Por padrão, utilizamos os critérios de risco ambiental do GHS para o produto original e seus produtos de degradação.

No que diz respeito ao Princípio 11, estamos adotando uma abordagem para reconhecer o valor das etapas do processo que incorporam a química analítica de processo, como, por exemplo, análises em tempo real durante o processo para detectar alterações na temperatura ou no pH do processo. Reconhecemos que, quanto mais cedo os desvios em relação ao planejado forem corrigidos, menor será a probabilidade de um processo gerar resíduos adicionais ou causar riscos adicionais.

O objetivo do princípio 12 é reduzir os riscos físicos médios das matérias-primas por kg de produto. Aplicamos os critérios de risco físico do GHS a toda a gama de tipos de risco, tais como explosividade, inflamabilidade, capacidade oxidante e corrosividade.

Estudo de caso: β-amilase

A β-amilase é uma enzima comumente encontrada na batata-doce, que hidrolisa o amido, transformando-o em açúcar. A ferramenta DOZN™ possibilitou a reengenharia do processo de fabricação da β-amilase, transformando-o em um processo energeticamente eficiente, não perigoso e com maior eficiência e rendimento. Com isso, a pontuação DOZN™ foi reduzida de 57 para 1!

Veja a ferramenta DOZN™ em ação e confira o quadro de pontuação calculado para um processo aprimorado de β-amilase.