Engenharia de Processos ou Engenharia de Produto?

A dicotomia é falsa, o mundo mudou - Engenharia de produto merece mais atenção - ABEQ

Olá, leitoras e leitores. Neste começo de 2021, enquanto escrevo este texto Joe Biden toma posse como o 46º presidente dos EUA. Antes disso, o Exército de Brancaleone invadiu o Capitólio, mas “deu ruim” para eles.

A vacinação contra Covid-19 finalmente começou no Brasil, com o Febeapá (Festival de Besteira que Assola o País) a que tristemente nos acostumamos, e estamos longe de ter garantidas doses para todos os brasileiros.

Ficamos os que podem praticando o distanciamento social, mas os mais de 2 mil mortos por dia mostram que o Brasil sucumbe. Os que ainda me acompanham nestas mal digitadas linhas não querem clipping da tragédia cotidiana, mas temas de interesse dos engenheiros e demais profissionais da indústria química.

O tema deste texto é a falsa oposição que há na Engenharia Química entre engenheiro (ou engenharia) de processos e engenheiro (ou engenharia) de produto.

Tradicionalmente, quem cursasse engenharia química e fosse trabalhar na indústria química seria contratado como engenheiro de processos. Ainda é um cargo bem comum para engenheiros químicos. O principal tema dos cursos de Engenharia Química é processos químicos, e eu mesmo ministro uma disciplina chamada Desenvolvimento de Processos Químicos.

A Engenharia Química surgiu a partir do conceito de operações unitárias, o que também pode ser entendido como uma conceptualização de processos químicos, inicialmente por uma abordagem bem prática – a das operações unitárias.

A partir da década de 50 do século XX, o conceito de Fenômenos de Transporte impôs uma abordagem mais científica, com uso intenso de Cálculo Diferencial e Integral e conceitos de Física (Fluidodinâmica em especial). A Biotecnologia, a partir dos anos 70, e a computação nos anos 80 mudaram bastante o currículo dos cursos de Engenharia Química, mas a ênfase nos processos químicos permaneceu.

No Brasil, as mudanças aconteceram com mais ou menos uma década de atraso. Nos primeiros anos deste século, emergiu o paradigma da engenharia de produto químico. Os currículos no Brasil, ou a organização dos departamentos de Engenharia Química das universidades, ainda não incorporaram a mudança.

Faz, ou fazia, todo sentido estruturar a Engenharia Química em termos de processos químicos quando o desafio do mundo era produzir os insumos ou intermediários químicos em quantidade suficiente para atender à demanda.

Se considerarmos soda cáustica, etanol, fenol, etileno, ácido nítrico ou sulfato de sódio, a especificação é a pureza, “não precisa olhar” para o produto (se o produto é um material particulado, a história sempre foi mais complicada, mas eu estaria puxando a sardinha para o meu lado, continuemos).

Uma fábrica grande, idealmente rodando em modo contínuo, produzindo sempre a mesma coisa, tem seu foco na eficiência dos equipamentos, na economia de energia ou água.

Há poucas décadas, quem fosse comprar bolacha (ou biscoito, não quero confusão) no mercado, poderia escolher três ou quatro tipos – água e sal, água, maizena e champanhe – de um ou dois fabricantes predominantes naquela região.

Depois surgiram o wafer, cookies, bolacha recheada. Hoje, no corredor de bolachas e biscoitos há dezenas de opções de cinco ou mais fabricantes. Com os produtos químicos aconteceu algo análogo, os fundamentos se consolidaram, destilação, catálise, fermentação são práticas dominadas.

Mas as indústrias químicas formulam, ou seja, misturam várias substâncias ou mudam a forma do produto (partículas, gel, espuma, líquidos de diferentes viscosidades) para entregar um desempenho específico. O foco está no cliente, na aplicação, no produto.

No entanto, não há uma dicotomia (oposição entre duas coisas) entre engenharia de processos e engenharia de produto. O produto sempre foi o objetivo final. Ocorre que quando o produto é uma especialidade química ou uma formulação, produto é mais do que processo.

O produtor de etanol não é apaixonado por destilação, mas não há como produzir etanol puro e com preço competitivo sem ser muito competente na destilação. Contudo, se o produto for o biocida da torre de resfriamento da destilaria de etanol, ser eficiente em destilação pode até ajudar, mas é a formulação que garante a eficácia do produto.

Engenharia de produto químico é um passo adiante, consequência natural do desenvolvimento tecnológico, que normalmente parte do pressuposto de que os processos químicos associados – conformação, reação, purificação – estão maduros.

Produtos químicos complexos, em geral, têm como etapas finais de produção alguma formulação, cujo desempenho está ligado à forma e ao tamanho dos equipamentos nos quais são realizados (Wintermantel, 1999).

O projeto do produto químico pode ser idealizado em quatro etapas. A primeira é identificar o que os clientes precisam. A segunda é inventar ideias – normalmente muitas ideias – que podem potencialmente preencher essa necessidade.

A terceira etapa do projeto de produto é selecionar as melhores ideias para desenvolvimento posterior. Uma vez concluído esse processo, passa-se à quarta etapa, o modo de fabricação do produto. Observe que esta quarta etapa inclui todas as etapas do projeto de processos químicos, tradicionalmente ensinado nos cursos de Engenharia Química (Cussler e Wei, 2003).

Os engenheiros químicos precisam se reinventar para atender às demandas do ambiente industrial atual. Os conceitos centrais da disciplina (operações unitárias, transferência de calor e massa, equilíbrio, termodinâmica, etc.) permanecem altamente relevantes, e uma evolução em vez de uma revolução deve ser buscada.

A Engenharia Química tem tradicionalmente focado na síntese, projeto, otimização, operação e controle de processos que resultam na transformação de matéria-prima em produtos úteis. Essas preocupações permanecem altamente significativas do ponto de vista industrial. Além disso, as habilidades de engenharia química são variadas e versáteis, permitindo enfrentar uma ampla gama de problemas encontrados em diversos setores industriais.

As modernas indústrias de processos químicos demandam não apenas o desenvolvimento de novos conceitos e ferramentas, mas também uma mudança no uso em que as habilidades de engenharia química são aplicadas.

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As empresas de processos químicos e, portanto, os engenheiros químicos, têm que lidar com uma ampla gama de produtos além das commodities químicas, que podem ser classificadas em seis categorias:

  • (1) especialidades químicas,
  • (2) produtos formulados,
  • (3) conceitos de base biológica,
  • (4) dispositivos
  • (5) produtos químicos virtuais,
  • (6) bens de consumo baseados em tecnologia (Costa, Moggridge e Saraiva, 2006).

Especialidades químicas são compostos puros que, ao contrário dos produtos químicos básicos, são produzidos em pequenas quantidades (normalmente menos de mil toneladas por ano), em bateladas, e são vendidos com base em um benefício ou função específica.

A evolução de commodities para especialidades tem sido uma tendência duradoura entre as indústrias de processos químicos desde meados do século XX. No entanto, a mudança na atividade da indústria química desde a última década daquele século anos é mais extensa do que uma mudança de commodities químicas para especialidades químicas.

Produtos formulados, como cosméticos e produtos alimentícios, são hoje boa parte do negócio. Esses produtos podem ser definidos como sistemas combinados (normalmente com 4 a 50 componentes) projetados para atender aos requisitos de uso final.

Muitas vezes são multifuncionais, porque realizam mais do que uma função valorizada pelo cliente, e microestruturados, uma vez que seu valor deriva significativamente de sua microestrutura.

Conceitos de base biológica, incluindo biomateriais inovadores, como próteses, medicamentos e nutracêuticos, aumentaram em importância nas indústrias de processos químicos com o aumento das preocupações com saúde e bem-estar. O escopo do setor também se ampliou para incorporar produtos que não são compostos puros.

Dispositivos que realizam uma transformação física ou química, como um dispositivo eletrolítico usado para converter sal em desinfetante clorado para piscinas, e produtos químicos virtuais são o foco de um número cada vez maior de empresas.

Produtos como post-its são bens de consumo cuja funcionalidade é fornecida por uma tecnologia química ou física.

Este tipo de produto proporciona uma extensão promissora e vantajosa das atividades das indústrias de processos químicos (Costa, Moggridge e Saraiva, 2006). A tabela 1 resume as diferentes categorias de produtos.

Química e Derivados - Engenharia de Processos ou Engenharia de Produto? A dicotomia é falsa, o mundo mudou ©QD Foto: iStockPhoto
Tabela – Categorias de Produtos Químicos

O ensino de Engenharia Química naturalmente deve se modificar para incorporar os conceitos de engenharia de produto. Cussler e Wei (2003) listaram alguns pontos. As disciplinas de Química devem tratar também de substâncias iônicas e polímeros.

O uso de softwares deve ser mais intenso desde os primeiros anos. Modelagem molecular e fluidodinâmica computacional são de grande valia no projeto de produtos. Destilação e absorção devem perder espaço para cristalização e adsorção, dado que moléculas complexas degradam quando aquecidas a temperaturas próximas às temperaturas de transição de fase.

Engenharia de reações químicas deve enfatizar bateladas isotérmicas e reações de batelada alimentada. Processos em batelada e suas particularidades, destilação e controle, por exemplo, precisam de mais espaço na grade curricular.

O empreendedorismo também precisa ser incorporado. As relações de trabalho mudaram e as grandes empresas empregam cada vez menos. Ao mesmo tempo, com a maturação dos conceitos tradicionais da Engenharia Química, é natural que as empresas precisem mais de consultoria desses tópicos do que empregados dedicados a eles.

Os outros produtos químicos que não os intermediários tradicionais têm sua produção menos intensiva em capital, e escalas de litros não são incomuns. Haveria, portanto, espaço e demanda para empreendedores.

Também a pesquisa e a pós-graduação precisam ser modificar. Se a demanda da sociedade é por soluções para problemas de energia, meio ambiente ou necessidades específicas de consumo, que demandam o uso simultâneo de diferentes competências da Engenharia Química, talvez não faça mais sentido que as áreas de pesquisa ainda estejam estruturadas como as disciplinas tradicionais. Aliás, as disciplinas, de graduação e pós-graduação, poderiam integrar conceitos ainda transmitidos de forma rígida e hierárquica.

Todo esse ‘por fazer’ é nacional. No resto do mundo já é assim (os artigos citados aqui são de 20 anos atrás). Problemas atuais mostram que o pensamento hierarquizado e a produção verticalizada são obsoletos, arcaicos.

A vacina mais eficiente para Covid-19 é produzida por uma empresa americana (Pfizer) a partir do desenvolvimento de uma empresa alemã (BioNTech) fundada por turcos (prof. Ugur Sahin e dr. Özlem Türeci), utilizando substâncias produzidas na China, a partir das ideias, desprezadas quando elaboradas, de uma cientista húngara (Katalin Karikó).

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Referências

  • Costa R, Moggridge GD, Saraiva P. M. Chemical Product Engineering: An Emerging Paradigm Within Chemical Engineering, AIChE Journal, Vol. 52, No. 6, pp 1976-1986, 2006.
  • Cussler EL, Wei J. Chemical product engineering. AIChE J. 2003; 49:1072-1075.
  • Wintermantel, K. Process and product engineering – achievements, present and future challenges. Chemical Engineering Science 54 (1999) 1601-1620
Química e Derivados - André Bernardo é Engenheiro Químico
André Bernardo é Engenheiro Químico

O AUTOR

André Bernardo é Engenheiro Químico formado na Escola Politécnica da USP, com mestrado em Desenvolvimento de Processos Biotecnológicos pela Faculdade de Engenharia Química da Unicamp e Doutorado em Engenharia Química pela UFSCar.

Trabalhou no Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) e em diferentes indústrias químicas. Atualmente é professor do departamento de Engenharia Química da UFSCar.

Contato: [email protected]

 

Química e Derivados -

ABEQ

A Associação Brasileira de Engenharia Química (ABEQ) é uma entidade sem fins lucrativos que congrega profissionais e empresas interessadas no desenvolvimento da Engenharia Química no Brasil.

É filiada à Confederação Interamericana de Engenharia Química. Seu Conselho Superior, Diretoria e Diretoria das Seções Regionais são eleitos pelos associados a cada dois anos.

Mais informações: https://www.abeq.org.br/

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