Máquina de fazer petróleo
O título é meio estranho e na blogosfera internacional a notícia não é mais tão nova. Pesquisadores dos Sandia National Laboratories, no estado do Novo México, EUA, anunciaram a criação de uma máquina que “essencialmente reverte o processo de combustão” de material orgânico como combustíveis fósseis, por exemplo, chamada de Sunlight to Petrol, ou S2P. O interessante do projeto é que a fonte de energia para isso é a própria luz do sol. Ou seja, é uma máquina que imita o que fazem as plantas, convertem CO2, um gás, em material orgânico, utilizando como fonte de energia a radiação solar. Entendamos um pouco a química do processo, tanto na máquina como nas plantas. No CO2 (dióxido de carbono), a valência do elemento carbono é de +4, ou seja, o elemento tem a tendência de perder 4 elétrons, cuja carga é negativa, ficando com um excesso de 4 prótons, cuja carga é positiva; estas cargas positivas são neutralizadas por dois átomos de oxigênio, que têm cada um a tendência a ganhar dois elétrons. Diz-se então que o carbono foi oxidado, por ter perdido elétrons. Os organismos vivos são compostos majoritariamente de carbono, só que na forma reduzida, ou seja, com valência entre 0 e -4, ou seja, nos seres vivos, e em toda a matéria orgânica originada deles, inclusive os combustíveis fósseis, como o petróleo, o comportamento do carbono é o inverso do observado no díoxido de carbono, na matéria orgânica o carbono tende a ganhar elétrons, reduzindo-se. No caso das plantas, quem doa elétrons para que o CO2 seja reduzido é a água, daí a famosa équação da fotossíntese:
6CO2 + 12H2O + fótons → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O, em que os fótons (“partículas” que compõem toda a radiação eletromagnética como a luz do sol) garantem a energia responsável por retirar dois elétrons de cada oxigênio da água. No caso da máquina S2P, a substância responsável por doar elétrons para a redução do CO2 é o CoFe2O4 (cobalt ferrite, talvez algo como ferrita de cobalto). Na verdade, os anéis deste composto são aquecidos pela luz solar, há perda de oxigênios com redução (ganho de elétrons) do ferro, depois os anéis são resfriados, o ferro é novamente oxidado, doando elétrons para o CO2, o qual é então reduzido. Interessante e inteligente, e uma possível alternativa para se fazer combustível, como gasolina, sem o uso de combustíveis fósseis, visando reduzir os efeitos das mudanças climáticas globais. O mundo não precisa de políticos, precisa de cientistas.
Enfim, tese
Afinal, terminei de escrever minha tese de doutorado e marquei a bendita defesa para próxima sexta-feira, dia 18. Fruto de muito esforço e uma dose cavalar de sacrifícios, esta minha dileta filha viu enfim a luz do mundo. Embora não possa ainda comentar sobre os resultados obtidos, devido à política em geral adotada pelos periódicos científicos de publicarem apenas resultados inéditos, e não sei se resultados comentados em blogs são considerados, posso proclamar ao mundo seu pomposo, embora provisório, título: “Ambiente físico, estoque de carbono de solos e vegetação e termodegradação da matéria orgânica de solos da Área de Proteção Ambiental Estadual Cachoeira das Andorinhas, Ouro Preto, Minas Gerais”, em que além de descrever a geologia, geomorfologia e os solos da dita APA, quantifico os estoques de carbono, principalmente em solos, e analiso a resistência desta matéria orgânica estocada ao calor. Embora, como já expliquei, não possa divulgar detalhadamente meus resultados por enquanto, posso adiantar que há grande influência no tipo de solo tanto sobre os conteúdos de carbono orgânico estocados quanto sobre sua estabilidade. Solos tropicais intemperizados profundos parecem ser bons estocadores de carbono, principalmente nos horizontes mais profundos. Esta matéria orgânica profunda é reconhecidamente estável, de forma que estes solos são uma boa aposta como seqüestradores de carbono no crescente mercado de venda de créditos de carbono visando compensar as emissões de CO2 por países desenvolvidos. Foi um trabalho árduo, mas prazeroso. Depois de dia 18 de janeiro poderei dizer se foi considerado bom o bastante para me fazer merecedor de um título de doutor em ciências.
Aquecimento global, ciência e bom senso
O amigo Elton Valente, colega de doutorado e darwinista de primeira hora, tem opiniões muito próprias sobre uma série de assuntos, inclusive aquecimento global. De vez em quando manda-me uns textos interessantes, como o que agora reproduzirei no Geófagos. Embora eu ache que as evidências da origem humana do aquecimento global são muito fortes, o pensamento crítico e a opinião dissidente são importantíssimos para se formar um quadro sem viés, não preconceituoso dos fatos. Esta, na verdade, é a crucial vantagem do pensamento científico legítimo sobre as outras formas de interpretação do mundo: a inexistência de certezas inquestionáveis, os malditos dogmas. A seguir, as palavras do Elton:
“Em relação às questões ambientais (ou quaisquer outras), este irrelevante cronista que vos escreve já afirmou aqui no Geófagos que é preciso questionar, duvidar e querer saber. É preciso ser muito cético com a Mídia e com a Moda. Ambas são muito volúveis por natureza.
Existem duas coisas fundamentais para o desenvolvimento do mundo e da civilização: boa ciência e bom senso! Mas nestes tempos em que as forças políticas, econômicas e sociais do mundo estão “reorganizadas” e divididas novamente em dois blocos, de um lado o capitalismo globalizado e do outro a esquerda radical agarrada ao ambientalismo como “nova bandeira” anti-globalização (pois o seu comunismo-marxismo foi desacreditado, sem Sartre, sem o “jovem” Fidel, sem “O Muro de Berlin” e com os seus antigos ideais perdidos), a discussão tomou outros rumos, mas continua igualmente ideológica, radical e sem bases concretas.
É certo que é preciso rever o crescimento econômico desenfreado, que utiliza como principal fonte de energia os combustíveis fósseis e avança sobre os recursos naturais de forma quase irracional. Mas também é certo apontar o dedo em riste para os neo-medievalistas que querem atrasar, quando não banir, o desenvolvimento da ciência e da tecnologia.
O nosso colega e amigo Ítalo Rocha, idealizador do Geófagos, tem nos lembrado sempre, entre outras coisas, do importante papel do solo no seqüestro de carbono e da questão verdadeiramente científica a respeito do aquecimento global.
A mídia é em geral catastrofista, pois isso rende público e dividendos. Eles, portanto, não mostram que os gases do efeito estufa, e não apenas o CO2, mas o conjunto desses gases corresponde a apenas uma das variáveis da equação. Voluntariamente ignoram que, ao longo da evolução do planeta Terra, variáveis como a atividade solar, o vulcanismo e o vapor d’água, entre outras, foram e são extremamente importantes nos ciclos de aquecimento e resfriamento do planeta. E estes ciclos já foram em outras eras muito mais extremos do que no momento presente. Ou seja, estudos que se pretendam sérios não devem descartar os efeitos da emissão de CO2 antropogênico e de outros gases como agentes do efeito estufa, mas também devem considerar outros fatores, como por exemplo, a atividade solar, que parece ser uma das principais variáveis nessa complexa equação. Uma análise imparcial e criteriosa do problema sugere que, com base nas informações que se tem até agora, é sensato ter cautela antes de fazer previsões e afirmações categóricas sobre mudanças climáticas de longo prazo.
Por outro lado, é sensato também ter moderação no uso dos recursos naturais, investir em educação de qualidade, bem como em ciência e tecnologia para ricos e pobres de todos os continentes. Só assim teremos sucesso na substituição de velhas tecnologias por novas, mais eficientes e menos poluidoras.
O problema é que o capitalismo globalizado vai continuar drenando os recursos naturais do mundo ao seu modo e vai fazer de tudo para manter os países em desenvolvimento “em desenvolvimento”, ou seja, pobres. Do outro lado, as esquerdas radicais vão continuar buscando a qualquer preço uma bandeira ideológica para justificar a sua “luta contra o capitalismo”. Nesta peleja irracional, a bola da vez é o ambientalismo. Além das meias-verdades, muita besteira tem sido dita e praticada de ambos os lados a esse respeito. Sabendo-se que nas questões ambientais as variáveis são muitas, cada um ajusta o modelo como melhor lhe convém. Nesse embate, em meio à barulheira própria de quem pretende impor sua razão no grito, fazem calar a voz de quem deveria falar primeiro: a ciência e o bom senso.
Elton L. Valente“
Embaixadores do Clima
O British Council está selecionando três jovens interessados em meio ambiente, com idade entre 14 e 18 anos, para participar do programa Embaixadores do Clima. Os selecionados ganharão viagens com todas as despesas pagas ao Reino Unido e ao Japão, onde participarão da Conferência Internacional de Meio Ambiente, que reunirá os países do G8+5. Informações na página http://www.britishcouncil.org/br/brasil-science-chat-climate-change-climateambassador-international.htm e inscrições até o dia 31 de janeiro.
Meandros da transposição
Ao contrário da blogosfera anglófona, os blogueiros de ciência brasileira parecem não se interessar muito pelos polêmicos assuntos locais. Até agora, não li nem um post sobre a importante questão da transposição das águas do rio São Francisco, que tanta atenção tem recebido da mídia, embora com raras intervenções de técnicos imparciais. Infelizmente, o fato que mais tem chamado a atenção é a teimosa greve de fome de um bispo católico que se opõe ao projeto, utilizando sua posição como líder religioso para influenciar nas decisões de um estado laico, o que por si só é um absurdo digno de extremistas de direita norte-americanos. Apesar destas palavras duras, também estou, a priori, contra a tal transposição. Considero-me um cientista e como tal, tiro minhas conclusões a cerca da realidade e dos fatos a partir de evidências científicas, quer alcançadas por mim, quer por pesquisadores capacitados em outras áreas do conhecimento. No caso da transposição, como não sou um especialista no assunto, minhas conclusões são em grande parte baseadas no trabalho do pesquisador da Fundação Joaquim Nabuco, João Suassuna, especialista em recursos hídricos do Nordeste e que vem pensando a questão da transposição há um bom tempo. Suassuna faz questionamentos de muita relevância, entre outras coisas, chama a atenção para o absurdo de trechos do canal a céu aberto em um clima semi-árido onde as perdas de água por evaporação podem estar próximos dos 2000 milímetros, apesar da pluviosidade flutuar em torno de 700mm; questiona a origem da energia para elevação da água em vários trechos; e chama a atenção para o fato de uma decisão que deveria ser eminentemente técnica estar tomando um rumo muito mais político. Esta é uma discussão séria, da qual se deveriam deixar afastados diferenças ideológicas, discursos demagógicos e miopia ambiental.
Como pagar ao meio ambiente?
A pergunta no título deste post pode parecer estranha e alguém talvez pense que me enganei ao escrever, mas não. A pergunta é relevante e pode ser melhor entendida se escrita de outra forma: se deixarmos de considerar todas as vantagens conferidas por um ambiente bem preservado e funcional como bens gratuitos e passássemos a dar valor monetário a isto, a consciência destas vantagens não seriam mais notadas e talvez melhor conservadas? Dou um exemplo. O grande desafio da humanidade atual é diminuir ou de preferência parar as emissões de gases de efeito estufa que estão causando mudanças climáticas globais de reversibilidade controversa. Tenho falado constantemente no papel dos solos como possíveis mitigadores destas emissões ao seqüestrar dióxido de carbono na forma de matéria orgânica do solo, mais conhecida como húmus. Além do efeito benéfico pela diminuição de gases de efeito estufa na atmosfera, o acúmulo e a dinâmica da matéria orgânica no solo traz uma série de outros benefícios como melhorar a fertilidade dos solos, sua estrutura, imobilizarem possíveis poluentes como metais pesados, aumentar a biodiversidade nos solos. Ora, na verdade todos estes benefícios podem ser considerados como serviços para o bem estar da sociedade. Mas o cidadão não os paga, recebe-os gratuitamente…ou melhor, não os recebe porque o acúmulo de matéria orgânica nos solos, e outros tipos de serviços ambientais, dependem da adoção de práticas de manejo dos solos principalmente por agricultores, porém não há incentivos econômicos para isto e contar com a consciência das pessoas é uma estratégia no mínimo ineficiente, convenhamos. A idéia não é nova e na verdade já há estimativas de valores para este tipo de serviço ambiental. Internacionalmente, avalia-se que o acúmulo de uma tonelada de carbono orgânico no solo em um hectare (dez mil metros quadrados) custe cerca de dez dólares. O problema é que acumular esta tonelada é muito difícil. Para se ter idéia, trabalhos recentes em áreas de pastagens nativas nos Estados Unidos avaliando o potencial de certas práticas de manejo que seqüestram carbono nos solos mostraram que se conseguia acumular em torno de meia tonelada, ou seja, 500 quilogramas por hectare, em termos monetários, míseros 5 dólares. Por comparação, em meu trabalho de tese de doutorado avaliei o quanto um determinado solo de uma região montanhosa em uma Área de Proteção Ambiental de Minas Gerais tinha acumulado de carbono. Cheguei a um valor de cerca de 300 toneladas por hectare. Trezentas toneladas multiplicadas por dez dólares são 3 mil dólares. Pouco dinheiro? Bem, considerem que nesta região a área abrangida por este solo era de cerca de 1000 hectares, acumulando em torno de 300 mil toneladas e isto já vale para 3 milhões de dólares! O ambiente natural levou milhares de anos para acumular estas 300 toneladas de carbono orgânico que custariam hoje 3 milhões de dólares para se acumular, de graça. Esta valoração no entanto nos dá uma idéia do quanto pode ser perdido se esta área for utilizada para a agricultura dita convencional, para a urbanização descontrolada e outros usos. E agora pergunto de novo: como pagar ao meio ambiente?
Estoques de carbono, erosão e boa ciência I
Estoque de carbono do solo é uma estimativa da massa total de carbono orgânico (e/ou inorgânico) de um solo, levando em consideração a profundidade (espessura) do solo e sua densidade. Por que conhecer os estoques de carbono nos solos? Atualmente, de forma pragmática, estas estimativas são feitas visando avaliar o quanto poderia ser perdido no caso de haver mudanças no uso da terra. Estima-se que de 1850 a 1998, mudanças no uso que se faz das terras (basicamente derrubadas de florestas ou outros tipos de vegetação nativa para implantação de agricultura) tenham sido responsáveis pela emissão líquida de em torno de 136 Pg (petagramas, um petagrama corresponde a um trilhão de quilogramas ou 1.000.000.000.000.000 de gramas) de C principalmente na forma de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera tanto pela decomposição dos restos vegetais quanto pela oxidação da matéria orgânica do solo. Segundo pesquisas, a perda histórica de carbono orgânico do solo em terras convertidas à agricultura pode variar de 30 a 40 t/ha. Esta quantidade é muitas vezes correspondente a todo o carbono de horizontes superficiais de alguns solos. O conhecimento dos estoques de carbono em solos pode auxiliar inclusive no planejamento de uso da terra bem como no estabelecimento de limites de perdas toleráveis nos teores de matéria orgânica do solo e da correção de práticas de manejo. Pelo que posso observar nas pesquisas que se tem feito sobre a capacidade dos solos em seqüestrar carbono, muitos têm considerado que a perda de matéria orgânica representa uma oportunidade para que fontes de CO2 se tornem agora sumidouros (seqüestradores). Em solos em que se perdeu apenas ou majoritariamente a matéria orgânica, principalmente por oxidação biológica ou não, isto pode ser factível. Mas o que dizer de solos em que se perdeu a matéria orgânica, juntamente com a fração mineral do solo, por erosão, solos onde houve muitas vezes perda completa do horizonte superficial? Para ilustrar isto usarei uma metáfora facilmente entendível: uma coisa é perder água de um reservatório por evaporação, outra coisa é perdê-la porque o reservatório foi destruído. Aliás, esta é uma preocupação relevante inclusive face a um artigo publicado no último dia 26 de outubro na Science intitulado “The impact of agricultural soil erosion on the global carbon cycle” em que os pesquisadores concluem que a erosão de solos agrícolas constitui antes um sumidouro que uma fonte de CO2 para a atmosfera, embora não um sumidouro considerável. Entendamos o contexto do trabalho. Por um tempo (e ainda hoje) muitos cientistas do solo e outros afirmavam que a erosão dos solos agrícolas constituiria uma fonte de gases de efeito estufa para a atmosfera porque praticamente toda a matéria orgânica neles contida acabaria rapidamente decomposta. Logo se viu no entanto que havia uma falha neste raciocínio: obviamente uma boa parte da matéria orgânica erodida seria enterrada junto com os sedimentos minerais, principalmente sob a água, e se tornaria indisponível aos microrganismos decompositores, ficando assim seqüestrada por um tempo porventura maior do que se continuasse no solo intacto. A dúvida era qual dos dois efeitos preponderava: a decomposição ou o seqüestro. Segundo os autores do trabalho citado acima, prepondera o seqüestro, embora por uma pequena margem. Bom. Mas falar em termos globais muitas vezes não leva em consideração os efeitos de curto prazo locais. Apesar de a matéria orgânica estar estabilizada nos sedimentos, permanece o fato de que há solos agrícolas que a perderam e que possivelmente perderam e perdem produtividade com isso. Não apenas produtividade em termos químicos, mas há perda também da qualidade biológica e física dos solos, impedindo que haja crescimento ideal das plantas que poderiam fixar mais carbono.
Agricultura sustentável no semi-árido nordestino?
Às vezes é quase impossível fugir de certos assuntos “moda”. Sustentabilidade na agricultura, seqüestro de carbono e mudanças climáticas globais são alguns dos temas mais comuns em qualquer foro de discussão ambiental. O problema é encarar estes assuntos de forma objetiva, o mais imparcialmente possível, sem adotar uma atitude dogmática, de fé inquestionável mesmo contra os fatos. Um destes temas difíceis é o da sustentabilidade da agricultura na região semi-árida do nordeste brasileiro. Não me refiro à agricultura tecnificada dos perímetros irrigados das áreas sobre material geológico sedimentar, mas à agricultura, pequena ou não, das áreas sobre substrato geológico cristalino, onde não há água em quantidade e qualidade suficiente para projetos de irrigação ambiciosos. Eu mesmo venho escrevendo sobre isto prolificamente no Geófagos, mas uma série de leituras e peregrinações recentes me fez relfetir o assunto um pouco mais profundamente. A semi-aridez traz uma série de problemas para a agricultura. Naturalmente, a produção de biomassa vegetal é baixa, quando comparada com outros ecossistemas, a vegetação, nativa ou não, tende a ser mais esparsa, expondo mais o solo às intempéries. Isto por si só pode aumentar as taxas de perdas por erosão. Há trabalhos de pesquisas recentes realizados em universidades nordestinas indicando que a vegetação nativa (caatinga) oferece pouca proteção aos agentes erosivos, principalmente água. Isto faz sentido. No começo das chuvas, que costumam ser altamente erosivas, a vegetação apresenta-se quase completamente desfolhada e o solo exposto, em climas semi-áridos há em geral eventos de chuvas torrenciais, de alta erosividade, o que tende a exacerbar a perda de solo e de carbono. Claramente há concentrações baixas de matéria orgânica nos solos, devidas à baixa produção de biomassa, erosão da camada superficial do solo (erosão laminar) além da perda natural quer por oxidação biológica quer por fotooxidação. As taxas de intemperismo das rochas (mecanismo que dá origem aos solos) tendem a ser mais baixas, a “reposição” do solo perdido é mais lenta, os solos são pouco profundos, a capacidade de armazenamento de água pelos solos é pequena e as perdas por evapotranspiração são altas. Devido aos altos graus de incerteza na produção agrícola, o uso de insumos (adubos principalmente) é rara, o que faz com que os nutrientes retirados pelas plantas sejam na verdade “minados”, já que não há reposição. Mesmo a reposição natural é incompleta, primeiro porque quase nada de resíduo vegetal é deixado sobre os solos, segundo porque o declínio na produtividade das terras faz com que o tempo de pousio (“descanso”) das áreas agricultadas seja cada vez menor, impedindo o restabelecimento da vegetação nativa com conseqüente restauração da fertilidade natural. Em termos de utilização de solos agrícolas como sumidouro de carbono visando a reversão parcial das mudanças climáticas globais, é bem possível que a agricultura do semi-árido fosse reprovada, talvez constituindo antes uma fonte de CO2 para a atmosfera, associada com a irresponsável depredação da caatinga. Creio que nada há de sustentável no uso agrícola atual das terras do semi-árido e que a sociedade e autoridades míopes não vêem que apenas ciência e tecnologia de qualidade e com continuidade podem reverter o processo de degradação ambiental severa a que esta região vem sendo submetida há séculos.
Álcool e bom senso
Ainda existe bom senso neste mundo. Em um editorial de ontem (19/09/2007), o jornal americano New York Times faz duras críticas ao programa americano de produção de etanol (álcool combustível). Além de ser um processo mais caro do que se produzir álcool a partir da cana-de-açúcar (para se produzir álcool a partir da cana, utiliza-se o açúcar simples produzido, no caso do milho, é necessário que se quebre as moléculas de amido em acúcar e só então se produz o álcool), a utlização do milho para produzir etanol tem causado altas no preço desta commodity agrícola. O editorial aproveita para criticar os altos impostos cobrados para se importar etanol brasileiro bem como os subsídios que os produtores americanos de milho recebem. É bom que se deixe bem claro quem é o melhor neste caso.
Vírus de abelhas
Há algum tempo tem havido preocupação entre os criadores de abelhas americanos sobre a mortandade de suas colméias comerciais. A causa do problema tem se mantido quase misterioso mas agora parece que finalmente se resolveu parte do problema com a implicação de um vírus na mortandade. A notícia li aqui, mas detalhes mais completos podem ser acessados a partir daqui.
