Quais são os benefícios e os danos do dióxido de carbono?
Cineca, em Bolonha, na Itália, é um centro de computação com um dos supercomputadores mais potentes da Europa. O centro geralmente colabora com organizações como o Centro Europeu para Previsões Meteorológicas, ou Copernicus, o programa de monitoramento atmosférico da União Europeia que utiliza supercomputação para fazer simulações a partir de grandes quantidades de dados coletados de estações meteorológicas em todo o mundo.
Se o dióxido de carbono (CO₂) fosse um político, estaria preocupado com sua má reputação na imprensa. O gás de efeito estufa é o principal poluente responsável pelas mudanças climáticas. Cientistas, líderes e ativistas procuram interromper sua produção, capturá-lo diretamente do ar e aprisioná-lo no subsolo, onde será menos nocivo.
Esse gás, entretanto, também desempenha um papel fundamental para a vida na Terra.
Como o CO2 sustenta a vida
O carbono contribui para a formação das proteínas e do DNA encontrados nos seres vivos. Na atmosfera, associa-se a duas moléculas de oxigênio para formar dióxido de carbono.
O dióxido de carbono é um elemento crucial da fotossíntese, o processo pelo qual plantas transformam a energia solar em água e dióxido de carbono, em açúcar. Em resposta a esse processo, as plantas emitem oxigênio.
Pinguim-gentoo durante maré baixa no porto de Mikkelsen, na Península Antártica. A Antártida contém cerca de 70% da água doce do mundo e o Oceano Antártico absorve quase um terço das emissões de dióxido de carbono capturadas pelos oceanos do mundo.
Embora atividades como a produção de petróleo, gás e carvão produzam grandes quantidades de gases de efeito estufa, o desperdício de alimentos que apodrecem em aterros sanitários também causa poluição. Os aterros sanitários são fontes bastante importantes de metano, um gás de efeito estufa ainda mais potente do que o dióxido de carbono.
A chuva ácida é resultado do acúmulo de dióxido de carbono na atmosfera. Ela causa uma precipitação capaz de corroer pedras ou até mesmo bronze, como no caso desta estátua em Milão.
À medida que aumentam na atmosfera as concentrações de dióxido de carbono, cientistas tentam explorar a fotossíntese para potencializar o crescimento vegetal.
Estudos laboratoriais revelaram que uma concentração maior do gás faz com que algumas plantas cresçam mais rápido sob determinadas condições, porém, na natureza e em propriedades rurais ao ar livre, o benefício geral não está nítido.
Na Holanda, algumas estufas comerciais pesquisam maneiras de direcionar o dióxido de carbono emitido pela indústria para estufas onde plantas utilizam o excesso de gás como fertilizante.
Descobertas iniciais sobre o dióxido de carbono
A primeira pessoa a levantar a hipótese da existência de dióxido de carbono foi Jean Baptiste van Helmont, cientista belga do século 16. Após a queima do carvão, observou ele, o peso das cinzas remanescentes era menor do que o peso inicial do carvão, o que significa que alguma massa foi perdida no processo. Van Helmont foi o primeiro cientista a discernir diferentes gases presentes no ar que se respira.
Locatelli Meccanica é uma empresa italiana especializada na produção de gelo seco, dióxido de carbono em estado sólido.
Em Milão, bombeiro ilustra como o dióxido de carbono comprimido em um extintor de incêndio é utilizado para extinguir chamas alimentadas a gás.
Em 1772, o cientista inglês Joseph Priestly também estava curioso sobre os diferentes gases do ar e identificou o elemento oxigênio. Priestly desenvolveu uma maneira de injetar dióxido de carbono na água, inventando assim a água com gás. Posteriormente, ele isolou o monóxido de carbono.
Foi apenas em 1896 que o cientista sueco Svante Arrhenius associou o dióxido de carbono emitido pela queima de combustíveis fósseis ao aquecimento atmosférico.
Ingrediente moderno na indústria alimentícia
O dióxido de carbono vendido para uso comercial é obtido como subproduto da fermentação de combustíveis como o etanol ou da produção de amônia.
Quando congelado, forma gelo seco, utilizado para manter alimentos refrigerados por longos períodos e para resfriar rapidamente maquinário quente utilizado durante a produção de alimentos. Ao contrário da água, que passa do estado sólido para o líquido e depois para o gasoso à medida que aquece, o dióxido de carbono passa diretamente do estado sólido para o gasoso.
O atleta de mergulho livre Massimiliano Pampaloni treina para manter suas contrações diafragmáticas sob controle para tentar prevenir a hipercapnia, um acúmulo de dióxido de carbono no corpo como resultado de respiração insuficiente. O dióxido de carbono é um produto do metabolismo corporal e normalmente é expelido pelos pulmões.
Além do uso na produção de alimentos, o dióxido de carbono é essencial para preservar alimentos em suas embalagens. Altas concentrações do gás impedem a propagação de bactérias. Em produtos de panificação, o gás penetra nas bolhas de ar, evitando a formação de mofo e fungos.
Quando o dióxido de carbono entra em contato com a água presente nas embalagens, a reação química das duas substâncias reduz o pH do ambiente, o que também ajuda na conservação de produtos de panificação.
No supermercado, esses alimentos frescos e embalados são uma alternativa sustentável a substâncias comerciais de refrigeração, ajudando a prolongar sua vida útil. Desde a década de 1980, os hidrofluorcarbonetos, gases potentes de efeito estufa, são utilizados para refrigeração, mas novos sistemas de refrigeração podem resfriar alimentos com dióxido de carbono de maneira eficaz.
Usos surpreendentes do dióxido de carbono
Auxiliando cirurgiões e físicos, o dióxido de carbono desempenha um papel surpreendente na ciência moderna.
O dióxido de carbono puro é estéril e não tóxico; possui uma série de aplicações em procedimentos cirúrgicos. Quando os cirurgiões realizam um procedimento abdominal denominado laparoscopia, eles inflam o abdômen com o gás, permitindo uma laceração menor e assim resultando em uma recuperação mais rápida.
Da mesma forma, durante colonoscopias, o gás é utilizado para inflar o cólon para facilitar a realização do procedimento.
No Hospital Papa Giovanni XXIII, em Bergamo, Itália, o doutor Paolo Bertoli e sua equipe realizam uma laparoscopia. O dióxido de carbono de grau médico é utilizado para dilatar a cavidade abdominal. O CO2 é utilizado principalmente por ser um gás inerte, portanto, não corre risco de combustão na presença de cargas elétricas provenientes de ferramentas como bisturis elétricos.
Cientistas de laboratórios pertencentes à Eni, empresa petrolífera italiana, pesquisam maneiras de tornar a fotossíntese – e a absorção de dióxido de carbono – mais eficiente, expondo microalgas a diferentes comprimentos de onda. O engenheiro Vasco Di Castro, mostrado na imagem, faz experimentos com materiais vegetais que podem ser utilizados como combustível ou em cosméticos.
A indústria petrolífera captura parte do dióxido de carbono emitido por ela e o utiliza para drenar campos de petróleo. Quando um poço está quase esgotado, o dióxido de carbono é bombeado para aumentar a pressão e forçar o petróleo restante a subir à superfície. Também reduz a viscosidade do petróleo e facilita sua retirada.
Em Meyrin, na Suíça, o dióxido de carbono é essencial no Grande Colisor de Hádrons do Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear (Cern), um acelerador de partículas utilizado em estudos científicos sobre partículas que compõem tudo no universo. Nesse colisor, o dióxido de carbono é empregado em alguns tipos de instrumentos como gás de refrigeração, assim como ocorre em instalações de refrigeração comercial, e como ferramenta para estudar partículas subatômicas denominadas múons.
Em um observatório na montanha perto de Modena, na Itália, o Conselho Nacional de Pesquisa e a Força Aérea do país monitoram diariamente a qualidade do ar, observando a concentração de dióxido de carbono na atmosfera. As concentrações de dióxido de carbono na atmosfera aumentaram 47% desde a Revolução Industrial.
A agropecuária é uma grande fonte de dióxido de carbono. Globalmente, o setor de alimentos é responsável por um terço das emissões mundiais de gases de efeito estufa.
Em uma praia em Baku, capital do Azerbaijão, crianças brincam diante de plataformas de petróleo abandonadas encalhadas no Mar Cáspio. O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) da ONU estima que a extração, refino e transporte de combustíveis fósseis representam, pelo menos, 10% das emissões globais anuais.
Escassez de dióxido de carbono
Assim como quando foi injetado na água para formar bebidas carbonatadas há 200 anos, o dióxido de carbono é essencial para a indústria atual de vinho e cerveja. Responsável pelas bolhas do vinho e pela espuma da cerveja, o gás ajuda a prevenir o processo de oxidação que deixa as bebidas sem sabor.
Contudo, apesar de sua abundância na atmosfera, o dióxido de carbono produzido comercialmente tem sido escasso devido ao aumento dos custos energéticos. Como resultado, algumas cervejarias tiveram de aumentar os preços ou reduzir a produção. A escassez revela como o dióxido de carbono é importante.
Apesar de seus danos, o dióxido de carbono é essencial para a vida na Terra, mas é crucial limitá-lo.
Uma versão desta matéria foi publicada na edição italiana da National Geographic.
O fotógrafo italiano Sergio Ramazzotti escreve e fotografa para matérias em algumas das principais revistas do mundo. Ele tem um interesse especial em cobrir guerras e crises humanitárias. Ele e Marco Boscolo são os autores desta matéria.
