Cadê o aquífero Guarani ?

Que fim levou o Aquífero Guarani, o super reservatório de água brasileiro?

“Onde foi parar o Aquífero Guarani quando a gente mais precisa dele?” Essa foi a pergunta que um amigo me mandou, um mês atrás, quando o Gizmodo publicou uma reportagem em parceria com o TAB UOL sobre a crise hídrica em São Paulo (se você não sabe do que estou falando, dê uma olhada aqui). Pois é. Há dois grupos de pessoas obcecadas com o Aquífero Guarani: os estudantes de ensino médio e as pessoas acima de 35 anos.

Os estudantes de ensino médio sabem que, uma hora, o Aquífero Guarani vai cair no vestibular. E o vestibular é feito, basicamente, por pessoas com mais de 35 anos que passaram os últimos anos da década de 90 e os primeiros dos anos 2000 ouvindo sobre as maravilhas do Aquífero Guarani. Ele seria mais uma prova de que o Brasil (e seus vizinhos) foram agraciados pela mãe natureza com aquele carinho de quem leva leite na cama para você dormir mais tranquilo toda noite (mesmo quando você é casado e tem filhos).

Mas… o que raios mesmo é o Aquífero Guarani e qual o papel dele na atual (e talvez nas futuras) crises de falta de água? Aos fatos, senhoras e senhores. Porque você que não é estudante de ensino médio e tem menos de 35 anos também vai gostar de saber algumas coisas.

O que é o Aquífero Guarani?

Ele é uma gigantesca caixa d’água subterrânea que se espalha por um milhão de quilômetros quadrados em quatro países: Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai. É grande, muito grande. O território que ele ocupa é equivalente a duas Franças (sem baguete, queijo e vinho – e você não o vê mesmo, já que ele escondidinho debaixo da terra).

Sua capacidade também é impressionante. Ele tem 37 mil quilômetros cúbicos de água. O quanto é isso em número de gente? Um quilômetro cúbico é equivalente a um trilhão de litros de água. Então, vem comigo. Respire fundo.

O Aquífero Guarani tem 37 mil vezes um trilhão de litros de água. Para um ser humano normal, é praticamente impossível captar a magnitude disso. Mas talvez ajude dizendo que o Aquífero Guarani tem (pausa dramática)…

… a capacidade de 40 mil sistemas cantareiras. Dá para abastecer a população mundial, com muitas sobras.

E por que ele não é usado QUANDO A GENTE MAIS PRECISA DELE?

É hora de derrubar algumas premissas. Ele é usado, sim. No Estado de São Paulo, por exemplo,  65% das cidades são abastecidas com águas subterrâneas (inclusive do Aquífero).  Várias cidades do interior de São Paulo, como Ribeirão Preto, já usam os recursos do Aquífero. É por isso que a seca nessas regiões, embora severa, não teve um impacto gigantesco.

Só que há alguns problemas em usar o aquífero. Primeiro que a água não pertence a apenas um país, mas a quatro. Tem de ter muita cautela. Se você tirar muito aqui, a Argentina vai reclamar (com razão). Afinal, a água não fica parada. Ela vai e vem, vai e vem, se movimentando com aquele balanço gostoso das profundezas da terra.

Por isso, a exploração do Aquífero precisa ser coordenada entre os quatro países, o que não é muito fácil. Houve avanços relevantes nos anos 2000, com acordos bem importantes assinados. Mas, você sabe, o acordo é só o começo de alguma coisa. O que pega é a aplicação.

São países com água, empresas que tiram água, empresas e pessoas que precisam de água. Além disso, em alguns países a água subterrânea não está sob administração nacional, mas dos Estados. É muita gente envolvida. Não estamos falando de biribinha, mas daquele líquido que nos permite viver de boas nesse planeta.

Olha o nosso Aquífero, que bonitinho, todo cheio de pixels

A segunda é que nem sempre é fácil tirar essa água. A imagem de caixa d’água ajuda a entender o que o Aquífero é, mas também engana.  O reservatório não é uma obra de engenharia, mas um buraco irregular cheio de água embaixo da terra. Como engenheiros, geógrafos e mais um monte de gente não se cansam de dizer, não basta ter o recurso: é preciso conseguir explorá-lo e saber usá-lo. Isso serve tanto para água quanto para petróleo (embora água seja muito mais importante que petróleo). Por isso que há projetos pilotos em andamento, nos países onde ele está, para pesquisar mais o aquífero e entender o quanto ele pode ser usado. São Paulo, de certa forma, faz parte dessa iniciativa.

Apesar desses obstáculos, o Aquífero já vem sendo utilizado – como eu falei, uma parte do interior de São Paulo já o usa legalmente. Atenção para o legalmente, porque isso tem a ver com o próximo ponto.

Posso abrir um poço de água e usar minha cota do Aquífero?

Não. Poço artesiano é coisa séria. Imagine se todo mundo sair por aí abrindo poço de água. Primeiro, nem toda a água do Aquífero tem a mesma qualidade. Segundo que um poço não é só um ponto de extração de água – também é mais um ponto em que a água debaixo da terra entra em contato com o mundão daqui de cima. E aí é que mora o perigo.

O Aquífero Guarani é abastecido por chuvas. Essa chuva entra por fendas na terra, por fendas em lagos, por rios. Ele tem vários pontos de entrada — por isso que ficou tão grande (tem a ver com tipos de rochas também, mas isso é papo de geólogo e, confesso, ainda não cheguei naquele nível de admirar a beleza de uma rocha. Mas eu chego lá um dia, espero).

Em algumas regiões do interior de São Paulo, já há suspeitas de contaminação em trechos do aquífero por defensivos agrícolas. Nada sério — mas pode ficar sério. Afinal, são muitos pontos de entrada.

Por isso que os governos entram no jogo. Eu sei, eu sei. A gente anda de bode com TODO E QUALQUER GOVERNO (com alguma razão). Mas algumas coisas não tem jeito mesmo. O governo precisa regular a exploração para que esse enorme potencial não se esvaia por ai.

Você pode falar com a empresa de água que abastece sua cidade e se informar sobre como abrir um poço. Há várias por aí – e a Sabesp, a mais famosa, é apenas uma delas. Ribeirão Preto, por exemplo, tem sua própria companhia de abastecimento de água. Campinas também.

Se quiser abrir um poço, faça a coisa certa. Se informe sobre como fazer e deixe tudo regularizado. E, se os governos aprontarem, coloque a boca no mundo. Governos não podem brincar com água. Se tem um lado bom dessa crise é, que finalmente, estamos levando a menina água a sério.

Imagem de capa: Parque Curupira, em Ribeirão Preto (Leandro Maranghetti Lourenço/Wikipedia)

Aquecimento global antigo foi similar ao atual

Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/12/2014

Testemunhos de sondagem revelam o que aconteceu na Terra durante o Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno.[Imagem: Bianca Maibauer/Universidade de Uath]

Notícias boas e ruins

A taxa de emissões de carbono que aqueceu o clima da Terra quase 56 milhões de anos atrás foi muito mais parecida com o aquecimento global verificado agora do que os cientistas calculavam.

Segundo Gabe Bowen e seus colegas da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, o aquecimento global do período Paleoceno-Eoceno envolveu dois “pulsos de carbono” lançados na atmosfera.

E os dois pulsos parecem ter acontecido por eventos “endógenos”, ou seja, de processos do próprio planeta, não envolvendo a queda de asteroides ou cometas.

As causas mais prováveis incluem o derretimento do gelo de metano aprisionado no fundo oceânico – os chamados clatratos – ou a liberação também de metano por um vulcanismo intenso.

Segundo a equipe, isto traz notícias boas e ruins. A boa notícia é que a Terra e a maioria das espécies vivas na época sobreviveu. A má notícia é que levou milênios para que a Terra voltasse ao nível climático anterior.

“Há uma observação positiva na medida que o mundo persistiu, ele não acabou em chamas, ele tem um mecanismo de autocorreção e voltou ao normal sozinho,” disse Bowen. “No entanto, neste caso levou quase 200 mil anos antes que as coisas voltassem ao normal.”

Clima diferente

Porém, Bowen ressalta que, naquela época, o clima global já era muito mais quente do que o atual – não havia, por exemplo, coberturas de gelo nos polos. “Assim, isso aconteceu em um campo de jogo diferente do que temos hoje,” afirmou.

Foi nesta época, por exemplo, que surgiu a maior parte dos mamíferos e que os oceanos adquiriram a acidez que apresentam hoje.

E as coisas parecem ter sido muito mais dramáticas: no chamado Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno as temperaturas subiram entre 5 e 8 graus Celsius – atualmente os ambientalistas lutam para limitar o aquecimento global a 2º C.

Aquele aquecimento parece ter sido gerado por duas liberações de carbono, com durações de até 1.500 anos, o que, segundo a equipe, descarta explicações anteriores do impacto de um asteroide ou cometa para justificar o evento.

Regulação natural e intromissão não natural

A equipe chegou a estas conclusões monitorando o registro geológico deixado em nódulos sedimentares de calcário e rochas carbonáticas no estado de Wyoming, nos EUA. Agora os dados precisarão ser confirmados mediante a análise de amostras de mesma idade recolhidas em outras partes do mundo.

Mas a capacidade de recuperação natural do planeta em uma época de mudanças muito mais dramáticas acentua o risco das manipulações climáticas defendidas pela geoengenharia – estudos apontam que essas manipulações podem transformar o aquecimento global em seca global e que, no final das contas, a geoengenharia pode amplificar os efeitos do aquecimento global.

• Aquecimento global só voltará em 15 ou 20 anos, dizem cientistas

Bibliografia:
Two massive, rapid releases of carbon during the onset of the Palaeocene-Eocene thermal maximum
Gabriel J. Bowen, Bianca J. Maibauer, Mary J. Kraus, Ursula Röhl, Thomas Westerhold, Amy Steimke, Philip D. Gingerich, Scott L. Wing, William C. Clyde
Nature Geoscience
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/ngeo2316

Há 56 milhões de anos, uma intensificação no nível de carbono causou elevação na temperatura do planeta

Ponto de ebulição

Fonte: NATIONAL GEOGRAPHIC BRASIL   |   Por: Robert Kunzig

« Outubro de 2011 – Edição 139

       

Foto: Ira Block

Na árida região de Bighorn, faixas avermelhadas de ferrugem em solo oxidado assinalam o abrupto aquecimento ocorrido há 56 milhões de anos, que secou os pântanos que abrigavam répteis parecidos com o aligátor do Okefenokee da foto.

« Outubro de 2011 – Edição 139

A Terra já passou por isso antes. Não por este estado febril de âmbito planetário, pois o mundo era bem diferente da última vez, 56 milhões de anos atrás. O Atlântico ainda não estava todo formado, e os animais, incluindo os nossos ancestrais primatas, podiam ir por terra firme da Ásia, cruzando a Europa e a Groenlândia, até a América do Norte. Pelo caminho, não teriam encontrado nem uma única partícula de gelo. Além disso, mesmo antes dos eventos de que estamos falando, a Terra já era bem mais quente que agora. Quando a época paleocena foi dando lugar à eocena, contudo, as temperaturas subiram de modo brusco e acelerado.

A causa foi uma maciça e repentina, em termos geológicos, liberação de carbono. Não se sabe a quantidade de carbono introduzida na atmosfera durante o Evento Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno (PETM, na sigla em inglês), como os cientistas denominam esse período febril. No entanto, estima-se que tenha sido a mesma quantidade que seria lançada se queimássemos hoje todas as reservas de carvão, petróleo e gás natural do planeta. O PETM durou mais de 150 mil anos até que o excesso de carbono fosse reabsorvido. Provocou secas, inundações, pragas de insetos e extinções de espécies. A fauna terrestre sobreviveu – na verdade, prosperou –, mas tornou-se diferente. As consequências evolucionárias desse auge do carbono podem ser vistas ainda ao nosso redor – elas também nos incluem. E estamos prestes a repetir esse experimento.

“O PETM é um modelo para o que temos diante de nós, do que estamos fazendo ao brincar com a atmosfera”, diz o paleontólogo Philip Gingerich, especialista em vertebrados da Universidade de Michigan. “É a ideia de desencadear um processo que foge ao controle e depois requer 100 mil anos para recuperar o equilíbrio.”

Gingerich e outros cientistas constataram a mudança evolucionária no fim do Paleoceno bem antes de sua causa ser atribuída ao carbono. Há quatro décadas Gingerich busca fósseis desse período na bacia Bighorn, um árido planalto que se estende por 160 quilômetros a leste do Parque Nacional de Yellowstone, no norte do estado americano do Wyoming. A maioria das escavações foi feita nas encostas de uma meseta comprida e estreita, denominada Polecat. O cientista é dono de um sítio do qual dá para avistar a elevação.

Em uma tarde de verão, Gingerich e eu vamos em sua caminhonete Suburban azul-celeste, modelo 1978, por uma estradinha de terra até o topo da meseta, e depois seguimos rumo a sua extremidade sul, de onde se descortina uma bela vista das plantações irrigadas e dos poços de petróleo dispersos ao redor. Durante as eras glaciais mais recentes, explica ele, a Polecat era o leito do rio Shoshone, que a recobriu de calhaus arredondados. Em algum momento, o rio desviou-se para leste e começou a abrir caminho para baixo através dos sedimentos mais macios e antigos que haviam preenchido a bacia Bighorn. Ao longo dos milênios, as vertentes da meseta foram esculpidas por ventanias no inverno e chuvas no verão, adquirindo uma aparência agreste e deixando expostas diversas camadas de sedimentos. E os sedimentos da época do PETM podem ser vistos bem na extremidade sul da formação.

É ali que Gingerich recolheu indícios documentais de um grande surto entre os mamíferos. À meia altura da encosta, uma faixa de sedimentos avermelhados, com 30 metros de espessura, acompanha as dobras e reentrâncias e destaca-se com nitidez. Nessa faixa, Gingerich encontrou fósseis dos mais antigos mamíferos perissodátilos (com dedos ímpares nos cascos), artiodátilos (com dedos pares) e legítimos primatas: em outras palavras, os primeiros exemplares das ordens que hoje incluem, respectivamente, cavalos, bois e seres humanos. Desde então, fósseis semelhantes foram achados na Ásia e na Europa. Eles são encontrados por toda parte, como se tivessem surgido do nada. Nove milhões de anos depois de um asteroide se chocar contra a península de Yucatán, desencadeando o cataclismo que aniquilou os dinossauros, a Terra parece ter sido sacudida por outra mudança global.

No decorrer das primeiras duas décadas em que Gingerich se dedicou a registrar a transição do Paleoceno ao Eoceno, a maioria dos cientistas considerava o período uma transição em que um conjunto de fósseis deu lugar a outro. Essa concepção começou a mudar em 1991, quando dois oceanógrafos, James Kennett e Lowell Stott, analisaram isótopos de carbono – átomos de carbono diferenciados – em um núcleo de sedimento extraído do fundo do Atlântico nas proximidades da Antártica. Bem na divisa entre o Paleoceno e o Eoceno, uma dramática mudança na proporção dos isótopos presentes em fósseis de organismos unicelulares conhecidos como foraminíferos indicava que uma enorme quantidade de carbono “novo” havia inundado os oceanos durante um breve período de poucos séculos. Esse carbono teria se difundido pela atmosfera, o que, sob a forma de gás carbônico, impediria a dispersão do calor solar e aqueceria o planeta. Os isótopos de carbono nos foraminíferos sugerem que o oceano todo ficou mais quente, da superfície até o leito marinho.

No princípio dos anos 1990, os mesmos sinais de convulsão planetária começaram a ser localizados na meseta Polecat. Dois jovens cientistas, Paul Koch e James Zachos, coletaram amostras de alguns centímetros de solo rico em carbonatos em cada uma das camadas sedimentares. Também recolheram dentes de um mamífero primitivo, o Phenacodus. Quando analisaram as proporções de isótopos nas amostras de solo e no esmalte dos dentes, constataram o mesmo surto de carbono indicado nos foraminíferos. Com isso, começou a ficar evidente que o PETM fora um episódio de aquecimento global que havia afetado não só obscuros organismos marinhos como animais terrestres de maior porte. Os cientistas concluíram então que poderiam usar a elevação no teor de carbono – a marca indubitável do acúmulo de gases de efeito estufa – para identificar o PETM em rochas do mundo todo.

Mas de onde saiu aquele carbono? Sabemos a fonte do excesso que está sendo lançado agora mesmo na atmosfera: nós mesmos. Porém, não havia nenhum ser humano há 56 milhões de anos – muito menos carros e usinas termelétricas. O mais provável é que tenha havido mais de uma origem. No fim do Paleoceno, a Europa e a Groenlândia estavam se separando e abrindo espaço para o Atlântico Norte, o que resultou em maciças erupções vulcânicas que poderiam ter gerado CO2 dos sedimentos orgânicos no fundo do mar – embora sem a rapidez necessária para explicar os picos de isótopos. Incêndios podem ter consumido os depósitos de turfa durante o Paleoceno, mas a fuligem resultante dessa combustão ainda não apareceu nos sedimentos. Um cometa chocando-se contra rochas carbonatadas também poderia ter liberado muito carbono.

Segundo a hipótese mais antiga, e até hoje a mais aceita, muito desse carbono veio de imensos depósitos de hidrato de metano, um composto peculiar e parecido com gelo, que consiste em moléculas de água que formam uma gaiola em torno de uma única molécula de metano. Os hidratos são estáveis apenas em uma estreita faixa de temperatura baixa e pressão alta – hoje existem grandes depósitos sob a tundra ártica e o leito oceânico, nas vertentes entre as plataformas continentais e as profundas planícies abissais. Durante o PETM, um aquecimento inicial ocorrido em alguma parte – talvez por atividade vulcânica, talvez por pequenas oscilações na órbita terrestre que expuseram mais certas regiões aos raios solares – poderia ter derretido os hidratos e permitido que as moléculas de metano escapassem de suas gaiolas e chegassem à atmosfera.

Tal hipótese é alarmante. O metano disperso na atmosfera provoca o aquecimento do planeta em uma proporção 20 vezes maior, por molécula, que o dióxido de carbono. Depois de uma ou duas décadas, ele passa por um processo de oxidação e vira CO2, que continua aquecendo ainda por muito tempo. É esse tipo de cenário que poderia ocorrer agora: o aquecimento causado pela queima de combustíveis fósseis tende a desencadear uma liberação descontrolada do metano armazenado no mar e no gelo setentrional.

Com base em seus dados, Koch e Zachos concluíram que o PETM fez com que a temperatura média anual na bacia Bighorn aumentasse por volta de 5ºC. Isso é mais que todo o aquecimento ali registrado desde a última Era Glacial. Mas é menos que as previsões para os séculos vindouros caso prossiga inalterada a queima de combustíveis fósseis pelos seres humanos. Tais simulações também anunciam alterações significativas no regime das chuvas ao redor do mundo, já neste século, e, sobretudo, em regiões subtropicais. No entanto, como verificar a exatidão desses modelos? “Não podemos esperar 100 ou 200 anos para ver o que aconteceu”, diz o geólogo sueco Birger Schmitz. “Por isso temos de entender o PETM. Ali é possível ver o resultado.”

E o que aconteceu na bacia Bighorn foi um rearranjo completo das formas de vida. O paleobotânico Scott Wing, do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsonian, vem coletando folhas fossilizadas em Bighorn há 36 verões. “Procurei durante dez anos por um depósito de fósseis como este”, conta Wing. Estamos sentados em uma encosta entre Ten Sleep e Worland, a oeste dos montes Bighorn, martelando rochas em uma trincheira aberta pelos assistentes de Wing. Em escarpas mais distantes consigo ver as faixas avermelhadas, entremeadas de cinza e amarelo, que identificam a camada como sendo da época do PETM. Nos silêncios da conversa, o único som é a música dos martelos – golpes abafados e ressonantes como de um diapasão. Basta bater as pedras com persistência e elas se abrem ao longo de um plano que separa duas camadas de argila, e às vezes ali se vê uma folha tão bem preservada que, com a ajuda da lupa de Wing, é possível distinguir até mesmo as trilhas abertas por insetos esfomeados há 56 milhões de anos.

Os fósseis que Wing havia coletado mostravam que, antes e depois do aquecimento, a bacia Bighorn estava coberta por uma densa floresta de bétulas, plátanos, metassequoias, palmeiras e árvores similares a magnólias. O solo devia ser macio, e algumas áreas, pantanosas. No Paleoceno e no Eoceno, a bacia Bighorn era parecida com o atual norte da Flórida.

No entanto, Wing descobriu que, no ápice do PETM, essa paisagem se transformou. Ela se tornou mais rala e árida, como as florestas da América Central. À medida que o planeta ficava mais quente, espécies vegetais migraram para a bacia, vindas do sul e da costa do golfo a mais de 1,5 mil quilômetros. Muitas eram leguminosas. E outras haviam sido infestadas por insetos.

Das centenas de folhas fossilizadas examinadas por Wing e por sua colega Ellen Currano, quase 60% das folhas apresentam orifícios ou canais sinuosos abertos pela mastigação de insetos. O calor pode ter acelerado o metabolismo deles, fazendo com que comessem e se reproduzissem mais. Ou talvez o dióxido de carbono adicional tenha transformado as plantas (quando se introduz CO2 em estufas, os vegetais crescem mais, mas seu conteúdo proteico é menor, tornando as folhas menos nutritivas). O mesmo pode ter ocorrido na estufa global do PETM – os insetos tiveram de comer muitas folhas para sobreviver.

Além disso, as folhas mastigadas por insetos do PETM eram menores que suas ancestrais do Paleoceno, e o motivo é que, segundo Wing, as precipitações haviam diminuído em 40%. (Quando há escassez de água, as plantas compensam essa falta com o encolhimento das folhas.) A queda nas precipitações também fez com que o solo secasse, e o ferro nele presente se oxidasse e adquirisse um tom de ferrugem. Tais solos ressecados de acordo com a estação viraram as faixas largas que hoje formam as listras nas encostas. Então, no auge do PETM, os leitos avermelhados desapareceram – não porque o clima em geral ficasse mais úmido, mas devido à concentração maior das chuvas. Os rios da bacia transbordavam sempre e inundavam as áreas próximas, carregando o solo antes que pudesse se consolidar.

Enquanto as árvores de leguminosas floresciam na bacia Bighorn, em todos os oceanos proliferava o Apectodinium. Essa espécie é uma forma extinta dos dinoflagelados – um grupo de plânctons unicelulares, alguns dos quais hoje dão origem a proliferações tóxicas conhecidas como marés vermelhas. No inverno, os Apectodinium se recolhiam em cistos rígidos que afundavam até o leito do mar. Na primavera seguinte, uma aba em cada cisto se abria como alçapão. Os organismos unicelulares então se arrastavam para fora e subiam à superfície, deixando para trás os cistos vazios que, 56 milhões de anos depois, seriam identificados por Henk Brinkhuis, da Universidade de Utrecht, e seu colega Appy Sluijs em amostras de sedimentos – as abas abertas sendo as únicas pistas para a história de uma forma de vida quase alienígena.

No período anterior ao PETM, Brinkhuis e Sluijs só encontraram o Apectodinium em regiões subtropicais. Mas, nos sedimentos da época do PETM, esses organismos estão em todo o mundo – uma confirmação de que todos os oceanos estavam mais quentes. No Paleoceno, a temperatura da água durante o verão no oceano Ártico já estava em torno dos 18ºC; durante o PETM, ela subiu para cerca de 23ºC. Nadar ali seria como nadar no Caribe. Hoje, a água nas profundezas mantém-se pouco acima do ponto de congelamento; no PETM, ela estava entre 13ºC e 19ºC.

À medida que os oceanos absorviam o dióxido de carbono que aquecia o planeta, a água deles foi se tornando mais ácida. Isso se comprova em sedimentos coletados nas profundezas oceânicas, nos quais o PETM é tão evidente quanto as listras nas encostas da bacia Bighorn. No decorrer do PETM, o oceano acidificado acabou dissolvendo o carbonato de cálcio. A acidificação dos oceanos leva à extinção de miríades de formas de vida, dissolvendo conchas, mariscos e foraminídeos – o cenário que tantos cientistas anunciam para o século 21. No entanto, o PETM é ainda mais desconcertante. Embora os recifes de coral no oceano Tétis, um ancestral do mar Mediterrâneo que atravessava o Oriente Médio, pareçam ter seu impacto, a única extinção em massa comprovada do PETM é inesperada: ela eliminou metade das espécies de foraminídeos que vivia no fundo lodoso dos mares. Eram cosmopolitas, adaptadas a ampla variedade de condições, capazes, portanto, de superar qualquer obstáculo.

Em função do nível de acidificação nos oceanos, James Zachos e seus colegas estimam que logo de início cerca de 3 trilhões de toneladas de carbono foram lançadas de uma só vez na atmosfera e, em seguida, mais 1,5 trilhão de toneladas foram sendo liberadas pouco a pouco. O total de 4,5 trilhões de toneladas é mais ou menos todo o carbono que hoje se avalia haver nas reservas de combustíveis fósseis; e os 3 trilhões iniciais equivalem a três séculos de emissões humanas, mantidos os níveis atuais. Embora os dados não sejam conclusivos, a maioria dos pesquisadores supõe que a liberação do PETM tenha sido mais demorada, estendendo-se por milhares de anos.

Seja qual for a rapidez com que se difundiu o carbono, seria necessário um tempo bem maior para que fosse removido pelos processos geológicos. Enquanto os carbonatos no fundo do mar se dissolviam, contrabalançando a acidificação, o oceano continuou a absorver mais CO2, e, depois de alguns séculos ou milênios após o evento inicial, por fim o auge do gás carbônico atmosférico ficou para trás. Entretanto, o CO2 estava se dissolvendo nas gotas de chuva, as quais lixiviavam o cálcio das rochas e o levavam ao mar, no qual se combinava com os íons de carbonato, resultando em mais carbonato de cálcio. Esse processo erosivo acontece o tempo todo, mas foi acelerado durante o PETM, pois o clima estava mais quente, e as chuvas, mais ácidas. Pouco a pouco as águas removeram da atmosfera o CO2 adicional, que acabou em formações calcárias no fundo do mar. E o clima aos poucos voltou a seu estado anterior. “É o que vem ocorrendo hoje com os combustíveis fósseis”, diz Zachos. “Aquilo que levou milhões de anos para se acumular nós estamos, em termos geológicos, liberando de uma só vez. No fim, o sistema acaba por reabsorver o excesso nas rochas, mas vai levar centenas de milhares de anos.”

Matt Huber, um especialista em simulações climáticas, arriscou-se a prever o que aconteceria se os seres humanos decidissem consumir todas as reservas de combustíveis fósseis. Os resultados que obtém são infernais. No que considera como o seu “palpite mais favorável de um cenário ruim” (para ele, o pior cenário de todos é o de “conflagração global”), o clima de regiões agora habitadas por metade da população humana se tornaria quase insuportável. Em grande parte da China, da Índia, do sul da Europa e dos Estados Unidos, as temperaturas chegariam no verão a médias de 37ºC, de dia e de noite, ano após ano.

Os climatologistas não costumam mencionar essas previsões sinistras de longo prazo, argumenta Huber, em parte porque estão sempre sendo acusados pelos céticos de alarmismo e de extrapolar dados científicos incertos. “O que acabamos fazendo é nos censurar”, comenta. “Toda vez em que topamos com algo muito preocupante, tendemos a dar um desconto. Mas, nesse caso, mesmo a posição equilibrada é, na verdade, bem pior do que as pessoas imaginam.”

Por fim, decreta: “Se continuarmos no caminho atual, não resta dúvida. Vamos acabar voltando ao Eoceno. E já sabemos como vai ser.”

No PETM, o calor fez com que espécies tropicais migrassem para os polos. Animais e vegetais podiam transpor pontes de terra entre todos os continentes e se miscigenar. Animais ungulados corredores, os ancestrais dos cavalos e dos cervos, chegaram à bacia Bighorn. Um pouco mais tarde, talvez devido ao fato de o clima ter ficado mais úmido, e a cobertura florestal avançado sobre os campos propícios a esses animais, surgiram os primatas verdadeiros.

Os seres humanos, e todos os outros primatas, descendem de um primata do PETM – assim como os perissodátilos, entre eles cavalos e rinocerontes, descendem de outro ancestral do PETM, e os ruminantes artiodátilos, como cervos, bois, camelos e ovelhas, de um terceiro ancestral da mesma época. As espécies que apareceram de repente na bacia Bighorn podem ter migrado da Ásia, onde foram achados espécimes fósseis mais antigos que os de Bighorn. Essas espécies asiáticas, por sua vez, descendem de ancestrais que remontam ainda antes, no Paleoceno. Mas até agora não se achou nenhum fóssil do Paleoceno que pudesse ser reconhecido como sendo algum primata ou equídeo.

Durante o próprio PETM, ocorreu algo estranho com os mamíferos: eles encolheram. Na bacia Bighorn, os cavalos eram tão pequenos quanto gatos siameses, mas, à medida que o carbono foi sendo eliminado da atmosfera, eles voltaram a crescer. Não se sabe ainda se isso aconteceu devido ao calor ou ao próprio CO2. Mas o que isso mostra, diz Philip Gingerich, é que os animais podem evoluir rapidamente em função de mudanças ambientais. Quando ele foi pela primeira vez a Bighorn, quatro décadas atrás, era para saber como haviam surgido os cavalos e os primatas. Hoje o cientista está convencido de que esse dois grupos, assim como os artiodátilos, surgiram no PETM – ou seja, que essas três ordens de mamíferos modernos adquiriram as características próprias naquela época, em um surto evolutivo desencadeado pelo repentino aumento de CO2 na atmosfera.

Depois de 56 milhões de anos, os primatas, que tinham o tamanho de camundongos ou coelhos, agora dominam a cadeia alimentar. Eles domesticaram os outros descendentes do PETM – cavalos, bois, porcos, ovelhas – e se dispersaram por todo o planeta. Avançaram além do cultivo da terra e estabeleceram um modo de vida que, embora variado, depende demais de combustíveis fósseis. Enquanto Gingerich e eu sacolejamos em sua caminhonete no topo da meseta Polecat, avistamos as bombas de extração de petróleo subindo e descendo sem parar, trazendo o petróleo do Cretáceo para a superfície, como ocorre em toda a bacia Bighorn.

Desde o século 18, a queima de combustíveis fósseis já lançou na atmosfera mais de 300 bilhões de toneladas de carbono – provavelmente menos de um décimo das reservas existentes ou do que foi liberado por ocasião do PETM. Esse evento não nos diz o que vai acontecer com a vida no planeta se decidirmos esgotar essas reservas. (Em 2010, as emissões globais de carbono atingiram novo recorde.) Talvez ocorra um surto de inovação evolutiva como aquele que deu origem aos primatas dos quais descendemos. Ou talvez desta vez, com todas as outras pressões sobre as espécies, aconteçam extinções maciças. O que o PETM faz é apenas fornecer contexto mais amplo para as nossas escolhas. Daqui a dezenas de milhões de anos, seja qual for o destino da humanidade, todo o padrão de vida na Terra pode ser radicalmente diverso daquilo que poderia ter sido – apenas em função do tipo de energia que adotamos durante alguns séculos.

Carta Aberta sobre a crise hídrica.

Cientistas lançam carta aberta sobre crise hídrica no Sudeste

Suzana Camargo – 16/12/2014 às 17:52

Grandes nomes das mais diversas áreas da ciência brasileira divulgaram hoje (16/10) o documento “Carta de São Paulo”, que faz uma séria e minuciosa análise da grave crise hídrica que atinge o Sudeste do Brasil. Os cientistas que assinam a carta sugerem ainda um plano estratégico para que a região possa gerir de forma mais eficiente e sustentável seus recursos hídricos.

O documento, que foi publicado com o aval da Academia Brasileira de Ciências (ABC), teve como signatários Carlos Nobre, climatologista do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, José Marengo, pesquisador do INPE, Eduardo Assad, engenheiro agrícola, entre outros. A coordenação geral da iniciativa foi do biólogo e oceanógrafo José Tundisi e contou com a contribuição de promotores do Ministério Público do Estado de São Paulo e outros acadêmicos.

No texto divulgado, os cientistas afirmam que há uma ameaça real à segurança hídrica no Sudeste – especialmente para a região metropolitana de São Paulo. O problema não é pontual e está sendo agravado pelas mudanças climáticas que atingem o planeta como um todo. De acordo com a “Carta de São Paulo”, a escassez de água no estado paulista já compromete a economia, saúde pública e produção de alimentos e energia.

Outra constatação apontada pelo grupo é que a poluição do ar, água e solo agravam ainda mais a atual crise. Segundo dados obtidos com o Ministério da Saúde e IBGE, houve maior investimento nos últimos anos na implantação de redes elétricas e de telefonia do que na ampliação da redes coletoras de esgotos (diferenças de mais de 30%).

A “Carta de São Paulo” sugere uma série de recomendações e ações a serem tomadas pelas autoridades municipais, estaduais e federais:

– Modificações imediatas no sistema de governança de recursos hídricos;
– Implementação de planos de contingência;
– Drástica redução do consumo de água e outras medidas emergenciais para 2015;
– Investimento imediato em medidas de longo prazo;
– Projetos de saneamento básico e tratamento de esgotos em nível nacional, estadual e municipal;
– Monitoramento de quantidade e qualidade da água;
– Proteção, conservação e recuperação da biodiversidade;
– Reconhecimento público e conscientização social da amplitude da crise;
– Ações de divulgação e informação de amplo espectro e
– Capacitação de gestores com visão sistêmica e interdisciplinar

Você pode ler a “Carta de São Paulo” na íntegra neste link.

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Foto: Fernanda Carvalho/Fotos Públicas

Os minerais mais perigosos …

Minerais preciosos movem o mundo moderno: eles são usados ​​em tudo, de talheres a placas de circuito. No entanto, eles – e os minérios de onde vêm – são alguns dos materiais mais tóxicos conhecidos pela ciência, e escavá-los é tão perigoso que alguns deles foram totalmente retirados da produção industrial. Acima, listamos os nove minerais mais tóxicos que já foram extraídos da Terra. >>> O alto preço do cobre, metal onipresente nos gadgets >>> O mundo está ficando sem ouro Crédito das imagens: JJ Harrison/Wikimedia; CarlesMillan/Wikimedia; CarlesMillan/Wikimedia; JJ Harrison/Wikimedia; Rob Lavinsky/Wikimedia; Rob Lavinsky/Wikimedia; Matteo Chinellato/Wikimedia; Museu Americano de História Natural; Raimond Spekking/Wikimedia

1 Cinábrio/cinabre (HgS): esta fonte de mercúrio, quando oxidada, produz dois compostos tóxicos que causam danos irreparáveis ​​ao sistema nervoso de crianças. E o mercúrio é fatal em pequenas concentrações, podendo ser absorvido pela respiração, intestinos ou pele. Por isso, as indústrias já eliminaram ou estão eliminando seu uso.

2 Pirita (FeS2): a pirita era a única fonte de enxofre e ácido sulfúrico, usados em toda a indústria. Isso levou a danos ambientais devastadores, tornando ácidas as águas subterrâneas e córregos próximos. A pirita não é mais minerada comercialmente: o enxofre pode ser coletado como um subproduto do gás natural e petróleo.

3 Fluorita (CaF2): esta bela pedra verde pode ser muito perigosa. Ela contém flúor, um mineral solúvel que se concentra em águas subterrâneas e que pode se espalhar pelo ar. Em excesso, ele causa fluorose, enfraquecendo ossos e articulações. Muitas comunidades rurais na Índia, China e sudeste asiático sofreram com surtos da doença.

4 Quartzo (SiO2): este é o segundo mineral mais comum na crosta da Terra, e o mineral mais usado pela humanidade. Mas ao inalá-lo, ele causa silicose, doença que incha os pulmões e gânglios linfáticos e dificulta a respiração. Ele também pode causar câncer de pulmão, doença associada às indústrias de mineração e fabricação de vidro.

5 Galena (PbS): deste mineral, obtemos o chumbo. Ele não é tão ruim quanto o mercúrio, que pode matar você imediatamente, mas o chumbo não sai do seu corpo: ele se acumula ao longo dos anos até atingir níveis tóxicos. Ele contribui para o surgimento de câncer, e causa defeitos congênitos graves em fetos.

6 Fenaquita (BeSiO4): ela é extraída por ser uma pedra preciosa, e pelo seu teor de berílio. Este elemento químico já foi um precursor para muitos materiais cerâmicos, até descobrirem que inalar pó de berílio causa beriliose – é como a silicose, porém muito mais grave. Ela causa uma reação alérgica nos pulmões, e não pode ser curada.

7 Erionita: este é um zeólito, um tipo de silicato chamado de peneira molecular, por reter certas moléculas de acordo com seu tamanho. A erionita se parece muito com minerais de amianto, e causa danos a humanos da mesma forma: através de mesoteliomas, um tipo de câncer. Ele não é mais minerado desde o final dos anos 80.

8 Hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2): o fósforo do seu fertilizante e o flúor na sua água da torneira muito provavelmente vieram de uma pedra como esta. No entanto, a exposição à hidroxiapatita (seja na sua mineração ou processamento) deposita esses mesmos minerais em suas válvulas cardíacas, petrificando-as.

9 Crocidolite: diga olá para o material mais perigoso do mundo. Mais conhecido como amianto azul, o crocidolite já foi amplamente utilizado por ser forte, flexível e resistente ao fogo. Mas, em 1964, descobriu-se que o amianto causa mesotelioma – um tipo de câncer – e o mineral parou de ser usado após algum tempo.

Pequeno resumo de Química Ambiental.

Química Ambiental

Substâncias Tóxicas

O termo produtos químicos sintéticos é utilizado para descrever substâncias que foram sintetizadas por químicos a partir de substâncias mais simples. São em sua maioria compostos orgânicos que usam como fonte original de carbono o petróleo ou o gás natural.

O carbono forma muitos compostos com cloro. Em virtude de sua toxicidade para algumas plantas e insetos, muitos desses compostos organoclorados, produzidos sinteticamente pela ação de cloro elementar sobre hidrocarbonetos, têm tido um amplo uso como pesticidas. Outrosorganoclorados são utilizados extensivamente nas indústrias de plásticos e eletrônicos. A ligação carbono-cloro caracteriza-se por ser difícil de romper, e a presença do cloro reduz também a reatividade de outras ligações das moléculas orgânicas. Para muitas aplicações, a falta de reatividade é uma vantagem importante. Porém, essa mesma propriedade significa que, uma vez que os organoclorados tenham entrado no ambiente, eles degradam-se muito lentamente, tendendo, portanto, a se acumular. Além disso, a maioria dos compostos organoclorados é hidrofóbica: eles não se dissolvem facilmente em água, mas são facilmente solúveis em meios semelhantes ao hidrocarboneto, tais como óleos ou tecidos adiposos. A falta de uma via eficiente para degradação dos compostos organoclorados, em combinação com sua hidrofobicidade, tem levado a seu acúmulo em organismos vivos, incluindo peixes, seres humanos e outros animais. As substâncias orgânicas tóxicas que serão discutidas neste capítulo são, na sua maioria, compostos organoclorados.

Pesticidas

Tipos de Pesticidas

Os pesticidas são substâncias que podem matar diretamente um organismo indesejável ou controlá-lo de alguma maneira (por exemplo, interferindo em seu processo reprodutivo). Todos os pesticidas químicos têm a propriedade comum de bloquear um processo metabólico vital dos organismos para os quais são tóxicos. Discutiremos primeiramente os inseticidas, e posteriormente consideraremos os herbicidas apenas para termos noção sobre a formação das dioxinas. As diferentes classes de pesticidas com seus organismos alvos estão na tabela 1.

Praticamente, desde sua introdução os pesticidas sintéticos constituem um problema, devido ao seu impacto potencial sobre a saúde humana em virtude da ingestão de alimentos contaminados com esses produtos químicos. Por essa razão, muitos deles foram banidos ou tiveram seu uso limitado.

Em compensação, alguns cientistas têm enfatizado recentemente que as próprias plantas produzem inseticidas, para combater os insetos e fungos que as consomem, e, conseqüentemente, estamos expostos a concentrações muito maiores desses pesticidas “naturais” que aos sintéticos em nossa dieta alimentar.

Pesticidas e seus alvos TABELA 1

Tipo de pesticida Organismo-alvo

acaricida ácaros

algicida algas

avicida pássaros

bactericida bactérias

desinfetante microorganismos

fungicida fungos

inseticida insetos

moluscicida caracóis, lesmas

nematicida nematóide

piscicida peixes

raticida roedores

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Inseticidas Tradicionais

Inicialmente, eram produzidos pesticidas inorgânicos e organometálicos que são geralmente muito tóxicos para os seres humanos e outros mamíferos. Além disso, metais e semimetais tóxicos como o arsênio usado comumente em tais pesticidas, não são biodegradáveis. Em vista dessa toxicidade, durante e após a Segunda Guerra Mundial, foram desenvolvidos muitos inseticidas orgânicos, que têm substituído essas substâncias inorgânicas e organometálicas.

Inseticidas Organoclorados

As indústrias químicas da América do Norte e da Europa Ocidental produziram grandes quantidades de novos pesticidas, especialmente inseticidas. Os ingredientes ativos da maioria desses pesticidas são organoclorados, muitos dos quais tinham em comum propriedades notáveis:

• Estabilidade contra a decomposição ou degradação ambiental.

• Solubilidade muito baixa em água, a não ser que oxigênio ou nitrogênio encontrem-se também presentes nas moléculas.

• Alta solubilidade em meios semelhantes a hidrocarboneto, tal como o material gorduroso de matéria viva.

• Toxicidade relativamente alta para insetos, mas baixa para seres humanos.

A seguir discutiremos os principais organoclorados usados como pesticidas.

HCB

O HCB, ou hexaclorobenzeno, C6Cl6 é um composto estável, de fácil preparo a partir de cloro e benzeno, sendo utilizado durante várias décadas após a Segunda Guerra Mundial como fungicida de uso agrícola nas colheitas de cereais. Sendo extremamente persistente e ainda emitido como subproduto pela indústria química e por processos de combustão, permanece como um agente causador de contaminação ambiental amplamente difundida. Ele é problemático, pois pode causar câncer de fígado em roedores de laboratório, e, portanto, talvez também em seres humanos.

Hexaclorobenzeno (HCB)

DDT

O DDT, ou para-diclorodifeniltricloroetano, foi muito efetivo contra os mosquitos transmissores da malária e febre amarela, contra os piolhos e contras as pragas de pulgas. A Organização Mundial da Saúde estimou que os programas de redução da malária, em que um dos componentes utilizados foi o DDT, salvou as vidas de mais de 5 milhões de pessoas. Infelizmente o DDT foi usado em excesso, particularmente na agricultura. Como resultado, sua concentração ambiental elevou-se rapidamente e começou a afetar a capacidade reprodutiva de aves que o incorporaram. Felizmente em seres humanos, a maioria do DDT ingerido é lenta, mais finalmente, eliminada.

Do ponto de vista estrutural, o DDT é um derivado do etano. Em um dos carbonos, os três hidrogênios estão substituídos por átomos de cloro, enquanto que, no outro, dois dos três hidrogênios estão substituídos por um anel fenila (benzeno); cada um dos anéis contém um átomo de cloro na posição para, isto é, diretamente oposto ao carbono do anel que está ligado à unidade etano.

DDT: para-diclorodifeniltricloroetano

A persistência do DDT o tornou um inseticida ideal: uma pulverização oferecia proteção contra os insetos que variava de semanas até anos. Sua persistência ocorre em virtude de sua baixa pressão de vapor e conseqüente baixa velocidade de evaporação, baixa reatividade com respeito à luz, produtos químicos e microorganismos do ambiente, e solubilidade bastante reduzida em água. Como outros inseticidas organoclorados, o DDT é solúvel em solventes orgânicos e, portanto no tecido adiposo animal.

Muitas espécies animais metabolizam o DDT por eliminação do HCl; um átomo de hidrogênio é removido de um dos carbonos do etano, e um átomo de cloro, do outro, criando um derivado do eteno chamado DDE, abreviatura para diclorodifenildicloroeteno:

DDE

As substâncias produzidas pelo metabolismo de um produto químico são chamadas metabólitos; assim, o DDE é um metabólito do DDT. O composto químico DDE é também produzido lentamente no ambiente pela degradação do DDT mediante tal transformação. Infelizmente, em algumas aves, o DDE interfere na enzima que regula a distribuição de cálcio, e por esse motivo os pássaros contaminados produzem ovos que não tem a casca (carbonato de cálcio) suficientemente grossa para suportar o peso dos seus pais durante a incubação.

O DDE praticamente não é biodegradável e é muito solúvel em gorduras, de maneira que permanece em nossos organismos durante um longo período de tempo.

Por razões ambientais, o uso do DDT está atualmente proibido na maioria dos países industrializados de qualquer modo, seu uso já vinha declinando devido às populações evoluídas de insetos resistentes, que podem metabolizar o DDT para o DDE, não-inseticida, e desse modo torná-lo inativo.

Atualmente, as principais fontes de DDT e DDE estão nos países em desenvolvimento onde o DDT está ainda em uso para controlar a malária e o tifo e para alguns fins agrícolas.

Acumulação e Destino dos Organoclorados

em Sistemas Biológicos

Muitos compostos organoclorados encontram-se nos tecidos de peixes em concentrações que são ordens de grandeza maiores que as encontradas nas águas em que vivem. As substâncias hidrofóbicas, como o DDT e o HCB, são particularmente propensas em exibir esse fenômeno.

Em primeiro lugar, muitos organoclorados são essencialmente muito mais solúveis em meios similares a hidrocarbonetos, como o tecido gorduroso de peixes, do que em água. Assim, quando a água passa através das brânquias do peixe, os compostos difundem de forma seletiva desde a água até a carne gordurosa, tornando-se aí mais concentrados: esse tipo de processo é chamado bioconcentração. A concentração média de muitos produtos químicos aumenta também de forma significativa à medida que se avança na cadeia alimentar, que consiste em uma seqüência de espécies nas quais cada uma alimenta-se de uma espécie precedente na cadeia. Por exemplo, durante sua vida, um peixe come muitas vezes seu peso em comida dos níveis inferiores da cadeia alimentar, mas retém em vez de eliminar a maioria dos produtos organoclorados procedentes desses alimentos. Um produto químico cuja concentração aumenta ao longo de uma cadeia alimentar chama-se de biomagnificado. Essencialmente, a biomagnificação resulta de uma seqüência de etapas de bioacumulação que ocorrem ao longo da cadeia.

Como exemplo de biomagnificação, considere que a concentração de DDT na água marinha de Hong Island Sound e nas águas protegidas de sua costa sul é de cerca de 0,000003ppm, mas que atinge 0,04ppm no plâncton, 0,5ppm na gordura de vairões, 2ppm nos peixes-agulha e 25ppm na gordura dos cormorões e águias-pescadoras que alimentam-se de peixe, perfazendo um fator de biomagnificação total de cerca de dez milhões. E por meio desses mecanismos que os níveis de DDE em algumas aves de rapina tornaram-se tão grandes que sua capacidade de se reproduzir com sucesso foi prejudicada.

Análogos do DDT

Outras moléculas com ação análoga à do DDT são o DDD, para-diclorodifenildicloroetano, que é um produto da degradação ambiental do DDT: ele diferencia-se apenas porque um cloro do grupo -CCL3 é substituído por um hidrogênio.

Como as estruturas e os tamanhos do DDT e do DDD são similares, sua toxicidade para os insetos é semelhante (já que a toxicidade do DDT é mais devido à sua estrutura molecular que a sua interação química com espécies específicas). Na verdade, o próprio DDD já foi comercializado como inseticida, mas seu uso também foi interrompido pelo fato de ser bioacumulável.

Os cientistas têm projetado análogos do DDT que têm seu tamanho e estrutura geral, e conseqüentemente possuem as mesmas propriedades inseticidas, mas que são razoavelmente biodegradáveis, não apresentando, assim, o problema de bioacumulação associado ao DDT. O mais conhecido desses análogos é o metoxicloro.

Metoxicloro

Os átomos de cloro posicionados em para do DDT estão neste composto substituídos por grupos metoxi, -OCH3, que são aproximadamente do mesmo tamanho que o cloro, mas reagem muito mais facilmente. Deste modo, tais reações produzem compostos solúveis em água, que não só se degradam no ambiente, mas também são excretados pelos organismos em vez de se acumularem. O metoxicloro é bastante usado em aplicações domésticas e agrícolas, para controlar moscas e mosquitos.

Outros Inseticidas Organoclorados

Depois que o DDT foi banido, o inseticida que o substituiu em muitas aplicações agrícolas, foi o toxafeno. Trata-se de uma mistura de centenas de substâncias similares, todas produzidas quando o hidrocarboneto de ocorrência natural chamado canfeno é parcialmente clorado. Ele tornou-se o inseticida mais amplamente usado nos Estados Unidos até sua proibição em 1982. O toxafeno é extremamente tóxico para os peixes e, de fato, foi usado na América do Norte para eliminar, de lagos, peixes indesejáveis; porém, constatou-se que era tão persistente que os lagos não conseguiram ser povoados com sucesso novamente nos anos posteriores. Além disso, o toxafeno bioacumula-se nos tecidos gordurosos e causa câncer em roedores-testes. Ele faz parte da lista de Poluentes Orgânicos Prioritários do Programa Ambiental das Nações Unidas, e é classificado como Poluente de Interesse Prioritário pela International Joint Commission (IJC) dos Grandes Lagos (Tabela 2).

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Poluentes Orgânicos Persistentes Focalizados pelo Programa Ambiental das Nações Unidas – Tabela 2

PCBs* Ciclodienos: aldrin

Dioxinas* dieldrin*

Furanos* endrin

DDT* clordano

Toxafeno* mirex*

Hexaclorobenzeno * heptaclor

O Programa Ambiental das Nações Unidas apelou para uma ação internacional no sentido de reduzir os ricos para a saúde humana e para o ambiente derivados de 12 compostos, todos eles organoclorados, os quais denominaram de poluentes orgânicos persistentes(POPs). A lista dos Nações Unidas inclui todos os organoclorados identificados pela IJC como Poluentes Prioritários marcados com * na tabela 2.

Durante a Segunda Guerra Mundial, o derivado do cicloexano que tem um dos dois hidrogênios de cada carbono substituído por cloro, isto é, o 1,2,3,4,5,6 – hexaclorocicloexano, foi descoberto como inseticida efetivo contra uma ampla variedade de insetos.

1,2,3,4,5,6–hexaclorocicloexano

Após a Segunda Guerra Mundial, uma mistura comercial da maioria dos isômeros foi empregada para controlar mosquitos e em aplicações agrícolas. Seu uso tem sido restrito desde os anos 70 em virtude de sua toxicidade e de sua tendência à bioacumulação.

Ciclopentadienos Clorados

O ciclopentadieno é um subproduto abundante do refino do petróleo. Quando completamente clorado, pode ser combinado com outras moléculas orgânicas, uma ou várias, para produzir uma série completa de compostos inseticidas com propriedades, como persistência ambiental, que os tornam aparentemente atrativos.

ciclopentadieno perclorociclopentadieno

A maioria dos inseticidas do tipo ciclodieno que foram importantes do ponto de vista comercial, tem sido atualmente rotulados como Poluentes Orgânicos Persistentes pelo Plano Ambiental das Nações Unidas. Foram usados para controlar insetos terrestres, formigas, baratas, cupins, gafanhotos, besouros e outras pragas. Como a maioria dos compostos orgânicos clorados, essas substâncias têm uma solubilidade muito baixa em água, mas são solúveis em gordura.

Os pesticidas do tipo ciclodieno, começando por aldrin e dieldrin, chegaram ao mercado por volta de 1950. Dada sua persistência, sua potencial toxicidade, sua tendência a se acumular em tecidos gordurosos e a suspeita de que ao menos o dieldrin causa mortalidade excessiva das águias-calvas adultas, o uso de quase todos esses compostos está atualmente proibido ou rigorosamente restrito. Contudo, alguns dos compostos ainda estão disponíveis em outros lugares. O endossulfano encontra-se ainda em uso extensivo em todo o mundo como inseticida com aplicações tanto domésticas quanto agrícolas; sua bioconcentração e persistência ambiental são muito menores que a dos outros ciclodienos.

Endossulfano

Se duas moléculas de perclorociclopentadieno são combinadas quimicamente, a molécula resultante, conhecida como mirex, também atua como inseticida.

Mirex

O mirex também foi comercializado como aditivo retardante de chama para materiais sintéticos e naturais. Ele está atualmente classificado como Poluente Orgânico Persistente pelas Nações Unidas, e como Poluente Prioritário da IJC dos Grandes Lagos. Os cientistas estão preocupados com o potencial do mirex e seus produtos de decomposição para atuar como toxina que afetam o sistema reprodutivo de aves e animais que se alimentam dos peixes do Lago Ontário, cuja águas estão contaminadas com mirex. O consumo humano de alguns tipos de peixes desse lago também está restrito.

Em sua maior parte, os pesticidas do tipo ciclodienos clorados são produtos químicos do passado. Seu uso foi proibido ou, no mínimo, foi rigorosamente restrito por motivos ambientais e de saúde humana.

Outros Tipos de Inseticidas Modernos

Inseticidas à Base de Organofosforados

Os pesticidas baseados em Organofosforados são do tipo não-persistente; nesse aspecto, representam um avanço sobre os organoclorados. Contudo, eles apresentam geralmente um efeito tóxico mais agudo (causa danos a um organismo em uma exposição de curto prazo) para seres humanos e outros mamíferos do que os organoclorados. Muitos organofosforados representam um grave perigo para a saúde daqueles que os aplicam e para qualquer pessoa que possa entrar em contato com os mesmos. A exposição a esses produtos químicos, por inalação, ingestão oral ou absorção através da pele, pode levar a problemas imediatos de saúde.

Os pesticidas organofosforados contêm, sem exceção, um átomo central de fósforo pentavalente ao qual estão conectados. As três subclasses principais de organofosforados estão representadas a seguir:

Em resumo, os organofosforados resolvem o problema da persistência e acumulação ambiental associadas aos compostos organoclorados, mas, ás vezes, à custa de um aumento significativo da toxicidade aguda para os seres humanos e os animais. Eles são um problema particular em países em desenvolvimento, onde a ignorância geral sobre seus riscos e deficiência no uso de roupas protetoras tem resultado em muitas mortes entre os trabalhadores agrícolas.

Manejo Integrado de Pragas e Inseticidas Naturais

Como foi dito anteriormente, muitas plantas podem fabricar certas moléculas para sua própria auto-proteção, capaz de matar ou incapacitar insetos. Os químicos têm isolado alguns destes compostos para que possam ser usados no controle de insetos em outros contextos. São exemplos a nicotina, a rotenona, os feromônios e os hormônios juvenis. Certas espécies de crisântemos também produzem um grupo de pesticidas naturais que têm sido muito usados pelos seres humanos, chamados de piretrinas.

Deve-se destacar que os inseticidas naturais, como rotenona e as piretrinas, têm aproximadamente a mesma toxicidade que alguns dos sintéticos, como o malation (pesticida organofosforado, muito tóxico, responsável por mais mortes de trabalhadores agrícolas do que qualquer outro pesticida).

Nos últimos anos foram desenvolvidas estratégia de manejo integrado de pragas; nelas combinam-se as melhores partes dos vários métodos factíveis de controle de pragas, são:

1. Controle químico – usando pesticidas químicos;

2. Controle biológico – reduzindo as populações das pragas mediante a introdução de espécies predadoras, parasita ou patogênica;

3. Controle cultural – introduzindo práticas agrícolas para prevenir o aparecimento de pragas;

4. Plantas resistentes aos hospedeiros – usando plantas que sejam resistentes aos ataques, incluindo plantas adaptadas mediante engenharia genética;

5. Controle físico – utilizando métodos não-químicos para reduzir as populações de pragas;

6. Controle regulador – impedindo a invasão de uma área por novas espécies.

Herbicidas

Os herbicidas são compostos químicos que destroem plantas. Sua utilidade está parcialmente baseada no fato de serem muito mais tóxicos para certas espécies de plantas do que para outras, de maneira que podem ser utilizados para erradicar as primeiras, sem deixar prejudicas as últimas, por exemplo, eliminar fumo de folhas largas de gramados, sem matar o gramado.

Existem hoje, inúmeros tipos de herbicida, mas trataremos aqui, rapidamente, apenas dos herbicidas do tipo fenóxi, para entendermos o processo de formação das dioxinas, subproduto que do ponto de vista ambiental são de maior interesse que os próprios herbicidas. Por essa razão, começaremos por discutir a química do fenol, o componente fundamental desta classe de composto.

O clorobenzeno reage com NaOH a altas temperaturas para substituir o –Cl por um –OH, produzindo o composto chamado fenol:

+ NaOH → + NaOH

                                                                                  fenol

Os fenóis são levemente ácidos, em presença de soluções concentradas de uma base forte, como NaOH, o hidrogênio do grupo OH é perdido na forma de H+ e é produzido o ânion fenóxido, C6H5O‾, na forma de seu sal sódico:

C6H5OH + NaOH → C6H5O‾ Na+ + H2O

O grupo O‾ Na+ é um grupo reativo, e tal propriedade pode ser explorada para preparar moléculas que contenham a unidade C–O–C. Assim, se uma molécula R­­­­–Cl é aquecida em presença de um sal que contém o íon fenóxido, produz-se a eliminação de NaCl, e o oxigênio do grupo fenóxi liga-se ao anel benzênico mediante o grupo R:

C6H5O‾ Na+ + R–Cl → NaCl + C6H5–O–R

Tal reação é a rota comercial mais direta para a preparação em grande escala de herbicida, introduzido em 1944, cujo nome comercial bem-conhecido é 2,4,5–T. Nele (veja reação anterior), o grupo R é o ácido acético, CH3COOH, com exceção de um dos hidrogênios do grupo metila, de maneira que R= –CH2COOH, e o reagente CL–R é CL– CH2COOH. Assim, de acordo com o esquema de reação, obtém-se C6H5–O–CH2COOH, chamado ácido fenoxiacético, como intermediário na produção dos verdadeiros herbicidas.

2,4,5–T

Ácido 2,4,5 Triclorofenoxiacético

O 2,4,5–T é efetivo para eliminar mato, por exemplo, nas margens das estradas e nos caminhos de passagem de fio de alta tensão.

Contaminação por Dioxina Derivadas de Herbicidas e Preservante de Madeira

Tradicionalmente, a síntese industrial de 2,4,5–T começava com o triclorofenol, que era produzido pela reação do NaOH com o tetraclorobenzeno apropriado. Infelizmente, durante a reação na qual é produzido o composto fenólico, a partir de tetraclorobenzeno, ocorre uma reação secundária mediante a qual se converte uma porção muito pequena do composto triclorofenol em dioxina. Nesta reação secundária, dois ânions triclorofenóxi reagem entre si, o que resulta na eliminação de dois íons cloro:

                                                                                             “dioxina”

                                                                             (tetraclorodibenzeno-p-dioxina)

Nesse processo, forma-se um novo anel de seis membros, que conecta os dois anéis benzênicos clorados. Esse anel central tem dois átomos de oxigênio localizados em posição para com respeito um ao outro, como encontrado na molécula simples 1,4–dioxina ou para–dioxina.

1,4–dioxina

A taxa de produção de dioxina cresce significativamente à medida que aumenta a concentração inicial do íon clorofenóxido. Além disso, a velocidade dessa reação aumenta rapidamente com a elevação da temperatura de reação. Assim, a extensão na qual o triclorofenol e, conseqüentemente, os herbicidas tornam-se contaminados com o subproduto dioxina pode ser minimizado controlando-se a concentração e a temperatura na preparação do triclorofenol utilizado como insumo original. Atualmente, a contaminação de 2,4,5–T por dioxina pode ser mantido em cerca de 0,1ppm, conservando-se baixas tanto a concentração de fenóxido quanto a temperatura. Não obstante, sua fabricação e seu uso na América do Norte foram gradualmente proibidos em meados dos anos 80 devido ao seu teor em dioxina. O uso de pesticidas baseados em clorofenol foi responsável pela metade das emissões ambientais de dioxinas no início dos anos 70.

Existem 75 compostos clorados diferentes análogos à dibenzo–p–dioxina, nos quais estão incluídos todas as possibilidades entre um e oito cloros, e há um certo número de isômeros para a maioria desses oito tipos.

Outra fonte de dioxina, além dos herbicidas, são a queima de madeira tratada com preservantes a base de clorofenóis, quando essas madeiras são queimadas, uma fração dos clorofenóis podem reagir eliminando HCl e produzindo, em conseqüência, membros da família das dioxinas cloradas.

Como conseqüência de sua ocorrência generalizada no ambiente é sua lipofilicidade (tendência a se dissolver em gordura), as dioxinas bioacumulam-se na cadeia alimentar. Mas de 90% dos casos de pessoas expostas às dioxinas são atribuídos à ingestão através dos alimentos, principalmente carne, peixe e lacticínios.

O impacto potencial para a saúde humana da exposição às dioxinas será tratado posteriormente.

PCBs

Os compostos conhecidos pela abreviatura PCBs (bifenilas policloradas) constituem um grupo de produtos químicos industriais organoclorados que se tornaram objeto da maior preocupação dos anos 80 e 90. Embora não sendo pesticidas, esses compostos encontraram uma ampla variedade de aplicações na sociedade moderna, em função de apresentarem determinadas propriedades. Como muitos outros organoclorados, os PCBs são muito persistentes no ambiente e bioacumulam-se nos seres vivos. Em vista de sua toxicidade e a de seus contaminantes baseados em furanos (um grupo de compostos parecidos com as dioxinas em sua estrutura), os PCBs presentes no ambiente têm se tornado materiais de preocupação devido a seu impacto potencial sobre a saúde humana, particularmente no que se refere ao crescimento e desenvolvimento.

A Estrutura Química dos PCBs

Embora o benzeno seja um composto muito estável, seu aquecimento a temperaturas muito elevadas podem romper as ligações carbono-hidrogênio. Tal fato é explorado comercialmente quando o benzeno é aquecido até cerca de 750°C em presença de chumbo como catalisador para formar bifenila, uma molécula na qual dois anéis de benzeno encontram-se unidos por uma ligação simples formada entre dois carbonos que perderam seus átomos de hidrogênio:

                                                                                              bifenila

Como no caso do benzeno, se a bifenila reage com cloro em presença de cloreto férrico como catalisador, alguns de seus átomos de hidrogênio são substituídos por cloro. Quanto maior a quantidade de cloro inicialmente presente e quanto mais tempo for dado para o transcurso da reação, maior será a extensão (em média) da cloração da molécula de bifenila. Os produtos resultantes são bifenilas policloradas, ou, para abreviar, PCBs.

As Propriedades e os Usos dos PCBs

Todos os PCBs são praticamente insolúveis em água, mais são solúveis em meios hidrofóbicos, tais como substâncias gordurosas ou oleosas. Do ponto de vista comercial, eles tornaram-se atrativos porque são líquidos quimicamente inertes e difíceis de queimar, têm pressões de vapor baixa, sua produção não é cara e são excelentes isolantes elétricos. Por essa propriedade, foram extensivamente empregados como fluidos refrigerantes em transformadores e condensadores elétricos. Foram também utilizados como plastificantes, isto é, agentes usados para conseguir uma maior flexibilidade em outros materiais, como o PVC; em papel copiativo; como solvente sem coloração para reciclagem de papel de jornal; como fluidos de transferência de calor em maquinaria; como agente de impermeabilização, entre várias outras aplicações.

Os PCBs persistem durante anos no ambiente porque são extremamente resistentes à decomposição por agentes químicos ou biológicos. Devido à essa persistência e a elevada solubilidade em tecidos, os PCBs experimentam biomagnificação nas cadeias alimentares.

Bioacumulação e biomagnificação de PCBs na cadeia alimentar aquática dos Grandes Lagos.(Fonte: The State of Canada’s Environment.1991.Ottawa: Government of Canada)

Contaminação dos PCBs por Furano

O forte aquecimento dos PCBs em presença de uma fonte de oxigênio pode resultar na produção de pequenas quantidades de dibenzofuranos. Esses compostos têm estrutura similar às dioxinas, diferenciando-se por possuírem um oxigênio a menos no anel central. O anel básico de furano contém cinco átomos, um dos quais é oxigênio, sendo os outros quatro átomos de carbono que formam ligações duplas:

Furano

Os dibenzofuranos (DFs) têm em cada um dos lados opostos do anel de furano um anel de benzeno ligado de forma condensada:

Dibenzofurano

Os dibenzofuranos clorados são formados a partir dos PCBs mediante a eliminação dos átomos X e Y ligados aos dois carbonos que estão em posição orto em relação aquele que unem os dois anéis dos PCBs e que ficam do mesmo lado da ligação C–C entre os anéis:

Os átomos X e Y podem ser ambos cloro, ou um deles pode ser hidrogênio e o outro cloro. A maior parte dos cloros da molécula original de PCB continua ainda presente no dibenzofurano; os dibenzofuranos policlorados são usualmente conhecidos como PCDFs.

Outras Fontes de Dioxinas e Furanos

Além das fontes já focalizadas, os dibenzofuranos e as dibenzo-p-dioxinas policloradas são também produzidas como subprodutos de uma variedade de processos, entre os quais se inclui o branqueamento de polpa celulósica, a incineração de lixo, a reciclagem de metais e a produção de solventes comuns, tais como tricloroeteno e percloroeteno.

As principais fontes de dioxina e furano são as fábricas de polpa e papel que ainda usam cloro para branquear a polpa. Nesse processo são produzidos mais furanos que dioxinas.

Chamas de muitos tipos, incluindo as que ocorrem em incêndios florestais e em incineradores também emitem para o ambiente vários congêneres (membros diferentes de uma mesma família química que variam apenas no número e na posição do mesmo substituinte) da família das dioxinas; tais compostos químicos são produzidos como subprodutos minoritários a partir de cloro e matéria orgânica presente no material combustível. A produção de dioxina parece inevitável quando a combustão da matéria orgânica ocorre em presença de cloro, a não ser que as etapas sejam efetuadas de modo a garantir a combustão completa usando temperaturas de chama muito elevadas. Os incineradores são atualmente as maiores fontes antropogênicas de dioxina no ambiente.

Uma vez produzidos, as dioxinas e os furanos são transportados de um lugar para outro principalmente via atmosférica. Finalmente, são depositados e podem entrar na cadeia alimentar tornando-se bioacumulados em plantas e animais. Nossa exposição a eles procede quase inteiramente dos alimentos que comemos.

Toxicologia de PCBs, Dioxinas e Furanos

Existe um consenso de que a maioria dos PCBs não é agudamente tóxica para os seres humanos. Em doses elevadas os PCBs causam câncer em animais teste. A maior parte dos grupos de pessoas que for exposta a concentração relativamente alta de PCBs, como resultado de seu trabalho em plantas condensadoras elétricas, por exemplo, não tem sofrido uma taxa de mortalidade especialmente maior. A reação mais comum à exposição é a cloracne, uma resposta biológica de muitas pessoas à exposição a compostos organoclorados.

Os PCBs são preocupantes no que diz respeito à sua toxicidade reprodutiva em pessoas e animais, particularmente quando grandes quantidades de peixes foram consumidas, em cujo tecido gorduroso houve acumulação de PCBs. Como no documentário das crianças nascidas de mães que habitam nas redondezas do lago Michigan (veja quadro 1) e que têm altos níveis de PCBs sofreram algum retardo no crescimento e obtiveram uma pontuação significativamente menor em certos testes de memória; tais efeitos ocorrem em conseqüência de PCBs no útero materno, e sua persistência nas crianças até, no mínimo, a idade de dez anos.

Quadro 1

É encontrado nas margens do lago Michigan famílias que praticam regularmente a pesca em suas águas contaminadas como passatempo predileto. De fato, os pescadores de suas famílias, de duas a três vezes por semana, comem Salmão e Truta procedente do lago. Os cientistas não devem ter expectativa sobre obter informação em relação a efeitos perniciosos à saúde imediatos, pois a exposição crônica a baixos níveis de contaminantes em geral não culmina rapidamente em doenças evidentes; os danos potenciais incluem com maior probabilidade uma aceleração no desenvolvimento de câncer e de problemas reprodutivos.

A equipe de pesquisa de Sandra e Joseph Jacobson e seus colaboradores da Wayne State University de Detroit têm estudado há décadas a descendência da população desta área, incluindo também crianças cujas mães comem peixe do lago como aquelas cujas mães não comem. Eles têm descoberto diferenças estatisticamente significativas em crianças nascidas de mães que contêm em seu organismo alto níveis de determinados produtos químicos; essas diferenças estão presentes não apenas no nascimento, mas persistem no mínimo até a idade de onze anos. Dentre os vários grupos de produtos químicos encontrados no peixe, o grupo cuja concentração em crianças correlaciona-se mais significativamente com a ocorrência dos efeitos são os chamados PCBs. Esses produtos foram usados para muitos propósitos durante os últimos 50 anos e seu descarte inadequado tem dado lugar ao surgimento de áreas de grande contaminação, entre elas algumas das comunidades em torno do lago Michigan. Os Jacobson descobriram que, no momento do nascimento, os bebes nascidos de mães, que haviam transmitido quantidades maiores de PCBs antes do nascimento apresentavam em media peso e perímetro craniano ligeiramente menores, sendo também um pouco mais prematuros que aqueles nascidos de mulheres que transmitiram quantidades menores. A severidade dessas “deficiências” foi maior quanto maior à exposição pré-natal aos PCBs. Quando foram testados na idade de sete meses, apresentaram pequenas dificuldades de memória de reconhecimento visual. À idade de quatro anos ainda persistia o menor peso corporal observado ao nascer nas crianças submetidas a uma elevada exposição. Mais seria foi a observação de que, aos quatro anos, as crianças mostraram pontuação progressivamente mais baixas em vários testes da função mental. Aos onze anos de idade, os efeitos dos PCBs recebidos no período pré-natal eram ainda aparentes, sendo as funções mais afetadas a memória e o período de concentração. Assim, os PCBs parecem interferir no desenvolvimento pré-natal adequado do celebro e nos mecanismos que determinam o tamanho físico.

É importante constatar que os níveis mais elevados de PCBs aos quais as crianças foram expostas antes do nascimento não são muito maiores que aqueles aos quais a maioria das crianças em gestão na população em geral é submetida.

Obs: essa abordagem sobre o lago Michigan corresponde ao primeiro capitulo do livro resumido, logo após este capitulo vem uma entrevista com Joseph L. Jacobson, quem poder dá uma lida seria ótimo, mas para quem não puder, deixo aqui algumas frases que fazem parte de sua primeira resposta:

“Em primeiro lugar, quero enfatizar que não temos nenhuma evidência dessa exposição ter levado ao retardamento mental de qualquer das crianças…todas elas estão dentro da media de QI “normal”. Se vocês conhecer uma dessas crianças grandemente expostas, para você não seria evidente a existência de qualquer problema…nem todas as crianças fortemente exposta caíram no extremo inferior da faixa normal…”(quando eles diz “extremo inferior da faixa normal”, ele esta se referindo as menores pontuação do teste de QI para que uma pessoa possa ser considerada “normal”).

Contudo, os efeitos mais significativos da exposição às misturas de PCBs para a saúde humana até o momento ocorreram quando dois grupos de pessoas, um no Japão, em 1968, e o outro em Taiwan, em 1979, consumiram PCBs que foram acidentalmente misturados ao óleo de cozinha.

Dado que os PCBs passaram por aquecimento, seus níveis de contaminação com PCDF eram muito maiores do que os ocorridos nos PCBs comerciais que não passam por aquecimento. Os milhares de japoneses e taiwaneses que consumiram o óleo contaminado sofreram efeitos em sua saúde muito piores que os dos trabalhadores das plantas de fabricação e manipulação de PCBs, muito embora os níveis resultantes de PCBs em seus organismos fossem aproximadamente os mesmos. Partindo desta diferença, concluiu-se que os principais agentes tóxicos do veneno foram os PCDFs, e que esses e algumas dioxinas foram os responsáveis por cerca de dois terços dos efeitos, sendo os próprios PCBs os responsáveis pelos efeitos remanescentes. De fato, estudos de animais em laboratórios indicam que os furanos envolvidos nestes incidentes apresentam uma toxicidade 500 vezes superior os PCBs puros quanto se toma como base um grama de cada composto. Como no caso do estudo sobre as crianças do Lago Michigan, o desenvolvimento cognitivo – refletido pelos índices de QI– de crianças nascidas de mães taiwanesas altamente expostas– mesmo tendo o nascimento ocorrido muito tempo após o consumo do óleo contaminado– foi significativamente inferior ao de crianças de mães não-expostas antes da ocorrência do acidente.

Efeitos Sobre a Saúde Humana

Em seres humanos, furanos, dioxinas e PCBs altamente clorados são armazenados no tecido adiposo, não sendo excretados nem metabolizados rapidamente. Tal persistência é conseqüência de sua estrutura.

Em 1994, a agência americana EPA publicou um relatório de 2000 páginas sobre riscos das dioxinas para a saúde. O relatório confirmou a conclusão de 1985 da EPA de que a dioxina é um provável carcinógeno humano, mas destaca que os efeitos não-cancerígenos de tais compostos (como efeitos na reprodução, no desenvolvimento sexual e sistema imunológico) podem representar um perigo ainda maior para a saúde humana.

Para o caso dos furanos, existem evidências diretas da susceptibilidade humana a esses compostos desde os incidentes derivados do uso de óleo de cozinha contaminado com PCBs, anteriormente mencionados. Os sintomas mais comuns observados foram cloracne e outros problemas de pele. Ocorreram pigmentações incomuns na pele de bebês nascidos de algumas das mães que tinham sido expostas. Freqüentemente, as crianças também tiveram baixo peso ao nascer e contatou-se uma taxa de mortalidade infantil elevada. As crianças que consumiam diretamente o óleo apresentaram retardamento no crescimento e desenvolvimento anormal dos dentes. Muitas vítimas também manifestaram dores e adormecimento em várias partes do corpo e, freqüentemente, problemas brônquicos.

Nas comunidades científica, industrial e médica, o debate sobre os perigos ambientais de dioxinas, furanos e PCBs continua sendo acirrado. De um lado, estão aqueles que pensam que os perigos desses produtos químicos têm sido amplamente exagerados pelos meios de comunicação e por grupos especialmente interessados. Salientam a presença de concentrações muito baixas dessas substâncias no meio ambiente, a falta de ocorrências fatais entre seres humanos expostos e o enorme custo econômico dos controles efetivos instituídos. No outro extremo, estão as pessoas que destacam a biomagnificação substancial e a alta toxicidade por molécula de tais substâncias, e sua presença em quase todos os ambientes. Consideram os efeitos prejudiciais, como câncer e deformações congênitas, causados por esses produtos em animais, como “chamadas de advertência”, que sinalizam os efeitos de possíveis enfermidades em seres humanos. A descoberta do lado em que se encontra a “verdade” entre esses pontos de vista opostos representa um desafio para os estudantes de ciência ambiental.

Hidrocarbonetos Aromáticos Polinucleares (PAHs)

A estrutura dos PAHs

Existe uma série de hidrocarbonetos de tipo benzênico que contêm vários anéis de seis membros conectados por meio do compartilhamento de um par de átomos de carbono adjacentes que unem anéis condensados. O exemplo mais simples é o naftaleno, C10H8:

Naftaleno

Como composto, o naftaleno é um sólido volátil cujo vapor é tóxico para alguns insetos. O naftaleno tem encontrado uso como um dos tipos de “bolinhas de naftalina”.

Do ponto de vista teórico, existem duas maneiras de condensar um terceiro anel benzênico a dois carbonos do naftaleno; uma delas resulta em um arranjo linear dos centros dos anéis (“núcleos”), enquanto que o outro é um arranjo “ramificado”:

                                                Antraceno                    Fenantreno

Em geral, os hidrocarbonetos que apresentam propriedades similares ao benzeno são chamados de aromáticos; aqueles que contêm anéis benzênicos condensados são chamados hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (ou policíclicos), ou PAHs, para abreviar o nome em inglês.

Como o próprio benzeno, muitos PAHs possuem grande estabilidade e geometria planar. Com exceção do naftaleno, não são fabricados com finalidade comercial já que não apresentam aplicações. Contudo, os PAHs são introduzidos no ambiente a partir de numerosas fontes: os motores de exaustão à gasolina e especialmente os de combustão a diesel, o “alcatrão” da fumaça de cigarro, a superfície de alimentos chamuscados ou queimados, a fumaça da queima de madeira ou carvão, e outros processos de combustão nos quais o carbono ou o combustível não são completamente convertidos em CO ou CO2.

PAHs como Poluentes

Os PAHs são poluentes atmosféricos comuns e estão fortemente implicados na degradação da saúde humana em algumas cidades, devido às concentrações elevadas PAH no ar em atmosferas interiores que são tipicamente devidas à fumaça de cigarro e à queima de madeira e de carvão.

Os PAHs são gerados em quantidade substancial na produção de derivados do alcatrão de hulha, o creosoto, um preservante da madeira. Observou-se que os PAHs de maior tamanho acumulam-se no tecido adiposo de alguns animais marinhos; eles têm sido relacionados à produção de tumores e lesões hepáticas em alguns peixes, e há estudos sobre seu papel na devastação das populações de baleias beluga do rio São Lourenço.

O hidrocarboneto carcinógeno desse tipo mais conhecido e comum é o benzeno[a]pireno, BaP, que contém cinco anéis de benzeno condensados:

                                             Benzo[a]pireno                      Pireno

A molécula é designada como um derivado do Pireno. Teoricamente, se um anel benzênico adicional é acrescentado à ligação “a” do pireno, é obtida a molécula de benzo[a]pireno.

O benzo[a]pireno é um subproduto comum da combustão incompleta de combustíveis fosseis, matéria orgânica (incluindo lixo) e madeira. É carcinógeno para animais de laboratório e um provável carcinógeno humano. Sendo conseqüentemente um Poluente Prioritário para o IJC.

Um segundo exemplo de PAH conhecido como cancerígeno é o hidrocarboneto de quarto anéis benze[a]antraceno, que consiste em um antraceno com outro anel benzênico condensado à ligação “a”:

Benzeno[a]antraceno

Referêncial Bibliográfico

Colin Baird – Química Ambiental – 2 edição 2002

Pesquisa confirma que aumento de C02 inicia aquecimento

Caiu um dos últimos bastiões dos que argumentam que a queima de combustíveis fósseis não aquece a Terra.

O problema, diziam os céticos, é que o CO₂  liberado por essa queima não parecia ser o causador de mais calor no planeta em épocas geológicas anteriores. A ordem parecia ser inversa: primeiro a Terra esquentava e só depois a atmosfera recebia mais CO₂.

“A aparente contradição tem a ver com a maneira como a neve se deposita”, afirma o paleoclimatólogo Cristiano Chiessi, da USP.

Explica-se: os principais registros sobre o clima do passado vêm de cilindros de gelo obtidos na Antártida. Em lugares de neves eternas, essa “biblioteca” gelada alcança centenas de milênios.

A composição do gelo dá pistas sobre a temperatura na época em que a neve caiu, enquanto bolhas de ar presas na massa gelada indicam quanto CO₂ havia no ar.

“O problema é que essas coisas acontecem em ritmo diferente. Quando a neve cai, ela fica muito tempo permeável ao ar acima dela. Demora para as bolhas se formarem”, diz Chiessi.

Resultado: os modelos indicavam que o ar preso nas bolhas sempre é mais “novo” que o gelo ao lado. Assim, não dava para saber qual tinha sido a ordem dos acontecimentos, num verdadeiro problema de ovo e galinha.

Um artigo na revista “Nature” do mês passado, assinado por Jeremy Shakun, da Universidade Harvard, contornou isso unindo os dados da Antártida a outros registros pelo mundo. A pesquisa mostra que, no fim da última era glacial, a ordem foi mesmo mais CO₂ primeiro e temperatura aumentada depois.

Detalhe importante: em cem anos, os níveis de CO₂ atmosféricos aumentaram na mesma proporção que todo o incremento em 10 mil anos no fim da última fase glacial.

O que uma mudança dessas pode causar além de mais calor? Uma pista está num estudo coordenado por Maria Assunção da Silva Dias, também da USP, que viu um aumento de um terço na chuva da Grande São Paulo em menos de um século.

Boa parte disso tem a ver com fatores naturais e com o excesso de prédios da metrópole. “Mas a mudança lembra um ensaio do que se espera que venha no futuro, com mais eventos extremos”, diz Silva Dias -como tempestades na estação seca, antes inexistentes, e mais temporais como um todo.

Energia solar transforma CO2 em combustível para carros

Redação do Site Inovação Tecnológica – 10/04/2012

Um sistema integrado eletro-microbiano produz combustível a partir do CO₂ e da luz do Sol.[Imagem: UCLA]

Eletricidade para carros

Carros elétricos não são aviões, mas eles certamente já teriam decolado se a tecnologia das baterias não estivesse praticamente estacionada nos últimos anos.

Mas está tomando corpo uma ideia que parece estranha à primeira vista, mas que tem potencial não apenas para explorar a energia solar, como também para alimentar os carros a combustão atuais com um combustível que será, essencialmente, gerado por eletricidade.

A ideia consiste em armazenar a eletricidade em combustíveis líquidos, que poderão então ser queimados por motores a combustão normais.

Ou seja, os carros poderiam ser indiretamente alimentados por eletricidade, sem que precisassem ser convertidos em veículos elétricos.

E o alcance disso pode ser ainda maior, uma vez que a fonte para a produção desse combustível líquido é o dióxido de carbono, que todo o mundo gostaria de varrer para debaixo do tapete – ao menos a parte gerada pelo homem – para tentar evitar o aquecimento global.

Uma demonstração de que isto é tecnicamente possível foi realizada pela equipe do Dr. James Liao, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (EUA).

CO₂ vira combustível

Liao e seus colegas desenvolveram uma técnica que usa eletricidade para converter dióxido de carbono em isobutanol.

Se for usada energia solar, o processo essencialmente imita a fotossíntese, convertendo a luz do Sol em energia química.

A fotossíntese é um processo que ocorre em duas etapas – uma etapa com luz e uma etapa às escuras. A reação clara converte a energia da luz em energia química, enquanto a reação escura converte CO₂ em açúcar.

“Nós conseguimos separar a reação com luz da reação escura e, em vez de usar a fotossíntese biológica, nós usamos painéis solares para converter a luz do Sol em eletricidade, depois em um intermediário químico, e então usamos esse intermediário para alimentar a fixação do dióxido de carbono para gerar o combustível,” explica Liao.

Segundo ele, seu esquema pode teoricamente ser mais eficiente, em termos da energia produzida, do que a fotossíntese natural.

Biorreator

Nem tudo é artificial nesse novo método. Os cientistas modificaram geneticamente um microrganismo litoautotrófico, conhecido como Ralstonia eutropha H16, para produzir isobutanol e 3-metil-1-butanol no interior de um biorreator.

O biorreator usa apenas dióxido de carbono como fonte de carbono, e apenas eletricidade como entrada externa de energia.

O desenvolvimento agora anunciado é um passo significativo em relação a uma pesquisa anterior divulgada pelo grupo, quando eles demonstrar o papel promissor das bactérias para a produção de um combustível alternativo.

Teoricamente, o hidrogênio produzido por energia solar pode ser usado na conversão do CO₂ para sintetizar combustíveis líquidos com alta densidade de energia, também usando os microrganismos geneticamente modificados.

Mas as demonstrações em laboratório não têm conseguido passar para escalas maiores devido à baixa solubilidade, pequena taxa de transferência de massa e, sobretudo, pelas questões de segurança envolvendo o hidrogênio.

“Em vez de usar hidrogênio, nós usamos o ácido fórmico como intermediário. Nós usamos eletricidade para produzir ácido fórmico, e então usamos o ácido fórmico para induzir a fixação do CO₂ nas bactérias, no escuro, para produzir isobutanol e alcoóis,” explica Liao.

“Nós demonstramos o princípio, e agora queremos aumentar sua escala. Este é o nosso próximo passo,” conclui o pesquisador.

Salve o CO₂

Em 2010, outra equipe apresentou uma versão similar deste conceito, baseado em um óxido de terras raras:

• Reator imita plantas para produzir combustível solar

Duas outras pesquisas recentes merecem destaque nessa busca de transformar o CO₂ de rejeito indesejado em energia útil:

• CO2 pode substituir petroquímicos usando técnica “diagonal”
• Dióxido de carbono é transformado em combustível usando energia solar

Bibliografia:
Integrated Electromicrobial Conversion of CO₂ to Higher Alcohols
Han Li, Paul H. Opgenorth, David G. Wernick, Steve Rogers, Tung-Yun Wu, Wendy Higashide, Peter Malati, Yi-Xin Huo, Kwang Myung Cho, James C. Liao
Science
Vol.: 335 no. 6076 p. 1596
DOI: 10.1126/science.1217643

Baterias líquidas chegam a meio caminho da energia limpa.

Redação do Site Inovação Tecnológica – 27/02/2012

O funcionamento de uma bateria líquida de fluxo é simples, mas implementá-la exige um aparato do tamanho de uma casa.[Imagem: Staiger et al./Sandia Lab]

Baterias para energia limpa

Um relatório recente, listando as tecnologias emergentes para o século 21, afirma que baterias melhores são essenciais para que as tecnologias de energia limpa se tornem realidade.

Isto porque as principais fontes alternativas de energia, como solar, eólica, das ondas e das marés, sofrem de flutuações ao longo do dia e das estações.

Assim, é necessário dispor de sistemas de armazenamento de energia capazes de guardar a eletricidade gerada para que ela possa ser usada quando necessário, ou para liberá-la de forma contínua.

Uma dentre as alternativas que estão sendo consideradas são as chamadas baterias líquidas, ou baterias de fluxo, que podem ser recarregadas rapidamente, têm grande densidade de energia e suportam milhares de ciclos de carga e descarga.

Em laboratório, as baterias de fluxo já alcançaram até 14.000 ciclos, o equivalente a 20 anos de operação ininterrupta – algo impensável para as baterias de lítio.

• “Complete a bateria”: baterias poderão ser reabastecidas com carga

Deficiências das baterias de fluxo

Mas há problemas. As baterias de fluxo são grandes, mais ou menos do tamanho de uma casa, e não são baratas – na verdade, elas não são muito mais baratas do que uma bateria de íons de lítio que tivesse o tamanho de uma casa.

Há baterias de fluxo em escala de demonstração sendo construídas nos EUA, no Japão e na Austrália, algumas com capacidades que chegam a 25 MW.

As tecnologias preferidas são as de vanádio e bromo, que têm suas próprias deficiências.

O material que guarda a energia é tóxico, os preços dos dois metais estão longe de ser estáveis, e a solução aquosa que essas baterias empregam limita a quantidade de material que pode ser dissolvido e, por decorrência, a quantidade de energia que pode ser armazenada.

Os novos líquidos iônicos metálicos dispensam o bromo e o vanádio, e usam metais de preço mais baixo e menos sujeitos a fortes flutuações, como ferro, cobre e manganês. [Imagem: Pratt III et al./Dalton Transactions]

Líquidos iônicos metálicos

Uma solução começa a surgir agora, pelas mãos de cientistas dos Laboratórios Sandia, nos Estados Unidos.

David Ingersoll e seus colegas criaram uma nova classe de líquidos iônicos metálicos, eletroquimicamente reversíveis, que eles chamaram de MetILs.

• Líquidos iônicos tensoativos impulsionam química verde

A primeira vantagem do novo material é que ele dispensa o bromo e o vanádio, e usa metais de preço mais baixo e menos sujeitos a fortes flutuações, como ferro, cobre e manganês.

E, como se baseia em líquidos iônicos, o sistema dispensa a água, eliminando uma das deficiências das baterias de fluxo.

“Em vez de dissolver o sal em um solvente, nosso sal é um solvente,” diz o Dr. Travis Anderson, coordenador da equipe. “Nós obtivemos uma concentração muito mais elevada do metal ativo porque não ficamos limitados pela saturação.”

Novo padrão ouro

Os ganhos não são pequenos: a densidade de energia da bateria foi multiplicada por três, o que reduziu drasticamente o tamanho da bateria.

Além disso, a eficiência eletroquímica dos MetILs é superior a tudo o que está relatado na literatura científica até agora.

A equipe preparou quase 200 combinações de cátions, ânions e ligantes. Dentre eles, cinco superaram a eficiência eletroquímica do ferroceno, considerado o padrão ouro da área.

Mas o milagre ainda não está totalmente pronto: todos os resultados se aplicam aos materiais usados nos catodos das baterias de fluxo.

Agora os cientistas estão trabalhando na identificação de materiais para os anodos.

Bibliografia:
Synthesis and characterization of ionic liquids containing copper, manganese, or zinc coordination cations
Harry D. Pratt III, Alyssa J. Rose, Chad L. Staiger, David Ingersoll, Travis M. Anderson
Dalton Transactions
Vol.: 40, 11396-11401
DOI: 10.1039/C1DT10973A

Fotógrafo brasileiro registra ambientes ameaçados pela ação do homem e mostra o resultado em exposição e livro que fazem um alerta sobre o futuro do planeta

Testemunha do aquecimento

André Julião

DEGELO
Pesquisador dinamarquês observa os efeitos do aquecimento na
Groenlândia. Abaixo, no detalhe, o fotógrafo mineiro Érico Hiller

Faz calor na Groenlândia, um dos poucos territórios habitados do Ártico. Deitados sobre uma pedra, turistas dinamarqueses observam incontáveis blocos de gelo flutuando no mar. Ao avistar um fotógrafo clicando a cena, uma das mulheres do grupo pergunta de onde ele é. “Brasil”, responde. A europeia então arremata: “Isto aqui está igual a Copacabana, não?” A situação, vivenciada pelo fotógrafo Érico Hiller, demonstra de forma sutil como o planeta está esquentando. Revela também a posição privilegiada em que ele se encontrava para realizar as imagens de “Ameaçados – Lugares em Risco no Século 21”, exposição em cartaz entre os dias 8 de fevereiro e 25 de março no Museu da Casa Brasileira (São Paulo).
Além da Groenlândia, Hiller esteve no vale do rio Omo, na Etiópia, subiu duas vezes o Monte Kilimanjaro, na Tanzânia, visitou as Ilhas Maldivas, no Oceano Índico, e percorreu diversos pontos do Brasil para registrar as ameaças à Mata Atlântica. Todas as expedições foram realizadas entre março e dezembro do ano passado. “Queria ver de perto o que eu só ouvia falar a respeito”, diz o mineiro radicado em São Paulo, que em 2008 lançou “Emergentes”, livro no qual registra as mudanças sociais causadas pelo crescimento econômico de China, Índia, México, Argentina, Rússia e, claro, Brasil.

Uma das revelações que o fotógrafo traz na exposição de 45 imagens (e em um livro, a ser lançado em março) é o testemunho das pessoas que vivem nos lugares que estão sendo alterados por conta do aquecimento global e de outras ações humanas. “Os moradores normalmente não percebem. São mudanças muito sutis”, diz. “É como perguntar para um brasileiro que vive nos domínios da Mata Atlântica se ele sabe o tamanho da ameaça que sofre esse bioma”, diz. “Pouquíssima gente tem real noção do problema”, completa. A ideia de Hiller, que contou com patrocínio privado para realizar o projeto, era fazer um inventário de um planeta minguante. “Ficaria muito feliz se esse trabalho fosse o início de uma discussão séria sobre os temas retratados. Tentei fazer a minha parte”, afirma o fotógrafo.