A química verde como encaminhamento metodológico de ensino e aprendizagem no Brasil

ARTIGO DE REVISÃO

NARDOTTO, Rafael Dos Santos ^[1], BERNADELLI, Marlize Spagolla ^[2]

NARDOTTO, Rafael Dos Santos. BERNADELLI, Marlize Spagolla. A química verde como encaminhamento metodológico de ensino e aprendizagem no Brasil. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 08, Vol. 08, pp. 82-98. Agosto de 2019. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/quimica/quimica-verde

RESUMO

As preocupações do quanto de tecnologia limpa, prevenção de fonte primária ou processos químicos ambientalmente benignos podem ser realizados, passaram a ter grande relevância agregando inclusive valoração econômica e isenções fiscais à produtos e serviços ao redor do mundo, mas muito se faz em razão de uma conscientização e pouco se têm discutido essa conscientização como estratégia alternativa de ensino e aprendizagem de conteúdos químicos, assim esta ideia de grande relevância reverberou não somente na conduta das empresas, governos e sociedade de consumo como também ao ensino e aprendizagem de Química. Com o objetivo de analisar a produção científica referente ao ensino e estratégias para aprendizagem com o apoio no conceito de Química Verde (QV). Foi realizado e proposto uma Revisão Sistemática de Literatura de Kitchenham et al.; Pai et al. (2004), no período de 2002 a 2018 e as questões problemas propostas tinham como finalidade exibir o quadro brasileiro mediante a Química Verde (QV) na área de ensino e educação, e/ou aplicação deste conceito como metodologia de ensino de química no processo de aprendizagem. A pesquisa realizada na plataforma Sucupira Qualis Revistas no quadriênio 2013-2016, em que todos os títulos eram de língua portuguesa, foram reportados 942 trabalhos nas revistas e 181 nos periódicos CAPES, ainda expandido a observação de textos em língua espanhola e língua inglesa, resultando em um total final de 22 trabalhos. Acerca disso conclui-se que, é notória a carência de desenvolvimentos de estratégias e encaminhamentos com alternativas sustentáveis, pois apenas 1,95% dos casos identificados contemplavam os requisitos questionados. Desse modo, encaminhamentos futuros, tenciona-se desenvolver novas sequências didáticas a fim de auxiliar o árduo trabalho do professor e de propor expectativas significativas de aprendizagem.

Palavras chaves: Metodologia de ensino, química verde, revisão sistemática.

INTRODUÇÃO

A motivação em empreender essa pesquisa se dá pela carente e real necessidade de subsídios à formação dos estudantes da aprendizagem de fundamentos de Química. Ancorado a esta ideia, está o âmago da questão: A Química Verde pode contribuir significativamente como estratégia alternativa na aprendizagem da química?

No que concerne ao ensino e aprendizagem de química, principalmente, o aluno, têm características peculiares inerentes à um indivíduo em formação do ensino médio básico regular, onde o desinteresse pelo conhecimento da química, assim como o raso domínio de conceitos clássicos predominam. Do mesmo modo, pesquisas recentes mostram que esse desinteresse é geralmente atrelado à didática muito tecnicista ou de abordagens pouco “encantadoras”, muitas vezes de difícil assimilação e desatualizadas.

Há de se ressaltar, ainda, a importância dos livros didáticos, na condução de estrategias de ensino e aprendizagem, estes que são tão utilizados como abrigo pelos docentes, no entanto, encaminhamentos metodológicos podem abranger mais facetas e lançar mão de estratégias alternativas visando uma contemplação do mundo social real, mais inerentes às expectativas dos alunos, contribuindo na compreensão e contextualização de determinados assuntos.

As preocupações do quanto de tecnologia limpa, prevenção de fonte primária ou processos químicos ambientalmente benignos podem ser realizados, passaram a ter grande relevância agregando inclusive valoração econômica e isenções fiscais à produtos e serviços ao redor do mundo, mas muito se faz em razão de uma conscientização e pouco se têm discutido essa conscientização como estratégia alternativa de ensino e aprendizagem de conteúdos químicos.

A preocupação nos processos industriais é situação marcante nos princípios da química verde (Q.V.), mas a propositura aqui é ressaltar que, a discussão no ensino e na aprendizagem muitas vezes são o meio de ancorar de forma mais benéfica essa ideia e potencializar o desenvolvimento da (Q.V.) (no âmbito acadêmico). A Química Verde à medida que pode oferecer soluções alternativas à sociedade e a indústria, pode também, introduzir esse conhecimento e racionalidade no seio da Química em direção à preservação socioambiental.

Dessa maneira, a inquietude se faz salutar, e a real necessidade de desenvolver uma revisão sistemática de literatura com o objetivo de analisar a produção científica referente ao ensino e aprendizagem com estratégias apoiadas no conceito de Química Verde (QV), pela necessidade de o ensino estar conectado com materiais renováveis que despertem nos jovens a relevância da Química Verde na aprendizagem.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O ensino e a aprendizagem de química de uma maneira geral encontra certos obstáculos em qualquer nível da escolarização, porém, a função da escola é de formar cidadãos inclusive de ciência socioambiental. Assim esse ensino deve ser mais ancorado em certos saberes os quais necessitarão de especificidades formativas afim de que se atinja o objetivo.

O estudo de química deve possibilitar ao discente um panorama abrangente do mundo que o cerca, tendo conhecimento de situações em que interferem no seu dia a dia, em sua comunidade, seu impacto ambiental e ainda suas ações neste espaço, não somente memorizando fórmulas e nomes desconectados sem significado (CARDOSO e COLINVAUX, 2000).

Desse modo, há por se conhecer o conceito de Química Verde (Q.V), seus princípios, além de evitarem o uso de substâncias persistentes, bio acumulativas e tóxicas, estão diretamente relacionados à atividade do profissional da química, seja em laboratório ou na indústria, e podem ser estruturados no tripé: o uso de fontes renováveis ou recicláveis de matéria-prima; o aumento da eficiência de energia, ou a utilização de menor índice energético para produzir a mesma ou maior quantidade de produto (DIAS, 2016).

Segundo Lenardão (2003), Química Verde é um conceito recente de primeiros ensaios em meados de 1991 com a agência ambiental norte-americana EPA (“Environmental Protection Agency”) criando uma linha de crédito de fomento para pesquisas que visavam rotas alternativas para a prevenção da poluição em processos químicos industriais de reações sintéticas. Em seguida, 1993, a Itália iniciou um incentivo de mesma denotação com o Consórcio Universitário Química para o Ambiente (INCA), do mesmo modo, em 1995 e 1997 respectivamente, os Estados Unidos da América, cria o “The Presidencial Green Chemistry Challenge” ou apenas (“PGCC”) e o “Green Chemistry Institute” (GCI), que atualmente atua em parceria com a Sociedade Americana de Química (American Chemical Society,ACS).

Ambos (“PGCC”) e (GCI), tem objetivo de estímulo de desenvolvimento científico de pesquisa visando a harmonia da Química com o meio ambiente, premiando trabalhos científicos inovadores em categorias relacionadas ao desenvolvimento da Química alternativa sustentável (LENARDÃO, 2003).

Em 1997, a Sociedade Americana de Química juntamente com a IUPAC (International Union for Pure and Applied Chemistry) promove a primeira conferência internacional em “Green Chemistry” (SERRÃO; SILVA,2010 p. 5).

A Química Verde tem seus princípios conceituais unificados (pilares) propostos pelos autores Paul Anastas e John Warner, (1998 – Green Chemistry Theory and Pratice), desse modo em Veneza, setembro de 2001, o Sub-Comitê Inter divisional de “Green Chemistry” realiza o primeiro workshop sobre educação em química verde (SERRÃO; SILVA,2010).

Neste passo, de maneira plural, a Química Verde (Q.V.) vem influenciando as didáticas específicas de pesquisa dos químicos, com um desenvolvimento promissor no Brasil.

Nesse sentido, os parâmetros curriculares nacionais para o ensino de Química, vêm apresentar uma forte influência construtivista, inclusiva do desenvolvimento de competências e da interdisciplinaridade como encaminhamentos metodológicos adequados.

No trabalho docente do desenvolvimento das habilidades necessárias ao estudante de Ensino Médio, a (Q.V.) é fundamental como instrumento de aplicação das ciências naturais suas transformações e suas implicações sociais correlacionadas à realidade vivida pelo aluno, orientando o professor a buscar estratégias alternativas para atender um público alvo cada vez mais exigente de aplicabilidades.

Em um primeiro momento, utilizando-se a vivência dos alunos e os fatos do dia-a- dia, a tradição cultural, a mídia e a vida escolar, busca-se reconstruir os conhecimentos químicos que permitiriam refazer essas leituras de mundo, agora com fundamentação também na ciência. Buscam-se, enfim, mudanças conceituais. Nessa etapa, desenvolvem-se “ferramentas químicas” mais apropriadas para estabelecer ligações com outros campos do conhecimento. É o início da interdisciplinaridade. O conteúdo a ser abordado, nessa fase, deve proporcionar um entendimento amplo acerca da transformação química, envolvendo inicialmente seu reconhecimento qualitativo e suas inter-relações com massa, energia e tempo. Esse reconhecimento deve levar em conta, inicialmente, os produtos formados, sua extensão total, para, depois, considerar também a coexistência de reagentes e produtos, sua extensão variável e o equilíbrio químico. (PCN- Conhecimentos de Química, p. 33, 1999).

Consequentemente, a necessidade de inovação e desenvolvimento de estratégias sustentáveis facilitadoras do processo de ensino e de aprendizagem passa pela interdisciplinaridade e pela utilização de conceitos qualitativos na interação de variadas formas demonstrativas ao aluno.

Segundo Machado (2011), a Química Verde (Q.V.) surgiu como uma resposta aos problemas aparentemente insolúveis que a Química Convencional/Química Industrial vinha sentindo e de forma crescente quanto à produção de resíduos e efluentes. Esta necessidade industrial que promoveu o surgimento e desenvolvimento da (Q.V.) foi a mesma que contribuiu para o desenvolvimento acentuado da Química Pura/Química aplicada a partir da Química Industrial no século XIX.

Segundo Anastas (2003), “Um ponto importante, muitas vezes esquecido, é que o conceito de desperdício é humano”. Apesar, da relevante preocupação com a variabilidade demonstrativa ao aluno, pouco se tem desenvolvido na conscientização de conceitos ambientais agregados aos conceitos clássicos de química, quer sejam na formação de profissionais educadores, quer seja no ensino básico, conforme ainda são escassos os relatos de aulas adaptadas para o ensino experimental de química verde ou química sustentável.

No Brasil o grupo de pesquisa Síntese Orgânica Limpa do Instituto de Química e Geociências da Universidade Federal de Pelotas no Rio Grande do Sul iniciou os estudos e divulgações a respeito Química Verde, em seu portal (www.ufpel.tche.br/iqg/wwverde), e em meados de 2006, professores do I.Q. (Instituto de Química da USP) criam a primeira escola de Química Verde (SERRÃO; SILVA, 2010).

Segundo Corrêa & Zuin (2009), uma reação química ideal está pautada no princípio da eficiência energética, portanto, ocorrendo à temperatura e pressão ambientes, diminuindo a energia gasta durante o processo e danos ao meio ambiente. Desse modo, em novembro de 2007, ocorre o primeiro workshop brasileiro acerca da (Q.V.) em Fortaleza (CE), anunciando a criação da Rede Brasileira de Química Verde, para a promoção das inovações tecnológicas para empresas nacionais com apoio da comunidade acadêmica e agências governamentais.

ENCAMINHAMENTO METODOLÓGICO

O encaminhamento metodológico desta pesquisa fundamentou-se na Revisão Sistemática de Literatura de Kitchenham et al.; Pai et al. (2004), esse propósito é sintetizar a evidência, identificando, avaliando e interpretando todas as pesquisas pertinentes em relação a um tema ou assunto específico e respondendo a um núcleo de forma clara e direta, em relação a um critério definido e imparcial. Há de se revelar que para esse excerto foram adaptadas algumas das etapas da pesquisa, da propositura de Kitchenham (2004).

A identificação da necessidade de uma revisão e desenvolvimento de um protocolo de revisão para as propostas de pesquisa deste trabalho sustentam a relevância de se discutir as estratégias didáticas sustentáveis em sala de aula, no ensino de conceitos científicos de Química. Objetivando uma proposta para ensinar conceitos químicos tendo como aporte a Química Verde. Essa revisão foi estruturada mediante critérios de inclusão, exclusão e interpretação dos dados encontrados com as seguintes perguntas: Q1: Quais as publicações a respeito do conceito de Química Verde? Q2: Dentre as publicações apresentadas quais são de restrita área de conhecimento de ensino e educação? Q3: Quais as publicações que apresentam estratégias sustentáveis abordando o conceito de química verde?

Os critérios utilizados para fins de inclusão foi observar se os artigos estavam classificados apenas em periódicos Qualis (A1 e A2), pertencentes à língua portuguesa incluídos às áreas de conhecimento de Ensino e de Educação. Já os critérios de exclusão foram os que, então fossem da temática da Química Verde, mas pertencentes às áreas de conhecimento consideradas da ciência pura ou aplicada, portanto, sem que mostrassem nenhuma didática ou encaminhamento passível de ser empregado em sala de aula. Aqui ainda cumpre assinalar que, ao examinar as plataformas de dados de pesquisa foram reportados resultados buscas muito limitados, em língua portuguesa, em que ainda observados os resultados de língua espanhola e língua inglesa, expostos a seguir e na seção de apêndice.

Essas questões problemas foram propostas com a finalidade de exibir o quadro Brasileiro mediante a Química Verde (QV), e/ou aplicação deste conceito como metodologia de ensino de química no processo de aprendizagem. Em virtude disso, para abranger as perguntas direcionadas por esta pesquisa, os dados indicados foram observados em duas plataformas: a primeira pesquisa foi no Banco de Teses e Dissertações da CAPES e a segunda pesquisa visou identificar os periódicos que estão no índice restrito da área de Ensino e Educação (A1, A2) na plataforma Sucupira. A seleção dos periódicos de revistas foi feita por meio do site Periódicos CAPES – Quadriênio 2013-2016; o período aceito de busca foi de 2002 a julho de 2018; teve como critério de inclusão a leitura dos títulos em que houvesse a palavra “Química Verde”, todas as pesquisas foram feitas levando-se em consideração o título do trabalho, as palavras chave e os resumos, nas duas plataformas, e assim, indicando as produções científicas que mostravam o uso deste conceito em seu contexto. Os critérios de exclusão, como já citados anteriormente, foram as publicações que não eram de cunho pedagógico aplicável em sala de aula. Aqui se faz justo salientar que, durante a pesquisa dos dados observou-se a real necessidade da ampliação do espectro de busca na questão temporal, devido à recente concepção da proposta da Química Verde (QV) por se tratar de um conceito inovador e recente como teoria sustentável, ainda há muito por se desenvolver.

Na etapa seguinte, seleção de estudos primários, foi aplicado o mesmo protocolo proposto pela autora Kitchenham (2004). Os trabalhos selecionados foram os quais que apresentavam a palavra-chave “Química Verde”. Durante essa seleção, identificou-se nos títulos quais continham e ainda se havia palavra vinculada à temática de ensino e/ou educação; assim, procurou-se identificar quais estratégias estão sendo utilizadas na abordagem deste tema em sala de aula.

Findada esta etapa, realizou-se a leitura dos resumos, assim descartando os excludentes artigos que não tratavam da temática com aporte pedagógico aplicável em sala.

Para compreender-se melhor o processo, é necessário esclarecer que, na busca por periódicos CAPES, da plataforma Sucupira, estrita pela área de avaliação de Ensino, o algoritmo reportava apenas um único periódico (EDUCACIÓN QUÍMICA) e para Educação apenas mais um único (QUÍMICA NOVA), em que os dois registros com a inclusão proposta (A1 e A2), respectivamente. Nesse sentido, foi necessária ampliação da busca por todas as áreas de avaliação possíveis e reconhecidas pela CAPES, baseando em uma estratégia de busca definida que visava detectar o máximo de literatura relevante possível.

Nas etapas, Estudo da avaliação de qualidade e a Extração e monitorização de dados, foram feitas as leituras e anotações de forma tabeladas, de maneira que pudesse descrever com maior confiabilidade possível as informações dos trabalhos relevantes a respeito do tema e assim apresentados em síntese a seguir. Ressaltando ainda que esses dados podem apresentar alteração caso acessados em momento posterior ao dessa referida busca.

RESULTADOS E ANÁLISE

A primeira pesquisa realizada foi na plataforma Sucupira Qualis Revistas no quadriênio 2013-2016, com classificação A1 e A2, em que todos os títulos eram de língua portuguesa, porém o algoritmo ao pesquisar pela palavra chave “Química Verde” não pode ser localizado inicialmente títulos de periódicos A1 em língua portuguesa, por isso foi necessária inclusão de títulos de revistas em outras línguas Espanhol e Inglês. Essas informações buscam responder de forma completa e direta a questão: Q1: Quais as publicações a respeito do conceito de Química Verde? Os resultados encontrados foram:

Tabela 1 – Resultados de todos os periódicos CAPES – Em língua portuguesa.

Fonte: Os autores

A seguir, apresenta-se os títulos encontrados em língua inglesa e língua espanhola.

Tabela 2 – Resultados de todos os periódicos CAPES – Espanhol e Inglês.

Fonte: Os autores

Para um melhor esclarecimento seguem-se em apêndice os dados encontrados com títulos de periódicos encontrados na língua inglesa, porém que não contemplam a pesquisa aqui proposta. Os títulos encontrados em revistas que continham publicações com a palavra chave “Química Verde” foram localizados incluindo todas as áreas de avaliação possíveis da plataforma a fim de obter um espectro amplo o suficiente para a análise completa. Excluídas as áreas de avaliação em que não contemplavam o interesse desta referida pesquisa, assim como os títulos impressos (assinalados na tabela 1) que não foram possíveis os acessos, objetivando responder à questão: Q2: Dentre as publicações apresentadas quais são de restrita área de conhecimento de ensino e educação? Os periódicos encontrados foram conforme a seguir.

Tabela 2 – Periódicos de produção relativa ao foco da pesquisa

Fonte: Os autores

Os artigos que tratavam de outras aplicações foram considerados como encaminhamentos de outras áreas de conhecimento e devido a isto excluídos da análise.

Realizadas as devidas buscas em cada uma das revistas propostas, foram encontrados 19 trabalhos na revista Educación Química (Espanhol) e 942 trabalhos nas revistas e 181 nos periódicos CAPES, que contemplavam a palavra chave (Química Verde) em seus títulos.

Tabela 3 – O número de trabalhos relacionados na busca

Fonte: Os autores

Os títulos encontrados com a menção do conceito de Química Verde (QV), muitos eram de produção da química pura ou a química pura aplicada à processos de desenvolvimento industrial de sustentabilidade, mas não de cunho acadêmico pedagógico, como estratégias ou encaminhamentos metodológicos de ensino de química. Realizada a devida leitura e separação dos dados restaram apenas 22 trabalhos que desenvolviam conceitos de química verde, com caráter pedagógico excluídos os de língua diferente da portuguesa. Observou-se ainda que, um artigo se trata de uma breve revisão da produção brasileira a respeito de alguns pilares da química verde e outro também retratando um encaminhamento de revisão, porém acerca do ensino superior e no período de 1980 e 2007, conforme apresenta-se a seguir.

Tabela 4 – Artigos selecionados

Fonte: Os autores

É possível observar que em termos quantitativos, este resultado levou em conta a distribuição dos trabalhos em características quanto ao título, resumo e palavras-chave, analisando 1123 artigos, dos quais apenas 22, ou seja, 1,95% (menos de dois por cento) abordam a temática do ensino de química por meio dos pilares da Química Verde. Na sequência, segue a análise de alguns dos citados anteriormente.

• Prado (2003), trabalha a prática de uma química amiga do ambiente é apresentada para melhorar a economia da química na fabricação e para melhorar a imagem muito manchada da química apresentando as possibilidades de aplicação nas explicações de conceitos clássicos com exemplos do cotidiano.
• Lenardão (2003), neste artigo o autor discute os fundamentos da química verde, além de um breve histórico sobre seu surgimento e desenvolvimento, mostrando ainda aplicações no ensino e na pesquisa básica em química.
• Afonso (2008), realiza um estudo a respeito do perfil dos alunos antes e depois de trabalhar no curso “Laboratório Tratamento de Resíduos Químicos” na Universidade Federal do Rio de Janeiro, assim como, também descreve a estrutura do curso da UFRJ. Embora os alunos tenham demonstrado uma experiência anterior crescente em gerenciamento de resíduos, apresentam dificuldades no quesito à descarte e legislação ambiental.
• Maria (2009), propõe um experimento para laboratório interdisciplinar para os alunos do 3º ano das licenciaturas em Química e em Química Industrial na Faculdade do Porto em Portugal.
• Sá (2012), exibe e trabalha o conceito introdutório da teoria de Mannich e Biginelli com reações multicomponentes em um curso prático de Química Orgânica. Os Procedimentos descritos na literatura foram necessárias adaptações para uso disponíveis em laboratórios de graduação com base nos princípios da química verde.
• Gonçalves (2011), promove um encaminhamento de uma revisão epistemológica e ambiental focada apenas acerca da experimentação em sala de aula no ensino superior, por professores de Química. Investigando formas e destacando características metodológicas relevantes que podem ser incorporadas em experimentos. Com base na análise das sugestões para novas pesquisas.

Os autores analisaram artigos, publicados entre 1980 e 2007, com propostas de experimentos da seção Educação da revista Química Nova. O objetivo da seção era divulgar artigos de pesquisa em ensino de Química e propostas educacionais em Química, para a graduação e pós-graduação. Entre os critérios adotados pelos autores na escolha das propostas de experimentos divulgadas na Química Nova foi a qualidade desse periódico, avaliada e atestada por órgãos como a CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior).

Desse modo, a questão Q3: “Quais as publicações que apresentam estratégias sustentáveis abordando o conceito de química verde?” foi respondida pela Tabela 4, onde a coluna (Nº) mostra a quantidade de artigos encontrados com estratégias de apresentação dos conceitos prévios em um contexto histórico ou mesmo de uma maneira com mais aplicação prática em sala de aula com turmas específicas.

Dentre as informações coletadas pode-se responder a Q1: Quais as publicações a respeito do conceito de Química Verde? Um percentual mais acentuado ao desenvolvimento de processos industriais e pesquisa pura 98,05% aproximadamente. Acerca da argumentação Q2: Dentre as publicações apresentadas quais são de restrita área de conhecimento de ensino e educação? Foram elencados apenas dois únicos periódicos, nos quais, somente um de língua portuguesa. A busca revelou ainda que a questão Q3: Quais as publicações que apresentam estratégias sustentáveis abordando o conceito de química verde? Esta questão até então está muito por se fazer, por isso é notório a carência de desenvolvimentos de estratégias e encaminhamentos com alternativas sustentáveis, pois apenas 1,95% dos casos identificados.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Foi possível com este trabalho, evidenciar a carência de pesquisas na área de Ensino acerca de metodologias de ensino de química voltadas para o conceito da química verde.

Segundo Paulo Freire não há ensino sem pesquisa e pesquisa sem ensino (2001). É papel do ensino estimular a superação por meio do exercício da curiosidade instigando a observação, questionamentos, elaboração de hipóteses e principalmente capacitar o discente à produção, criar possibilidades, assim essa revisão tem como razão o fomento e a inquietação acerca da estratégia alternativa e utilização do conceito da química verde como encaminhamento metodológico.

Avista disso, pode-se aspirar que encaminhamentos futuros, tenciona-se desenvolver novas sequências didáticas a fim de auxiliar o árduo trabalho do professor e de propor expectativas significativas de aprendizagem.

REFERÊNCIAS

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APÊNDICES

Periódicos encontrados na plataforma Sucupira de língua inglesa, porém não contemplam estratégias de ensino.

^[1] Graduação em Licenciatura Plena em Química; Graduação em Bacharelado em Química Industrial; Especialização em andamento em Farmacologia E Interações Medicamentosas; Mestrado profissional em andamento em Mestrado Profissional em Ensino – Química.

^[2] Graduação em Licenciatura Plena em Química; Especialização em Metodologia e Didática de Ensino; Especialização em Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável; Mestrado em Educação; Doutorado em Ensino de Ciências e Educação Matemática.

Enviado: Agosto, 2019.

Aprovado: Agosto, 2019.