Fermento para bolos, fermento de padeiro... Qual a diferença?

Qual a diferença entre os fermentos que se usam para pão e para bolos? Esta é uma dúvida de muitas pessoas. Em comum, apenas têm o facto de darem lugar à libertação de um gás – o dióxido de carbono – que faz as massas crescerem. 

O fermento para os bolos é um fermento químico. É composto por uma base (o bicarbonato de sódio) e por um ácido, contendo ainda amido que tem o papel de absorver a humidade do ar, mantendo aqueles dois componentes separados e secos para que o fermento se conserve em bom estado até à altura de ser usado. Quando se mistura este fermento com um líquido contendo água, o bicarbonato e o ácido vão interagir (reagir, diz-se em linguagem química) e dar origem a novos produtos. Neste caso, o mais importante é a formação de dióxido de carbono, um gás, produzindo milhões de bolhinhas.

Esta reacção é muito mais rápida a quente do que a frio. Como no forno as temperaturas são elevadas, a produção de gás é rápida, levando ao aumento de volume da massa. Forma-se então uma espuma sólida que, com o calor do forno, vai solidificar, devido à gelatinização do amido e à coagulação das proteínas. O fermento permite assim que os bolos cresçam e fiquem fofinhos.

Apesar de mais lenta, a reacção também se dá à temperatura ambiente. Vê agora porque é que a massa dos bolos não devem esperar muito antes de ir para o forno? É que, embora lentamente, o gás vai-se formando e vai escapando. Ou seja, na altura de ir para o forno já não se forma tanto gás e o bolo cresce muito menos.

Quanto ao fermento para pão - fermento de padeiro – disponível na forma de uma massa húmida, usada nas padarias, ou seco e granulado, como o que se vende nos supermercados, é um micróbio vivo - a levedura Saccharomyces cerevisae. Esta foi identificada como responsável pelo crescimento da massa de pão por Pasteur, no século XIX. 

A Química na produção agrícola

No início do século XIX, quando a população mundial se aproximava dos mil milhões, o britânico Malthus previa que os recursos agrícolas, crescendo em forma de progressão aritmética, não poderiam acompanhar a subida da população humana, que tendia para crescer em forma de progressão geométrica. Desta afirmação, que parecia na altura indesmentível, foram tiradas posteriormente diversas consequências de ordem filosófica e política, todas pessimistas e nalguns casos mesmo perversas do ponto de vista humanista.

No entanto no final de século XX a população mundial atingiu os 6 mil milhões de pessoas e, se existem bolsas localizadas de fome no mundo, não são consequência da falta de capacidade global de produção de alimentos, mas sim de constrangimentos económicos de natureza local. Basta recordar que a União Europeia vem desincentivando, através de reformas sucessivas da denominada Política Agrícola Comum, a produção de bens agrícolas no espaço europeu e que nos EUA existem extensas áreas agrícolas de reserva que só são utilizadas em casos excepcionais.

A causa do falhanço das previsões de Malthus foi a intervenção da Química na produção agrícola, que permitiu aumentar a produtividade numa escala que não seria possível de outro modo.

Esta intervenção pode ser vista de forma clara e decisiva no ciclo do Azoto, átomo essencial a algumas moléculas que integram a matéria orgânica. As plantas, tirando algumas excepções, não têm a capacidade de absorver este átomo do manancial que as cerca (atmosfera, com 80% de Azoto), e isto contrariamente a outro átomo essencial, o Carbono, que é absorvido sob a forma de CO₂ graças à função clorofilina. Assim a única maneira “natural” de fechar o ciclo do Azoto é através da decomposição de material orgânico proveniente de seres animais ou vegetais mortos, ou das excreções de seres vivos, e esta forma de reposição é naturalmente limitada.

A fixação do Azoto atmosférico no solo só foi possível, em termos economicamente viáveis, a partir dos trabalhos dos químicos alemães Haber e Bosch, que, no inicio do século XX, conseguiram realizar à escala industrial a síntese de um composto reactivo, a Amoníaco, a partir da molécula muito pouco reactiva do Azoto atmosférico e de outro elemento abundante, o Hidrogénio. Curiosamente o incentivo que levou a esta inovação essencial não foi inicialmente a produção de adubos, mas sim a produção de nitratos para fins militares (explosivos) a serem utilizados na 1ª Guerra Mundial.

O Amoníaco, molécula com cerca de 82% em peso de Azoto, pode ser absorvido pelas plantas através de solo, embora por questões de facilidade de aplicação se prefira utilizar como adubos azotados substâncias sólidas facilmente produzidas a partir do Amoníaco, como a Ureia e o Nitrato de Amónio. A produção mundial de Amoníaco atinge hoje cerca de 150 milhões de toneladas por ano, na sua quase totalidade destinada à produção de adubos industriais.

A percentagem da população mundial cuja alimentação depende do uso de adubos industriais está hoje calculada em cerca de 48%.

Podemos assim dizer que a Química assegura nos dias de hoje a alimentação de cerca de 3 mil milhões de pessoas.

Podemos ainda concluir que a chamada “agricultura biológica” que defende a exclusão dos adubos de síntese, pode funcionar como um nicho de mercado em sociedades de abundância, mas não é seguramente alternativa para a alimentar a Humanidade.      

A importância do petróleo

Na Reino Unido, até 1949 o carvão era a maior fonte de matérias primas para a indústria química, seguida pelos hidratos de carbono, tendo o petróleo um peso inferior a 10%. Contudo a situação mudou. O consumo mundial de petróleo começou a aumentar, isto deveu-se principalmente às necessidades de combustíveis para transporte (automóveis e aviões). Como esta necessidade era maior no mundo desenvolvidos nestes países começaram a ser construídas refinarias. Começaram então a ser desenvolvidos processos para converter fracções de pouca procura em fracções com maior procura, por exemplo gasóleo em gasolina. Neste processo eram produzidos alcenos (etileno e propeno) como produtos secundários, a preços muito baixos devido à larga escala em que eram produzidos. Até esta altura o etileno era obtido por desidratação do etanol que por sua vez era obtido por fermentação de hidratos de carbono. Embora a técnica fosse bem dominada os preços eram muito elevados.

Por volta de 1959 a par com o carvão o petróleo era a principal fonte de matérias primas para a indústria química na Europa, tal como já acontecia há cerca de duas décadas nos EUA. O peso do petróleo tornava-se cada vez maior pois o seu preço não tinha tendência a aumentar, pois a escala de produção aumentava (economia de escala), os produtos químicos eram produtos secundários da indústria de combustíveis e os processos para transformar as diferentes fracções do petróleo eram cada vez mais sofisticados e eficientes permitindo obter uma vasta gama de compostos. Com o carvão passava-se o contrário dado a sua extracção ser um processo que requeria muita mão de obra além da procura para os produtos obtidos a partir do carvão (coque e gás de cidade) ser cada vez menor e portanto a quantidade de produtos químicos obtidos como produtos secundários ser também muito menor. Em 1969 o petróleo dominava completamente a cena internacional e isso continuou a acontecer até aos nossos dias.

Desde então com o desenvolvimento da química e da tecnologia a evolução tem sido grande e muito rápida. Note-se mesmo que o desenvolvimento da indústria química influencia e depende também do das outras indústrias. De facto fornece-lhes matérias primas, químicos para análises de controlo de qualidade, tratamento de efluentes, embalagens... Actualmente a indústria química atingiu uma certa maturidade e o seu impacto nas nossas vidas é inimaginável podendo mesmo dizer-se que a vida como a conhecemos hoje não seria possível sem a indústria química.

Influência da 2º Guerra Mundial no desenvolvimento da indústria química

O impacto da 2ª Guerra na indústria química foi idêntico ao da 1ª Guerra. A Alemanha voltou a ser isolada das suas fontes de matérias primas e a ter que se virar para os produtos sintético: borracha e gasolina a partir do carvão.

O Reino Unido e os EUA não foram afectados ao mesmo nível, mas a necessidade de polímeros, como o polietileno e o nylon, para isolamento eléctrico e pára-quedas era alta. 

No fim da guerra o desenvolvimento nestes três países na área dos polímeros tinha sido grande.

Durante a 2ª Guerra muitas das fábricas da indústria química na Alemanha foram destruídas e a informação sobre os processos obtida por ingleses e americanos. A I. G. Farben, uma grande e importante empresa, foi dividida pelos aliados num conjunto de pequenas companhias (Bayer, BASF, Hoechst) eliminando a sua competitividade. Tudo isto sem contar com a divisão politica da Alemanha em Oriental e Ocidental.

As maiores mudanças na química mundial desde o fim da guerra estão relacionadas com a química orgânica e em particular com as matérias primas usadas como intermediários (etileno, propeno, benzeno, tolueno...) e obtidas a partir do petróleo.

O início da indústria de polímeros

No período entre as Guerras houve um enorme incremento na indústria de polímeros (moléculas de grandes dimensões, e que constituem aquilo a que chamamos plásticos), estando o seu desenvolvimento posterior muito interligado com o da petroquímica. 

O homem sempre utilizou polímeros naturais (seda, lã, celulose...), no entanto o interesse químico pelos polímeros data do início do século 19. Nesta altura foram feitas tentativas para modificar quimicamente polímeros naturais para lhes dar outros usos e propriedades, e alguns exemplos foram já referidos em posts anteriores. O primeiro polímero não natural foi a nitrato de celulose, fabricado em 1862, pela nitração do polímero natural celulose. O celulóide, que era nitrato de celulose misturado com cânfora para o tornar mais maleável, foi usado para substituir o marfim das bolas de bilhar e teclas de piano, depois foi usado para produzir películas de cinema. No entanto é altamente inflamável e teve que ser substituído. Outros exemplos de polímeros sintéticos modificados são o acetato de celulose usado para impermeabilizar tecidos usados no fabrico de aeroplanos na 1ª guerra, como fibra semi-sintética e como filme na indústria fotográfica. E ainda a borracha vulcanizada.

O primeiro polímero 100% sintético, ou seja fabricado pelo homem a partir de pequenas moléculas,  foi a baquelite introduzida em 1909. Desenvolvida para substituir um produto natural em falta e que ainda hoje é usada. Embora a reacção fosse descoberta alguns 20 anos antes foi necessário um estudo muito sistemático e cuidado para controlar convenientemente a sua manufactura.

O desenvolvimento da tecnologia de alta pressão e das teorias químicas da polimerização levaram a que nos anos 30 e 40 surgissem no mercado alguns outros polímeros como, por exemplo, o nylon e o polietileno. 

O polietileno é provavelmente o plástico produzido em maior quantidade.  Este polímero foi preparado pela primeira vez na Grã-Bretanha em 1934 nos laboratórios da ICI. A produção industrial começou 5 anos mais tarde, quase no início da II Guerra. A sua primeira aplicação foi como isolante nos fios eléctricos dos radares militares. Dada importância destes na Guerra e a dificuldade de funcionarem eficientemente caso o polietileno não estivesse disponível, diz-se muitas vezes que o polietileno foi o plástico que ganhou a guerra.

Este foi apenas  início de uma indústria que nos permitiu ter acesso a uma grande variedade de novos materiais com características únicas, e a que muito devemos no que diz respeito à forma como vivemos e ainda à sua contribuição para o desenvolvimento da ciência e tecnologia. 

Influência da 1º Guerra Mundial no desenvolvimento da indústria química

Em 1914 a Alemanha dominava a indústria química a nível mundial e estava extremamente avançada em relação aos outros países no que diz respeito a química aplicada e desenvolvimento tecnológico. Contudo a 1º Guerra Mundial veio alterar a situação. Tanto na Alemanha como no Reino Unido foi estimulada a indústria envolvida na produção de explosivos. A Alemanha lançou-se na produção de nitratos para fertilizantes uma vez que os importados do Chile não lhes chegavam. Foi ainda isolada das suas fontes de matérias primas e, além disso, muitos mercados fecharam-se não lhe possibilitando a exportação dos seus corantes. Tal fez com que estes produtos faltassem no Reino Unido e nos EUA. Como resultado houve uma enorme expansão da produção destes produtos nestes dois países.

A guerra estimulou a produção interna dos diversos países e alertou os governos para a importância da indústria química e, em consequência, os anos de pós guerra foram anos de expansão para esta indústria. Este desenvolvimento levou a um excesso de produção e por volta de 1920 a concorrência internacional era grande e muitas empresas começaram reunir-se e a formar grandes companhias com grandes bases financeiras, muita experiência e conhecimentos científicos e tecnológicos. 

Os EUA tinham petróleo e refinarias próprias há alguns anos e nos anos 20 surgiu o interesse de usar fracções de petróleo para produzir compostos orgânicos. Contudo até 1940 as potencialidades eram limitadas e os EUA eram o único país com petroquímica. 

A indústria de corantes foi decisiva no processo de evolução da indústria química

A indústria de corantes, que se iniciou após a descoberta de Perkin referida no post anteiror, cresceu rapidamente e em 1870 a Inglaterra dominava esta indústria. Porém, a investigação em Inglaterra era muito académica nesta altura, ao passo que na Alemanha era muito mais dirigida para a aplicação prática dos produtos. Isto fez com que os alemães avançassem muito mais rapidamente na produção de corantes e tiveram tal sucesso que em 1914, quando do início da 1º Guerra Mundial eles dominavam a produção mundial destes compostos detendo mais de 75% do mercado mundial.

 BASF factory, Ludwigshafen (ca. 1900)    Edelstein Collection, Hebrew University

As bases muito sólidas obtidas da produção de corantes, não só bases económicas mas também técnicas, conhecimento científico e experiência de investigação, fez que as maiores companhias (BASF, Bayer, Hoechst) começassem a exercer actividades noutras áreas da indústria química. No início do século XX tinham feito avanços consideráveis na indústria farmacêutica. Os primeiros , medicamentos com sucesso a serem fabricados foram a Aspirina, lançada pela Bayer em 1899, e o Salvarsan, para tratamento da sífilis, lançado pela Hoechst em 1910.

 A BASF, por seu lado, concentrou-se na química inorgânica e teve bastante sucesso no desenvolvimento de um processo para fabrico de ácido sulfúrico e depois para produção de amoníaco (processo Haber). Este foi um passo fundamental no processo de evolução da indústria  química, pois exigia fábrica muito sofisticadas para processar gases a altas temperaturas e pressões.