Catalisadores químicos e bioquímicos

Reações químicas ocorrem constantemente em todos os organismos vivos. Os processos de reações de transformações de compostos em organismos vivos são chamados de processos bioquímicos. Tais processos são fundamentais para a sobrevivência celular, pois são responsáveis pela produção de energia (ATP), conversão do dióxido de carbono (CO2) em oxigênio (O2) e energia nos vegetais, dentre outros processos importantes. Assim como os organismos vivos necessitam de reações bioquímicas para sobreviverem, grande parte dos processos industriais também ocorre via transformações de moléculas.

Para que uma reação ocorra, seja ela química ou bioquímica, moléculas de reagentes devem colidir entre si, para transformarem-se em uma nova molécula, os produtos. Esse encontro entre as moléculas de reagentes é dependente da barreira energética existente na reação, chamada de energia de ativação (EA): a energia necessária para que uma reação ocorra. Essa energia pode estar relacionada com um processo de aquecimento, variação de pressão, estabilidade dos reagentes entre outros fatores.

Muitas reações são espontâneas, ou seja, ocorrem dentro de minutos ou segundos pelo simples contato entre as moléculas de reagente. Porém, outras reações, as chamadas não espontâneas, levariam um tempo relativamente grande para ocorrer, talvez anos, se não fossem os chamados catalisadores. Um catalisador é uma molécula que atua em uma reação, sem ser modificada, acelerando o processo de formação de produtos, no qual ao final do processo, as moléculas de reagente se converteram em produtos e o catalisador não sofreu nenhuma modificação. O catalisador proporciona aos reagentes um caminho de menor energia, ou seja, apresenta um “atalho” energético, acelerando a reação.

As enzimas são biocatalisadores, pois atuam em sistemas vivos acelerando as reações bioquímicas. Entretanto, por apresentarem algumas vantagens sob os catalisadores químicos, cada vez mais a indústria tem investido na utilização de enzimas para catalisar processos químicos. Uma das principais vantagens das enzimas é a alto régio e enantiosseletividade que as mesmas possuem, pois devido ao mecanismo chave-fechadura, as enzimas catalisam um único tipo de substrato ou uma determinada classe de moléculas semelhantes. 

Com a alta capacidade de seletividade, o produto desejado é obtido de maneira mais pura, sem muitos subprodutos, o que diminui o custo de produção, já que muitas vezes não é necessário um processo de purificação de produtos. Além disso, as enzimas atuam em condições mais amenas de temperaturas e pressões, em relação aos catalisadores químicos, o que provoca uma diminuição no consumo energético total do processo. Porém, as reações químicas ocorrem muito mais rápidas em relação às reações enzimáticas, o que torna o processo químico ainda muito utilizado industrialmente.