Titular do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA-USP), junto ao Laboratório de Química Analítica “Henrique Bergamin Filho”, o professor aposentado Francisco José Krug, atualmente com 78 anos, foi um dos grandes mestres que passaram pela Esalq (Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz) e contribuíram para o desenvolvimento da Energia Nuclear na Agricultura.
Esteve ligado ao CENA desde o dia 1º de dezembro de 1968, quando iniciou sua formação de pesquisador no Curso de Introdução à Energia Nuclear na Agricultura (CIENA), um curso de iniciação científica realizado paralelamente ao curso de Engenharia Agronômica na ESALQ-USP, onde foi graduado em 1972. Foi aluno da primeira turma do CIENA, também concluído em 1972; e mestre em Agronomia (ESALQ/CENA) em 1975, ano em que foi contratado como pesquisador na Seção de Radioquímica do CENA pela Comissão Nacional de Energia Nuclear. Krug foi também professor convidado na Universidade Técnica da Dinamarca no período de outubro de 1976 a julho de 1977, Doutor em Agronomia ESALQ-USP) em 1984, Livre-Docente em 1996 e Professor Titular em 2004. Está aposentado desde março de 2023.
“Tive a felicidade de fazer parte da criação do Laboratório de Química Analítica (antiga Seção de Radioquímica do CENA pelos Professores Henrique Bergamin Filho e Epaminondas Sansígolo de Barros Ferraz), e do grupo de pesquisadores responsáveis pelo desenvolvimento de sistemas de análises químicas por injeção em fluxo (FIA do inglês ‘Flow injection Analysis’), formado pelos professores Bergamin, Elias Ayres Guidetti Zagatto e Boaventura Freire dos Reis, com início em 1975. O grupo teve reconhecimento internacional desde então, com inúmeras publicações sobre de sistemas analíticos automatizados para determinação de espécies químicas em águas, extratos de solos, digeridos de plantas, ligas metálicas, entre outros materiais”, declarou.
O grupo também foi pioneiro no emprego da espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES-do inglês Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), que permitia a determinação simultânea de até 41 elementos em apenas 1 minuto. O primeiro espectrômetro da América Latina foi adquirido pelo CENA em 1977, e o seu uso em pesquisas e em análises de rotina foi coordenado pelo Professor Antônio Octávio Jacintho. Durante muitos anos o controle da qualidade das águas das estações de tratamento do SEMAE do Rio Piracicaba e do Corumbataí (Capim Fino), foi feito no Laboratório de Química Analítica do utilizando sistemas FIA e ICP OES.
“Em 1988 criamos o Grupo de Espectrometria Atómica com a Professora Maria Fernanda Giné, que levou ao desenvolvimento de vários métodos para determinação de elementos em baixíssimas concentrações com excelente qualidade analítica, com a implantação de química analítica limpa nos laboratórios, com sistemas de tratamento de ar para atender classes de limpeza recomendadas internacionalmente, e utilização de espectrômetros de absorção atômica com forno de grafite”, destacou.
“Em minha carreira, tive a felicidade de adquirir e compartilhar conhecimentos com muitos amigos, que contribuiram para o desenvolvimento da química analítica, aos quais expresso minha gratidão. Fiz amigos em todos os grupos de química analítica do país, incluindo, não só os professores e técnicos de laboratórios, como alunos de programas de pós-graduação, e com mestres e doutores formados, que hoje são referência no Brasil e no experior, e com os quais também aprendi muito. Não posso deixar de agradecer, também, ao apoio de minha família que sempre acompanhou com muito carinho minha carreira.” Veja, abaixo, a entrevista concedida ao JP.
Qual a importância da ESALQ-USP na área que o senhor atua? A ESALQ foi responsável pela criação do CENA, que este ano completou 60 anos, a partir da idéia do Prof. Admar Cervellini, docente do Departamento de Física, com apoio dos Professores Epaminondas Sansígolo de Barros Ferraz, Henrique Bergamin Filho, Enéas Salati e Eurípedes Malavolta. Apesar de eu ter colaborado com o Departamento de Química da ESALQ, onde fui docente convidado para lecionar a disciplina Química Inorgânica e Analítica em 4 oportunidades, fui convidado em 2004 para criar e oferecer uma disciplina obrigatória no Curso de Ciências dos Alimentos da ESALQ. A disciplina CEN0260 Métodos Instrumentais de Análise Química é oferecida no CENA semestralmente desde 2005, utilizando os recursos do Laboratório de Química Analítica “Henrique Bergamin Filho”. A infraestrutura conta com instrumentação analítica avançada permitindo que os conhecimentos transmitidos aos alunos estejam na fronteira do conhecimento. Dentre os recursos mais modernos e disponíveis para determinações de elementos essenciais e tóxicos em alimentos, destacam-se as espectrometrias de fluorescência de raios X (XRF), e de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS). O CENA é referência internacional no desenvolvimento de métodos de análise direta de alimentos empregando LIBS e XRF, com várias publicações em periódicos internacionais com altos índices de impacto científico.
O que é química analítica e por que ela é tão importante hoje? A missão da química analítica é propor os meios para a determinação de uma ou mais espécies químicas (e.g. moléculas, íons e elementos) em diferentes materiais. Em princípio, a química analítica deve envolver um problema, que poderá ser solucionado analisando-se uma ou mais amostras por um método apropriado. Cabe ao químico analítico o desenvolvimento dos métodos e aos analistas a realização as análises. Sua importância será mostrada ao longo dessa entrevista.
Como você explicaria ao público leigo a diferença entre análise qualitativa e quantitativa? Em geral, os métodos de análise são quantitativos, ou seja, os resultados indicam, por exemplo, a quantidade da espécie química de interesse (analito), expressando-se a sua concentração (teor) ou fração de massa em cada amostra. O teor de sódio (símbolo Na) em alimentos, por exemplo, é expresso em quantidade (massa) de sódio por massa de amostra, e consta como informação obrigatória no rótulo dos produtos. É comum a informação, como exemplo, 300 mg Na por 100g de amostra. Na química analítica qualitativa são identificadas as espécies químicas de interesse que podem estar presentes ou não nas amostras, sem medir a quantidade exata do analito.
Em quais setores a química analítica tem maior impacto – farmacêutico, ambiental, alimentos? Eu diria que é fundamental e imprescindível, não só para os setores mencionados, como para o desenvolvimento e controle de qualidade de novos matérias (ligas metálicas, polímeros, cerâmicas, por exemplo), para controle de qualidade de combustíveis, de nano materiais, etc. As indústrias farmacêuticas possuem controle de qualidade dos medicamentos produzidos, utilizando métodos não invasivos, como a espectrometria no infravermelho próximo (NIR do inglês Near InfraRed), de altíssimo desempenho, que permitem identificar não conformidades em comprimidos na embalagem plástica (“blister”). Devo aqui mencionar as contribuições do Professor Célio Pasquini, que coordenou o desenvolvimento de vários métodos NIR para indústrias farmacêuticas, no Instituto de Química da Unicamp. No setor ambiental, a química analítica sempre foi e sempre será utilizada como ferramenta indispensável para avaliar a qualidade de águas, visando à determinação de elementos potencialmente tóxicos, como cádmio (Cd), chumbo (Pb), mercúrio (Hg), além de outros, e da presença de resíduos de inseticidas, fungicidas e herbicidas, e outros resíduos orgânicos. Na minha opinião, o setor ambiental é o mais preocupante, face à extensão do território brasileiro, à dimensão dos recursos hídricos, à dificuldade de monitoramento de empresas que geram resíduos. Deve-se, também, incluir o controle da qualidade do ar, aos efeitos na fauna e flora, à dificuldade para a coleta de amostras como solos e sedimentos. No setor de alimentos, muitas indústrias possuem laboratórios bem equipados visando ao controle de qualidade, mas há carência de informações com respeito aos resíduos de pesticidas, por exemplo.
Como a química analítica contribui para garantir a segurança de medicamentos e alimentos? Todos os métodos analíticos utilizados nas indústrias farmacêuticas e nas indústrias de alimentos devem ser devidamente validados. A validação de um método estabelece, a partir de estudos sistemáticos em laboratório (s), se o método possui características apropriadas para produzir resultados com a devida qualidade que garanta segurança no consumo de medicamentos e de alimentos. Assim, a validação deve fornecer subsídios ao usuário do método, para que se saiba, com antecedência, em que condições o método selecionado será apropriado para a obtenção de resultados que possibilitem a solução do problema.
Quais avanços recentes estão transformando a química analítica? O Brasil possui grupos de pesquisa de excelência, que tem promovido avanços na química analítica. Um dos melhores exemplos tem sido o desenvolvimento de métodos de preparo de amostras, imprescindíveis para a determinação de elementos, onde o Brasil tem reconhecimento mundial, com publicações em periódicos internacionais especializados com altos índices de impacto e desenvolvimento de instrumentação de altíssimo desempenho.
Quais protocolos de segurança são essenciais ao lidar com substâncias perigosas? Todos os laboratórios de análises devem ter protocolos de segurança, e cada instituição que abriga os laboratórios deverá indicar as pessoas que irão compor as Comissões Internas de Prevenção de Acidentes (CIPAs). Há protocolos para o correto armazenamento e manipulação de ácidos oxidantes, como ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido perclórico, por exemplo, usados com frequência no preparo de amostras com aquecimento, além de protocolos para o correto descarte e/ou armazenamento e tratamento de resíduos químico. Há protocolos, por exemplo, para preparo as amostras de alimentos, em que as amostras são transformadas em soluções contendo os analitos que serão determinados, num processo denominado decomposição ou digestão. É obrigatório o uso de jaleco de algodão, máscara de proteção facial, luvas apropriadas. Com relação à segurança, os riscos associados a cada tipo de sistema podem variar. Em sistemas abertos, é imprescindível a utilização de sistemas de exaustão (capelas de exaustão) para evitar a exposição do analista aos vapores gerados durante a decomposição. Nos sistemas abertos, a temperatura de aquecimento deve ser cuidadosamente regulada para evitar projeção das amostras, o que caracteriza mais um risco ao operador. Já nos sistemas fechados, esses riscos são minimizados e o operador entrará em contato somente com soluções em temperatura ambiente, durante a introdução do reagente e após a abertura do sistema de decomposição já arrefecido. Entretanto, a utilização de sistemas fechados requer cuidado com relação aos riscos de explosão ocasionadas pela geração de vapores durante o processo de decomposição. Assim, amostras que são facilmente oxidadas com liberação muito rápida de vapores (e.g. bebidas com alto teor alcoólico) podem ocasionar explosões nos primeiros minutos de decomposição, requerendo algum tempo de contato com ácido previamente à etapa de aquecimento. Apesar dos sistemas de decomposição fechados possuírem sistemas de proteção para impedir o risco de explosões, é importante conhecer o comportamento das amostras.
Como a química analítica ajuda no monitoramento ambiental e na detecção de poluentes? As contribuições mais importantes são os desenvolvimentos de métodos que empregam dispositivos ou sensores para análises in situ (nos locais onde seria feita a amostragem) em tempo real. Existem dispositivos, por exemplo, que monitoram o teor de oxigênio dissolvido em águas, que é um indicador usado na avaliação da qualidade de águas, além de medidas de temperatura, condutividade elétrica e pH. Em geral, amostras de água, devidamente coletadas e armazenadas, são analisadas no laboratório, utilizando-se métodos devidamente validados, como ICP OES para determinação de elementos e métodos cromatográficos para compostos orgânicos (resíduos defungicidas, inseticidas, e herbicidas).
Qual foi o caso mais desafiador que você enfrentou em sua área e como solucionou? Em uma exportação de café, o importador exigia um laudo que garantisse a qualidade com relação aos tores de cádmio e chumbo, com base na recomendação do Codex Alimentarius. O navio com o café em grãos estava ancorado no porto de Santos, com prazo de 48 h para a realização das análises, e fomos consultados para a realização das análises. O laboratório recebeu as amostras, procedeu à moagem criogênica dos grãos (5 minutos), preparou uma suspensão que foi introduzida em um tubo de grafite (1 minuto), e as determinações de cádmio e de chumbo foram feitas por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica (5 minutos). Os resultados permitiram a exportação no prazo previsto. Na época, o CENA era o único laboratório do Brasil equipado com moinho criogênico, espectrômetro de absorção atômica com forno de grafite, e salas limpas com classes de limpeza recomendadas, além de reagentes de alta pureza.
Quais são os maiores mitos que o público tem sobre análises químicas? São vários, como acreditar que análises são desnecessárias ou que todos os produtos naturais são seguros.
Quais habilidades serão mais importantes para os futuros profissionais da área? O mais importante é a formação do profissional. No Estado de São Paulo há excelentes cursos de química oferecidos pelo Instituto de Química da USP, Instituto de Química da Unicamp, Departamento de Química da UFSCar, Instituto de Química da Unesp-Araraquara e Instituto de Química de São Carlos-USP. Nessas instituições há vários grupos de pesquisa de excelência em Química Analítica. No Brasil, há grupos de excelência nas universidades federais em todas as regiões da federação, com ótima infraestrutura, e um parque instrumental avançado. Um bom químico analítico deve ter amplo conhecimento para o desenvolvimento e utilização de métodos analíticos, predominantemente os métodos instrumentais de análise, e competência técnica sobre as fontes de erros e os mecanismos de prevenção desses erros, visando à produção de resultados com a devida qualidade metrológica.
