Introdução do Ensino da Química Verde, como Suporte da Sustentabilidade, no Ensino Secundário (Programa Escolher Ciência - Ciência Viva, PEC 123, 2013 - 2014)
O Projeto
Introdução
Cerca dos anos noventa do século XX, reconheceu-se que a produção de produtos químicos a grande escala pela Indústria Química, e a sua utilização alargada pela restante indústria e pela sociedade em globo, provocavam uma dispersão intensa de poluentes e a produção de grandes quantidades de resíduos, que exerciam efeitos deletérios variados no ambiente e na saúde humana e ecológica; e que, sendo aquela indústria uma actividade indispensável na civilização industrial, a prática industrial da química tinha de ser mudada para que a Indústria Química pudesse passar a proteger o Ambiente e suportar proactivamente o Desenvolvimento Sustentável. Foi neste contexto e com este objectivo global que, no início da última década do século passado, surgiu a Química Verde [1,2].
Os objetivos básicos da Química Verde (QV) foram definidos nos doze princípios da Química Verde, de natureza qualitativa, definidos por Anastas & Warner [1]. O seu objetivo é minimizar o impacto da atividade química na saúde humana e no ambiente, sem comprometer o progresso da química – são um guia para o desenvolvimento de produtos e processos intrinsecamente benignos.
Uma revisão recente dos recursos disponíveis para o ensino da química [3], em que os trabalhos desenvolvidos pela equipa que propõe este projeto foram citados, releva a importância que a introdução destes princípios adquiriram na entrada da QV nos currículos de química. Uma forma de incorporar a QV no ensino da química, incluindo os Doze Princípios da QV, como sugerido por Braun [4], é através de atividades laboratoriais que permitem aos estudantes experienciar diretamente, por exemplo: (i) a importância de reduzir ou eliminar a utilização ou produção de substâncias que envolvam riscos para a saúde ou ambiente; e (ii) e a vantagem de aplicar proactivamente os conceitos de prevenção de resíduos ou de economia atómica que aparecem nos primeiros dois dos Doze Princípios, que são os princípios programáticos básicos da química na QV [5,6].
A realização a microescala no ensino é aconselhável, pois os tempos de reação são reduzidos, bem como as quantidades de reagentes usados e os resíduos produzidos, o que reduz custos [7]. Por outro lado a redução da escala aumenta a segurança já que a exposição é reduzida. No entanto, a QV tem um alcance maior do que a microescala – esta, por si só, não elimina os riscos existentes, só os reduz.
Uma análise da literatura sobre a pedagogia da QV [8] mostra que o principal objetivo do ensino da química, segundo este novo paradigma, é preparar os alunos, futuros cidadãos, para compreender e contribuir para o Desenvolvimento Sustentável – um objetivo razoável e aliciante, não só porque a QV é um veículo privilegiado para a aquisição de uma visão integrada da química com o meio ambiente e a economia, mas também porque pode contribuir para que se possa eliminar a visão negativista de muitos cidadãos sobre a química. Por exemplo, Hjeresen [9] refere a importância de usar a QV para envolver os jovens na preservação de um planeta saudável para as gerações futuras – ligando explicitamente o respetivo ensino à promoção do Desenvolvimento Sustentável. Também, Braun et al [10] referem que, com a inclusão da QV no ensino da Química desde o Ensino Básico, os alunos de todas as áreas, e não apenas os de ciências, terão oportunidades adicionais para relacionar a química com o mundo real. Para além disso, mesmo que muitos destes estudantes não venham a ser químicos, virão a ser profissionais que podem utilizar a QV e outras práticas sustentáveis a nível científico, técnico, ético, político, ou económico – até porque poderão fazê-lo mesmo como simples cidadãos [11]. Por outro lado, os profissionais que vão ser futuros químicos e engenheiros químicos têm de ser equipados com as ferramentas necessárias para suportar e promover proactivamente a Sustentabilidade – ou, mais pragmaticamente, devem estar preparados para vencer as barreiras que as indústrias enfrentam/enfrentarão para se adaptarem aos novos tipos de atividades e mercados criados pelo Desenvolvimento Sustentável.
A inclusão da QV no processo de ensino-aprendizagem implica desafios para os professores, de todos os níveis de ensino, que têm de incorporar no seu ensino novos conceitos e objetivos verdes. Deste modo os alunos poderão desenvolver uma visão inovadora da Química, mais otimista do que a que tem a sociedade atual, sem comprometer a integridade do conhecimento químico [12]. Por outro lado pode também potenciar o desenvolvimento de competências “verdes” [13], cada vez mais importantes no campo do emprego.
Os objetivos básicos da Química Verde (QV) foram definidos nos doze princípios da Química Verde, de natureza qualitativa, definidos por Anastas & Warner [1]. O seu objetivo é minimizar o impacto da atividade química na saúde humana e no ambiente, sem comprometer o progresso da química – são um guia para o desenvolvimento de produtos e processos intrinsecamente benignos.
Uma revisão recente dos recursos disponíveis para o ensino da química [3], em que os trabalhos desenvolvidos pela equipa que propõe este projeto foram citados, releva a importância que a introdução destes princípios adquiriram na entrada da QV nos currículos de química. Uma forma de incorporar a QV no ensino da química, incluindo os Doze Princípios da QV, como sugerido por Braun [4], é através de atividades laboratoriais que permitem aos estudantes experienciar diretamente, por exemplo: (i) a importância de reduzir ou eliminar a utilização ou produção de substâncias que envolvam riscos para a saúde ou ambiente; e (ii) e a vantagem de aplicar proactivamente os conceitos de prevenção de resíduos ou de economia atómica que aparecem nos primeiros dois dos Doze Princípios, que são os princípios programáticos básicos da química na QV [5,6].
A realização a microescala no ensino é aconselhável, pois os tempos de reação são reduzidos, bem como as quantidades de reagentes usados e os resíduos produzidos, o que reduz custos [7]. Por outro lado a redução da escala aumenta a segurança já que a exposição é reduzida. No entanto, a QV tem um alcance maior do que a microescala – esta, por si só, não elimina os riscos existentes, só os reduz.
Uma análise da literatura sobre a pedagogia da QV [8] mostra que o principal objetivo do ensino da química, segundo este novo paradigma, é preparar os alunos, futuros cidadãos, para compreender e contribuir para o Desenvolvimento Sustentável – um objetivo razoável e aliciante, não só porque a QV é um veículo privilegiado para a aquisição de uma visão integrada da química com o meio ambiente e a economia, mas também porque pode contribuir para que se possa eliminar a visão negativista de muitos cidadãos sobre a química. Por exemplo, Hjeresen [9] refere a importância de usar a QV para envolver os jovens na preservação de um planeta saudável para as gerações futuras – ligando explicitamente o respetivo ensino à promoção do Desenvolvimento Sustentável. Também, Braun et al [10] referem que, com a inclusão da QV no ensino da Química desde o Ensino Básico, os alunos de todas as áreas, e não apenas os de ciências, terão oportunidades adicionais para relacionar a química com o mundo real. Para além disso, mesmo que muitos destes estudantes não venham a ser químicos, virão a ser profissionais que podem utilizar a QV e outras práticas sustentáveis a nível científico, técnico, ético, político, ou económico – até porque poderão fazê-lo mesmo como simples cidadãos [11]. Por outro lado, os profissionais que vão ser futuros químicos e engenheiros químicos têm de ser equipados com as ferramentas necessárias para suportar e promover proactivamente a Sustentabilidade – ou, mais pragmaticamente, devem estar preparados para vencer as barreiras que as indústrias enfrentam/enfrentarão para se adaptarem aos novos tipos de atividades e mercados criados pelo Desenvolvimento Sustentável.
A inclusão da QV no processo de ensino-aprendizagem implica desafios para os professores, de todos os níveis de ensino, que têm de incorporar no seu ensino novos conceitos e objetivos verdes. Deste modo os alunos poderão desenvolver uma visão inovadora da Química, mais otimista do que a que tem a sociedade atual, sem comprometer a integridade do conhecimento químico [12]. Por outro lado pode também potenciar o desenvolvimento de competências “verdes” [13], cada vez mais importantes no campo do emprego.
Objetivos
Este projeto tem como objetivo principal introduzir o ensino da QV no ensino da química em escolas do ensino secundário, a nível do 12º ano de Química e dos cursos profissionais com componentes de Química, através da realização de trabalho laboratorial com uma metodologia que privilegie o desenvolvimento de competências “verdes” e suporte uma melhor compreensão do Desenvolvimento Sustentável.
Mais concretamente, os objetivos visados incluem:
- Promover a divulgação da Química Verde na comunidade educativa, como uma vertente fundamental para o Desenvolvimento Sustentável.
- Contribuir para uma pedagogia de poupança de recursos, nomeadamente de água e energia.
- Contribuir para reduzir a produção, nas escolas, de resíduos especialmente os que apresentam riscos para o ambiente e evitar, através do reconhecimento desses riscos, que sejam lançados no ambiente.
- Aumentar o interesse pela química.
- Promover um olhar mais realista sobre a química, sua importância societal e necessidade de mudanças de paradigma na sua implementação.
Bem como os seguintes, mais laterais:
-Aumentar a compreensão dos alunos e dos professores acerca da investigação científica.
- Promover o desenvolvimento de competências investigativas nos alunos.
-Aumentar a colaboração entre professores, alunos e os centros de investigação em termos de longo prazo.
Mais concretamente, os objetivos visados incluem:
- Promover a divulgação da Química Verde na comunidade educativa, como uma vertente fundamental para o Desenvolvimento Sustentável.
- Contribuir para uma pedagogia de poupança de recursos, nomeadamente de água e energia.
- Contribuir para reduzir a produção, nas escolas, de resíduos especialmente os que apresentam riscos para o ambiente e evitar, através do reconhecimento desses riscos, que sejam lançados no ambiente.
- Aumentar o interesse pela química.
- Promover um olhar mais realista sobre a química, sua importância societal e necessidade de mudanças de paradigma na sua implementação.
Bem como os seguintes, mais laterais:
-Aumentar a compreensão dos alunos e dos professores acerca da investigação científica.
- Promover o desenvolvimento de competências investigativas nos alunos.
-Aumentar a colaboração entre professores, alunos e os centros de investigação em termos de longo prazo.
Caracterização do projeto
O projeto consiste na realização, em cada escola parceira, de atividades laboratoriais (sínteses) previstas nos programas, mas introduzindo alterações nos protocolos experimentais de modo a aumentar a sua verdura química. A avaliação da verdura antes e depois das alterações introduzidas e a utilização de métricas de avaliação permite aos alunos familiarizarem-se com os Doze Princípios da QV e ganharem experiência na consideração de aspetos que podem ser alterados para aumentar a verdura de reações químicas.
Os alunos realizam as atividades laboratoriais apoiados por elementos da equipa. As atividades serão realizadas nos tempos de aula destinadas a aulas práticas com a presença e colaboração do professor da escola responsável pela disciplina. Esta colaboração é importante para permitir a sustentabilidade do projeto, contribuindo para que este projeto possa ter continuidade para além do limite temporal nele definido (aos professores das turmas serão fornecidos recursos para permitir a sua inserção e colaboração no projeto). Foram escolhidas atividades que envolvam sínteses atendendo a que: (i) as reações de síntese são o âmago da química do mundo real, nomeadamente da química real praticada pela Indústria Química e que lhe aporta os lucros que resultam do valor acrescentado dos produtos químicos ao longo das cadeias de fabrico; e (ii) são mais adequadas ao desenvolvimento de estratégias que permitam uma melhor compreensão da QV e sua aplicação à realidade da prática da Química.
Os alunos realizam as atividades laboratoriais apoiados por elementos da equipa. As atividades serão realizadas nos tempos de aula destinadas a aulas práticas com a presença e colaboração do professor da escola responsável pela disciplina. Esta colaboração é importante para permitir a sustentabilidade do projeto, contribuindo para que este projeto possa ter continuidade para além do limite temporal nele definido (aos professores das turmas serão fornecidos recursos para permitir a sua inserção e colaboração no projeto). Foram escolhidas atividades que envolvam sínteses atendendo a que: (i) as reações de síntese são o âmago da química do mundo real, nomeadamente da química real praticada pela Indústria Química e que lhe aporta os lucros que resultam do valor acrescentado dos produtos químicos ao longo das cadeias de fabrico; e (ii) são mais adequadas ao desenvolvimento de estratégias que permitam uma melhor compreensão da QV e sua aplicação à realidade da prática da Química.
Referências
[1] P.T. Anastas e J. C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, London, 1998.
[2] M. Lancaster, Green Chemistry – An Introductory Text, The Royal Society of Chemistry, 2002.
[3] Andraos, J.; Dicks, A. P. Chem., Green chemistry teaching in higher education: a review of effective practices, Educ. Res. Pract. 2012,13, 69-79.
[4] C. Hitchens, R. Charney, D. Naistat, J. Farrugia, A. Clarens, A. O’Neil, C. Lisowski, B. Braun, Completing Our Education. Green Chemistry in the Curriculum, J. Chem. Educ. 2006, 83, 1126-1129.
[5] M. M. Kirchhoff, Topics in Green Chemistry, J. Chem. Educ. 2001, 78, 1577.
[6] I. Montes, D. Sanabria, M. Garcia, J. Castro, J. Fajardo, A Greener Approach to Aspirin Synthesis Using Microwave Irradiation, J. Chem. Educ. 2006, 83, 628 – 631
[7] M. M. Singh, Z. Szafran, R. M. Pike, Microscale Chemistry and Green Chemistry: Complementary Pedagogies, J. Chem. Educ. 1999, 76, 1684–1686.
[8]. P. Anastas, F. Wood-Black, T. Masciangioli, E. McGowan, L. Ruth (ed.), Exploring Opportunities in Green Chemistry and Engineering Education – A Workshop to the Chemical Sciences Roundtable, The National Academy Press, Washington, 2007.
[9]. D. L. Hjeresen, D. L. Schutt, J. M. Boese, Green Chemistry and Education, J. Chem. Ed., 82 (2005) 1543.
[10]. B. Braun, R. Charney, A. Clarens, J. Farrugia, C. Kichens, C. Lisowski, D. Naistat, A. O’Neil, Green Chemistry in the Curriculum, J. Chem. Ed. 83 (2006) 1126-1129.
[11]. M. C. Cann, T. A Dickneider, Infusing the Chemistry Curriculum with Green Chemistry Using Real-World Examples, Web Modules, and Atom Economy in Organic Chemistry Courses, J. Chem. Educ. 81 (2004) 977-980.
[12]. T. J. Collins, Introducing Green Chemistry in Teaching and Research, J. Chem. Ed. 72 (1995) 965-966.
[13] European Centre for the Development of Vocational Training (CEDEFOP), Skills for Green Jobs, European Synthesis Report, UE, 2010.
Coordenadora: M. Gabriela T. Cepeda Ribeiro
Consultar aqui protocolos das experiências, fichas de trabalho e perigos das substâncias
COMUNICAÇÕES
J. R. M. Pinto, T. C. M. Pires, S. C. D. Almeida, M. G. T. C. Ribeiro, A. A. S. C. Machado, Recursos web para o ensino da química numa perspetiva verde – Aplicação num contexto de um projecto “Ciência Viva”, II Encontro Internacional da Casa das Ciências, Porto, 2014.
Ver aqui resumo e PowerPoint apresentado
Ver aqui Página do Encontro
Noite do Professor 2014, 31 de Outubro, Pavilhão do conhecimento, Lisboa, 2014. Projeto apresentado por J. R. M. Pinto e T. C. M. Pires.
Ver aqui filme apresentado
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