Combustíveis fósseis e os “esconderijos” de carbono
Os problemas de se libertar a massa de carbono do seio terrestre para a atmosfera
Neste artigo, trataremos de um problema oriundo de nossa extração crescente de combustíveis fósseis os mais diversos, as consequências de tal processo, e por fim, uma questão pertinente a sua substituição por biocombustíveis.
Introdução
Passaremos por um breve quadro da causa da presença de carbono em abundância no nosso planeta, para depois do porquê de grande dele se encontrar nos combustíveis fósseis e finalmente o problema fundamental que nos trás sua libertação de onde está retido.
Extração de petróleo (www.themidnightsun.org).
O carbono na geologia
Primeiramente devemos esclarecer que o elemento carbono é bastante abundante na crosta terrestre, seja na forma de carbonatos, como o de cálcio e magnésio, seja na forma de combustíveis fósseis os mais diversos.
Tal presença de carbono é devida antes de tudo a que estrelas de geração anterior à do Sol, seja pelo “processo triplo alfa”[1][2], seja no “ciclo CNO”[3] o produziram, e tal elemento se acumulou ao redor do Sol, especialmente nos planetas gigantes gasosos na forma de metano (em combinação com o hidrogênio, CH4, elemento mais abundante do sistema solar) e na Terra e Vênus, na forma tanto de metano, inicialmente, quanto na forma de dióxido de carbono, CO2.
Os combustíveis fósseis
Uma imensa massa de carbono nestas duas formas gasosas foi absorvida e “complexada” em moléculas mais longas, em sua maioria sólidas ou líquidas nos seres vivos, desde que a vida surgiu há 3,7 ou 3,8 bilhões de anos atrás.
Estas inúmeras gerações de seres vivos reciclaram tal material, da mesma maneira que hoje comemos carne e vegetais, e os animais que comemos comem vegetais, mas nem sempre tal reciclo ocorre. Acúmulo de corpos de vegetais e animais mortos, juntamente com outras menos volumosas classificações de seres vivos acumularam-se em pântanos primitivos (predominantemente vegetais, produzindo carvão vegetal), depósitos no fundo de grandes massas de água (petróleo), sendo que no caso do petróleo, ainda se acumulou em diversas concentrações de sólidos, e diversas porosidades, gerando o que se chamam de areias e xistos betuminosos, mas aqui só os trataremos, genericamente, como petróleo. Somam-se a estes dois uma grande reserva de gás natural, normalmente ligado à moléculas menores no processo de formação do petróleo, principalmente os mais abundantes gases, que são o metano, o etano, propano e o butano[4] e algumas variações destes quanto ao número de hidrogênios (como o eteno, o propeno e o buteno). Poderíamos somar a turfa e outras formas, mas são apenas variações, do ponto de vista químico, destas apresentadas.[5]
De maneira similar, o gás metano de diversas fermentações e decomposições se armazena junto a gelo no fundo de oceanos, a temperatura adequada, conjuntamente com gelo, formando uma grande reserva de carbono que chamamos hidrato de gás.
Estas vastas massas de carbono nas mais diversas combinações resultam em um volume de carbono significativo, mas que não anula a quantidade de carbono em permanente fluxo do subsolo e submarino com a superfície e atmosfera (gases liberados em erupções, tanto em terra quanto nos mares, como se evidencia no Caribe).
A fotossíntese
Mas tal fluxo é apenas geológico, por assim dizer, e deve ser somado ao ciclo ecológico, em que os vegetais e as algas capturam permanentemente da atmosfera ou dissolvido nas massas de água o CO2 por meio da seguinte equação química fundamental[6]:
luz
6 H2O + 6 CO2 → 6 O2 +C6H12O6
Os seres vivos fotossintetizantes por meio da luz do Sol fazem reagir enzimaticamente o CO2da atmosfera com a água, produzindo hidratos de carbono (glicose) e oxigênio.
Estes dois balanços permitem o dióxido de carbono na atmosfera se manter em parcas 350 a 382 ppm[7][8], enquanto o oxigênio mantém-se em abundantes quase 21%.[9] Mas notemos que o que limita a capacidade de transformação do dióxido de carbono em glicose é exatamente esta pouca quantidade de dióxido de carbono, de onde o total de massa, aqui consideremos apenas a vegetal, é limitada, como vemos em que o planeta não é de modo algum coberto de florestas, e tremendamente é mais de desertos e massas de água salgada.
A glicose, também se polimeriza em outras formas, que apenas são múltiplos dela, como o amido e a celulose (que evidentemente passa a ser o que possibilita a ocupação de um maior volume de espaço com este carbono agora em vegetais aprisionado).
As combustões
Os animais operam no sentido inverso, liberando CO2 para a atmosfera pela seguinte reação, a mais predominante do metabolismo dos animais:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia
Portanto, para capturarmos qualquer CO2 da atmosfera, só podemos contar com os vegetais e algas, e muito mais com os vegetais, se possível de grande porte, e não podemos ter a queima destes frente ao abundante oxigênio, pela mesma reação (tal acontece em qualquer queimada ou incêndio florestal, ou mesmo na queima de lenha ou carvão vegetal e sua própria produção).
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Mas façamos algumas modificações sutis na equação acima, e percebamos um detalhe:
C6(H2O)6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
6 [C + H2O] + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
6 C + 6 H2O + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O .’. C + O2 → CO2
E temos, mesmo com alguns “erros úteis” em química, mas não em um equacionamento pelas massas, uma equação básica de todas as combustões envolvendo o carbono.
No carvão mineral temos predominantemente carbono, e um tanto de magnésio e outros elementos, mas a equação acima também se evidenciará em sua combustão.
Com os hidrocarbonetos (CnHm) do petróleo e do gás o mesmo se evidencia:
CnHm + [n+(m/2)] O2 → n CO2 + m/2 H2O [1]
Que podemos reduzir plo mesmo método:
Cn + n O2 → n CO2 .’. C + O2 → CO2
De onde temos que invariavelmente, sempre cairemos numa produção de CO2, mas devemos perceber que esta massa de carbono que agora se joga na atmosfera é extra o ciclo biológico e extra o ciclo geológico, pois através da própria ação da queima de combustíveis, somada a de outras fontes de energia, estamos tirando o carbono de seus até então esconderijos e jogando-o na atmosfera, e não temos, evidentemente, problemas com o excedente de água que está sendo produzido, nem uma carência de oxigênio para tais combustões, mas temos uma tremenda limitação de terras onde transformá-lo de imediato em madeira ou mesmo pés de cereais ou leguminosas, e não podemos contar com os extensos no tempo processos geológico de reaprisionamento.
Uma observação sobre o metano
É muito alardeado que o metano possui um efeito estufa superior ao dióxido de carbono, e aqui já adiantaremos uma questão, sem tratar propriamente do efeito estufa. O metano tem uma grande importância como reserva (ou esconderijo) de carbono no gás natural e no hidrato de gás, mas na atmosfera, é muito reativo com o oxigênio, e mesmo inicia sua reação de combustão sob a ação da radiação ultravioleta, e por fim, lembremos da abundância do oxigênio, sempre reagirá pela equação [1], adaptada ao seu caso:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Portanto, cairemos invariavelmente na presença de CO2 na atmosfera, e não na presença de metano.
Os biocombustíveis
Finalmente, devemos observar que os biocombustíveis, que em detalhe não colaboram com um aumento do volume de celulose para aprisionar o carbono, ao menos temporariamente, também não se prestam a modificar o ciclo de aprisionamento geológico, e mantém um ciclo atmosférico pelas simples reações abaixo:
Produção da glicose na fotossíntese:
luz
6 H2O + 6 CO2 → 6 O2 +C6H12O6
Produção do álcool (e nem vamos tratar da produção de CO2 relacionada à fermentação):
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2
A produção dos óleos vegetais é demasiado complexa para termos de perder tempo a tratando neste artigo, pois concentremo-nos na sua queima, que ao ser equacionada, já relaciona-se com a queima do chamado biodiesel, citando apenas a queima relacionada de um ácido graxo, componente dos óleos vegetais e portanto, do biodiesel, e nem percamos tempo ajustando os coeficientes:
CiHjCOOH + K O2 → L CO2 + M H2O
Onde i, , j, K, L, e M são coeficientes variados.
Para efeitos apenas de ilustração, o biodiesel é normalmente formado a partir de metanol (via metílica), mais comum, ou de etanol (via etílica), e apresentam, respectivamente as seguintes formulas genéricas:
CiHjCOOCH3
CiHjCOOC2H5
Mas isto não mudará em coisa alguma a situação que todo este carbono após a combustão retornará à atmosfera.
Conclusão
Assim, a produção e o consumo de biocombustíveis não vai diminuir a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera, mas apenas diminuir parcialmente nosso consumo de combustíveis fósseis, e o uso dos dois, exatamente pela continuidade do consumo de combustíveis fósseis, continuará a remover carbono de seus esconderijos e o jogar na atmosfera. E mesmo que passemos apenas a usar biocombustíveis, e cessemos completamente a queima de qualquer combustível fóssil, ainda sim não reduziremos a enorme massa de carbono que libertamos dos seus esconderijos geológicos.
Notemos que até aqui nem tratamos do que seja o inegável efeito estufa, ou mesmo do até discutível aquecimento global pelo efeito estufa.
Referências
Obs: Ao ser realizada a transferência dos artigos do Google Knol para o Anottum, houve a perda das referências deste artigo. Assim que possível, sua referenciação será recuperada e aprimorada. Contando com sua compreensão, grato.
Ver também
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Sustentabilidade em energia sem acréscimo de dióxido de carbono na atmosfera
Uma questão a ser tratada no futuro
Biocombustíveis – cana versus milho
Questões econômicas ligadas a produção de etanol