Para onde vai a Engenharia Química? ABEQ

Olá, leitoras e leitores. No dia 20 de setembro, comemoramos o dia do Engenheiro Químico.

Se tomarmos como marco inicial da nossa profissão a carta de George E. Davis ao editor da revista Chemical News na qual ele definia a Engenharia Química e a necessidade da profissão em 1880, temos 140 anos de história. Para onde vai a Engenharia e os Engenheiros Químicos?

O habitat do engenheiro é a indústria – do engenheiro mecânico, a indústria mecânica; do engenheiro civil, a indústria de construção civil.

O Engenheiro Químico tem lugar na Indústria Química. Mas, para onde vai a Indústria Química?

Artigo de Budde e colaboradores (2020), intitulado The state of the chemical industry – it is getting more complex (O estado da indústria química – está ficando mais complexo), da McKinsey, dá algumas pistas ao apontar três tendências:

1. Sustentabilidade: a intensidade da atividade (econômica) humana resultou em algumas questões referentes à ecologia, como a mudança climática, escassez de água, redução da biodiversidade.

“O debate atual sobre a reciclagem de plásticos deixa isso claro: a melhor forma de reaproveitar o material é antes de tudo o não uso. Qualquer aplicação séria da Economia Circular provavelmente afetará negativamente o crescimento da demanda geral por produtos químicos, dependendo da exposição do portfólio de produtos de cada empresa. Além disso, a eletrificação global pode inflar o preço da energia (pelo menos em algumas regiões), tornando a produção de objetos físicos mais cara – reduzindo assim a demanda”.

2. Geopolítica e demografia: Há 50 anos, China e Índia respondiam por menos de 10% do PIB mundial, enquanto que os países ocidentais e o Japão respondiam por mais de 80%.

Hoje, só a China tem mais de 30% da oferta e da demanda de produtos químicos, e em breve pode chegar a 40%.

Essa mudança radical impõe desafios crescentes para os países e empresas ocidentais. “(…) será particularmente desafiador para as empresas ocidentais, que podem se ver parcialmente excluídas dos mercados de crescimento do Leste. Por outro lado, a exclusão de empresas orientais dos mercados ocidentais também está em alta”.

3. Tecnologia: historicamente, a indústria química é um adotante tardio de novas tecnologias, pois a intensidade de capital necessária tem sido uma barreira natural a novos competidores.

Mas a extrapolação do futuro a partir do comportamento passado pode ser perigosa, pois as mudanças tecnológicas atuais têm mudado radicalmente o mundo e algumas indústrias perdem relevância, apesar da barreira do capital persistir. A indústria automobilística é um exemplo interessante.

Marin (2017) também ajuda a entender o contexto da Indústria e da Engenharia Química com algumas informações.

As vendas da Indústria Química no mundo devem ir de 3,5 trilhões de euros em 2015 para 6,3 trilhões de euros em 2030, com aumento da importância relativa de China (de 39,9% para 44%), América Latina (de 3,8% para 5,0%) e Europa fora da zona do Euro (de 2,7% para 3,3%).

O investimento em P&D da indústria química na zona do Euro foi de 7,2 bilhões para 9,1 bilhões de euros por ano, mas diminuiu proporcionalmente de 2,6% para 1,8% das vendas.

As bolsas de Engenharia Química do EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council, ou Conselho de Pesquisa de Engenharia e Ciências Físicas) do Reino Unido ajudam a entender para onde aponta a pesquisa: projetos em Bioenergia receberam 14,4 milhões de libras em bolsas; Fluidos Complexos e reologia, 17,1 milhões; Hidrogênio e vetores de energia alternativa, 11, 6 milhões; Captura e estocagem de carbono, 7,7 milhões, de um total de 58,4 milhões de libras.

Química e Derivados - Para onde vai a Engenharia Química? ABEQ ©QD foto: iStockPhoto

Figura 1 – Emissão de CO2 de diferentes países (adaptado de Budde, 2020).

Até 70% das moléculas da Indústria Química europeia fornecidas aos clientes industriais ou finais podem ser recirculadas, utilizando cinco ciclos, como mostra a Figura 2.

Ainda, poderia haver uma redução de 37% de toda energia consumida na Europa, cerca de 425 milhões de toneladas de petróleo equivalentes, se os preceitos de Economia Circular fossem completamente adotados (Marin, 2017). Seriam três os caminhos de transição:

• Economia circular e matéria-prima de biomassa: reutilização de fluxos de resíduos (por exemplo, CO2 das indústrias de aço e resíduos de plástico) e aplicação de biomassa como matéria-prima e fonte de calor.

• Eficiência energética e eletrificação: continuação do programa de redução de energia e aproveitamento da energia elétrica gerada com o mínimo de carbono.

• Armazenamento máximo de CO2: aplicação em grande escala de CCS (Captura e Armazenamento de Carbono) e CCU (Captura e Utilização de Carbono)

A estocagem de energia pode ter grande avanço com o uso de nanomateriais bidimensionais, como o grafeno, para criar e imprimir (manufatura aditiva) baterias, o que poderia levar a baterias mais eficientes, com ciclos de até 5 mil recargas.

A demanda por combustíveis de transporte vai continuar aumentando, devido ao crescimento econômico continuado, especialmente nos países em desenvolvimento.

Não necessariamente carros, mas aviões e caminhões para o transporte de bens e mercadorias. Ao mesmo tempo, o aumento da produção de energia renovável não tem aumentado no mesmo ritmo da demanda.

A conclusão provável é que a demanda por combustíveis fósseis continuará a aumentar em um mundo cada vez mais consciente dos impactos da emissão de gás carbônico na sustentabilidade do planeta.

Soluções de fim de linha como equipamentos para a captura de gás carbônico e a retenção de material particulado serão cada vez mais requeridos.

Catalisadores mais eficientes para a produção de combustíveis (fósseis e renováveis), bem como para depurar os gases de combustão (Westmorland e McCabe, 2018).

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Figura 2 – A Economia Circular mantém os produtos na sua utilidade e no seu valor mais alto (adaptado de Marin, 2017)

O Ensino de Engenharia Química

Grossmann (2017) tratou das tendências e desafios na educação de Engenharia Química sob a perspectiva dos EUA. Minha experiência pessoal sugere que muitos dos seus pontos são válidos também para o Brasil.

Segundo ele, há uma migração dos cursos para enfatizar em demasia as áreas de biotecnologia e nanotecnologia, mesmo que a demanda da indústria ainda seja por conhecimentos mais tradicionais de Engenharia Química, como Operações Unitárias e Cálculo de Reatores.

Biotecnologia (há mais tempo) e nanotecnologia são áreas “quentes” dos cursos de Engenharia Química: 50% dos cursos de Engenharia Química dos EUA mudaram seus nomes para algo como Chemical and Biomolecular Engineering e Chemical and Biological Engineering.

Os pesquisadores tendem a migrar suas publicações de revistas de Engenharia Química, com fator de impacto em torno de 2,2 para revistas de Ciência com fatores de impacto maiores do que 20.

Há uma ênfase crescente em Ciência nos Departamentos de Engenharia Química, com cada vez mais professores não Engenheiros Químicos.

E aumento de abordagem multidisciplinar. Há cada vez menos ênfase em fundamentos de Engenharia Química. Menos disciplinas de fenômenos de transporte, um único semestre de termodinâmica (1ª e 2ª leis, equilíbrios de fase e químico).

As disciplinas de projeto de processos têm sido frequentemente terceirizadas para engenheiros aposentados da indústria; vários cursos dos EUA não têm mais disciplinas de controle de processos.

Contudo, uma pesquisa com 93 respostas de pessoas da indústria (49% da produção, 22% da engenharia e 29% de P&D), ao pontuarem a importância (de 1, menos importante, a 5, mais importante) do tipo de conhecimento necessário aos novos contratados, deram nota 4,6 ao conhecimento tradicional do Engenheiro Químico (operações unitárias, fenômeno de transportes, termodinâmica); nota 4,0 a engenharia de reações, cinética, análise e otimização, modelagem e simulação de processos; nota 3,0 a ciência de materiais; 2,0 para biotecnologia e ciências da vida; 1,8 para nanotecnologia e suas aplicações.

A Dow nos EUA demonstrou preocupação com a ênfase em biotecnologia dos cursos de Engenharia Química naquele país, pois contrata de 75 a 100 doutores por ano, cujas competências devem ser em Química, Engenharia Química, Mecânica e de Materiais, armazenagem de energia, materiais eletrônicos.

Quando se avalia a competência do corpo docente dos cursos de Engenharia Química, professores eméritos e titulares são mais fortes em operações unitárias e professores assistentes e associados são mais fortes em biotecnologia.

Os cursos de Engenharia Química dos EUA sofrem um tsunami de biotecnologia. Em 2010, foram publicados três vezes mais artigos em biotecnologia ou engenharia bioquímica do que em fundamentos de engenharia química.

Esse “biotsunami” se inicia no financiamento crescente das agências governamentais de fomento a pesquisa em temas relacionados à biotecnologia, que direciona cada vez mais os professores e suas pesquisas para essa área.

O ensino acaba sendo muito influenciado pelo tema, afetando os alunos, que serão a nova força de trabalho.

O autor conclui sobre o ensino de Engenharia Química que é necessária maior interação com a indústria sob o risco de se tornar irrelevante; manter o núcleo do conhecimento em Engenharia Química, enfatizando os fundamentos que são o conhecimento de longa duração (sempre necessários).

Ainda, o currículo deve ser modernizado e flexibilizado, aumentando a exposição dos alunos ao nível molecular, à energia (alternativa/renovável), questões de sustentabilidade e às novas tecnologias de processo.

Deve-se introduzir o projeto do produto como complemento do projeto do processo, e aumentar o vínculo com outros setores industriais, como farmacêutico e eletrônico.

Ainda, os alunos devem estudar aspectos do negócio, como planejamento da produção.

Bio e nanotecnologia são importantes, mas não devem ser dominantes.

Há uma importância crescente da Engenharia Ambiental que requer mais Engenharia Química (eficiência no uso de água, controle de poluição etc.) e não pode ficar sob a guarda exclusiva da Engenharia Civil.

Palavras finais

Química e Derivados -
André Bernardo é Engenheiro Químico formado na Escola Politécnica da USP

Algumas mudanças ainda incipientes podem mudar radicalmente as coisas que hoje estão fora do nosso radar.

Por exemplo, se os carros passarem a ser autônomos, controlados por Inteligência Artificial, esperam-se muito menos acidentes.

Os carros poderão ser feitos de materiais menos resistentes a impacto, como plásticos, tornando-se mais leves e consumindo menos energia.

Mudariam radicalmente demanda e cadeia de suprimentos de matérias-primas críticas, como minério de ferro e petróleo (biomassa?).

É provável que a Engenharia Química mantenha sua base sólida em transporte, termodinâmica e cinética, mas haverá ainda mais aplicações desta poderosa profissão.

O que deve mudar são quais especializações irão existir e prosperar, e como iremos adotar novas práticas mais rapidamente sem deixar que a tradição nos impeça de evoluir.

Uma profissão não pode ser uma seção isolada de conhecimento.

Em vez disso, deve ser transdisciplinar, um núcleo sem fronteiras de especialização, expandindo e colaborando para ser mais eficaz (Westmorland e McCabe, 2018).

Referências

F Budde, O Ezekoye, T Hundertmark, A Kleihttps. The state of the chemical industry—it is getting more complex.Publicado em 10 de novembro de 2020. Disponível em ://www.mckinsey.com/industries/chemicals/our-insights/the-state-of-the-chemical-industry-it-is-getting-more-complex

GB Marin. Trends and Challenges in Chemical Engineering Research. World Congress of Chemical Engineering, 2017.

I Grossmann. Trends and Challenges in Chemical Engineering Education US Perspective. World Congress of Chemical Engineering, 2017.

P Westmorland, C McCabe. Revisiting the future of Chemical Engineering. CEP, October 2018, 26-38.

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/

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: abernardo@ufscar.br

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