TÍTULO: A produção e aplicação do hidrogênio: oportunidades para o aprendizado da química no contexto interdisciplinar

AUTORES: FERREIRA, A. D. Q. (FACP)

RESUMO: O processo de ensino e aprendizado da química no contexto da indústria química é uma das estratégias didáticas nas disciplinas de química dos elementos e projetos interdisciplinares. São apresentados os resultados da visita técnica à planta da Reforma do Gás Natural da Air Liquide no parque industrial da Rhodia. Esta atividade promoveu a interação do conteúdo da sala de aula com a realidade da produção e uso do hidrogênio em larga escala. Os alunos foram expostos às questões de segurança da produção do hidrogênio, reatividade, propriedades químicas e aplicações. A visão obtida sobre o processo é útil para ilustrar o ensino da reatividade química dos elementos do grupo representativo, propriedades catalíticas dos elementos de transição, reciclagem e motivar o aprendizado da química.

PALAVRAS CHAVES: ensino-aprendizado contextualizado, quimica do hidrogênio, motivação para o aprendizado

INTRODUÇÃO: O hidrogênio é um elemento curioso, o mais abundante do Universo, raro na atmosfera terrestre, que não encontra o seu lugar na tabela periódica, pois pode adotar as propriedades de próton ou de hidreto. Ainda, existe a discussão sobre a economia do hidrogênio, que o coloca como um verdadeiro combustível verde para a solução da questão energética global (CLARK II & RIFIKIN , 2006; Ministério de Minas e Energia, 2006).
O interesse renovado pelo ensino e aprendizado da química contextualizada tem resultado em programas de desenvolvimento profissional de professores, projetos para inovação curricular e de livros textos (STOLK et. al., 2009; BENNETT.& LUBBEN, 2006; SCHWARTZ, 2006; NENTIWIG et. al., 2006; HOFSTEIN, et. al., 1999).
A contextualização da química é uma estratégica didática viável no bacharelado em química da Faculdade Paulínia devido ao pólo petroquímico regional. A produção de hidrogênio e sua aplicação são ricamente ilustradas no parque industrial local onde ocorre a produção do H2 via o processo de reforma catalítica do hidrogênio e sua utilização direta, entre outros intermediários e solventes, na produção do ácido adípico e no processo de hidrotratamento na Refinaria de Paulina. A reforma do CH4 foi escolhida porque ilustra um processo catalítico envolvendo um elemento essencial para a sociedade e promotor da sustentabilidade. Os objetivos deste trabalho são apresentar e discutir os resultados da experiência da contextualização interdisciplinar com o estudo da química do hidrogênio e refletir sobre a inclusão de visitas técnicas aos parques industriais como estratégia didática para motivar o aprendizado da química.

MATERIAL E MÉTODOS: O contato com a empresa foi estabelecido dentro dos moldes da proposta do CISEIQ, Centro de Interação Sistema de Ensino e a Indústria Química do pólo petroquímico de Paulínia (elaborado com o propósito de divulgar a importância da contextualização do ensino/aprendizado da química) e o Programa Atuação Responsável (AR), que inclui a comunicação das Empresas participantes com a comunidade local. O roteiro da visita foi elaborado previamente focando as expectativas dos alunos envolvidos nas disciplinas: Estágio, Química dos Elementos (I e III) e Projetos Interdisciplinares III e IV. As visitas foram realizadas no horário de aula do período noturno (com duração em torno de 4 horas) e em duas ocasiões para possibilitar o envolvimento dos 61 alunos participantes. Um questionário foi distribuído para auxiliar o registro das observações experimentais e como ferramenta para apresentação de sugestões para as próximas atividades, incluindo os conceitos a serem retomados em sala de aula. Antes da atividade na planta os alunos foram apresentados às reações envolvidas, curiosidades e aplicações da química do H2. Nas atividades pós-visita, os conceitos foram retomados em momentos distintos para ilustrar os princípios estudados no semestre em andamento. No ano seguinte (2009), em química dos elementos II e IV, o tema foi retomado com o material fornecido pela empresa.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Antes da atividade na planta em si, os alunos foram apresentados às reações envolvidas, curiosidades e aplicações da química do H2, focando a força das ligações covalentes, reatividade dos elementos do grupo representativo e aplicações do H2, a reatividade dos elementos de transição dos catalisadores, a interdisciplinaridade da química e química verde em ação. Atualmente, em química dos elementos II e IV, o tema foi retomado com o material fornecido pela Empresa e com o artigo de Maluf et. al. (2003), por ocasião do estudo da reatividade dos elementos do grupo representativos e dos elementos de transição que atuam nos catalisadores para a produção e aplicação do H2 na indústria petroquímica.
As expectativas dos alunos antes da visita indicaram que 9,8% apresentaram dificuldade em definir com clareza seus objetivos. O resultado da Figura 1 indica que as explicações recebidas durante esta experiência ajudaram no entendimento da matéria. Segundo STOLK et al (2009), as diferentes iniciativas de ensino contextualizado da química compartilham de três pontos em comum: proporcionam envolvimento do aluno no aprendizado, despertam curiosidade e geram a necessidade de conhecer o assunto. Entre as percepções positivas estão: “È um processo interessantes e está ligado com o que estamos aprendendo; muito boa a visita”, “Foi muito útil para mim, aprendi conceitos novos que podem ser aproveitados no dia-a-dia".
A observação do participante da Empresa indicou esse envolvimento, curiosidade e necessidade de aprender: “achei muito interessante, pois o pessoal foi bastante participativo, com muitas perguntas. Acho também que muitos dos alunos ainda não não conheciam como funciona uma fábrica, sua estrutura, os perigos".



CONCLUSÕES: A inclusão das visitas técnicas é uma atividade que expõe os alunos à natureza interdisciplinar da química e que possui um potencial motivador para o aprendizado da química. Requer uma análise cuidadosa do conteúdo das disciplinas por parte do professor e o envolvimento da equipe na Empresa participante no possesso de ensino-aprendizado, o que pode resultar na elaboração módulos inovadores para o estudo da química e mais contextualizados com a realidade sócio-cultural.

AGRADECIMENTOS: À Direção e Coordenação da Química da FACP,à Prefeitura Municipal de Paulínia, ao Sr. Jair Vedovelo, Air Liquide – Paulínia e aos alunos envolvidos na atividade

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BENNETT, J.; LUBBEN, F. 2006. Context-based chemistry: the Salters approach. Int. J. Sci. Educ. 28: 999-1015.
Clark II, W. W.; Rifkin, J. 2006. A green hydrogen economy. Energy Policy 34: 2630–2639.
HARTMAN, J. S. 2005. An Industrial Chemistry Course that Optimizes the Value of Plant Tours, J. Chem. Educ., 82: 234.
HOFSTEIN, A.; KESNER, M.; BEN-ZVI, R. 1999. Student Perceptions of Industrial Chemistry Classroom Learning Environments Learning Environments Research, 2: 291-306.
MALUF, S. S.; ASSAF, E. M.; ASSUF, J. M. 2003. Catalisadores Ni/Al2O3 promovidos com molibdênio para a reação de reforma a vapor de metano. Quim. Nova, 26: 181-187.
MME. Ministério de Minas e Energia. Roteiro para Estruturação da Economia do Hidrogênio no Brasil versão Beta 2005. Disponível em: <http://www.mme.gov.br/download.do?attachmentId=2349&download>Acesso em: 20 maio de 2009.
NENTWIG, P. M.; DEMUTH, R.; PARCHMANN, I.; GRÄSEL, C.; RALLE, B. 2007. Chemie im Kontext: Situating Learning in Relevant Contexts while Systematically Developing Basic Chemical Concepts J. Chem. Educ., 84: 1439.
SCHWARTZ A. T. 2006. Contextualized chemistry education: the American experience, Int. J.Sci. Educ., 28: 977-998.
STOLK, M. J., BULTE, A. M.W., JONG, O.; PILOT, A. 2009. Towards a framework for a professional development programme: empowering teachers for context-based chemistry education. Chem. Educ. Res. Pract., 10: 164–175.