O ciclo do carbono: como podemos reduzir o dióxido de carbono na atmosfera?

Dec 11, 2023

A vida como a conhecemos não existiria sem o carbono, que é um componente essencial de moléculas complexas, incluindo DNA, proteínas e carboidratos. O carbono é o quarto elemento mais abundante no universo, de acordo com o Observatório da Terra da NASA. A maior parte do carbono da Terra está armazenada nas rochas. O restante está presente na atmosfera, no oceano, nos seres vivos, no solo e nos combustíveis fósseis. O ciclo do carbono – que inclui componentes rápidos e lentos – descreve como o carbono se move naturalmente por esses diferentes repositórios.

Desde o início da Revolução Industrial, há cerca de 150 anos, os seres humanos liberam carbono na atmosfera a partir de combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás natural. A energia dessas fontes possibilitou a ampla disponibilidade de bens manufaturados, automóveis, eletrônicos e outras inovações que tornam possível a vida moderna. No entanto, o excesso de carbono agora está alterando o clima e ameaçando os ecossistemas que mantêm a vida em equilíbrio. Assim, reduzir as emissões de carbono tornou-se uma meta internacional urgente.

O ciclo rápido do carbono é em grande parte o movimento do carbono através das formas de vida na Terra. O dióxido de carbono (CO2) na atmosfera é absorvido pelas plantas em fotossíntese, que usa a energia do sol para combinar CO2 com água (H2O) para produzir açúcar (geralmente C6H12O6) e oxigênio (O2).

Os carbonos capturados por meio desse processo podem ser incorporados a uma variedade aparentemente infinita de moléculas orgânicas complexas à medida que as plantas crescem e sustentam ecossistemas que incluem animais, bactérias e fungos. Ao contrário da reação original, as moléculas de açúcar podem ser quebradas para produzir energia e CO2 durante a digestão, decomposição ou incêndio. Isso requer a entrada de oxigênio e água e permite que o CO2 seja liberado de volta ao meio ambiente.

Os humanos estão mais familiarizados com o CO2 na atmosfera, mas o CO2 também está presente no oceano. Algas marinhas microscópicas – chamadas fitoplâncton – absorvem esse CO2 e usam a energia do sol para realizar a fotossíntese. Essas algas formam a base da cadeia alimentar marinha e fornecem 50% do oxigênio na atmosfera, segundo a National Geographic.

A parte mais rápida do ciclo lento do carbono é o oceano. Na superfície do oceano, o dióxido de carbono é trocado com a atmosfera. Como os humanos liberaram mais CO2 na atmosfera, o oceano absorveu mais CO2.

Uma vez no oceano, o dióxido de carbono reage com as moléculas de água para liberar hidrogênio, tornando o oceano mais ácido. O hidrogênio reage com o carbonato para produzir íons bicarbonato. O carbonato também é usado por organismos construtores de conchas, incluindo fitoplâncton, corais, ostras e estrelas do mar, para construir suas conchas de carbonato de cálcio. Mais dióxido de carbono na atmosfera levou a menos carbonato nos oceanos e a conchas mais frágeis.

À medida que os organismos marinhos morrem, eles afundam no fundo do mar. Com o tempo, as camadas de conchas e sedimentos se unem para formar o calcário. O carbono preso no calcário pode ser armazenado por milhões de anos, como evidenciado pelas conchas fósseis comumente encontradas no calcário. Cerca de 80% das rochas que contêm carbono são produzidas dessa maneira. Os 20% restantes vêm de organismos terrestres que ficaram embutidos na lama para formar xisto, que é outro tipo de rocha sedimentar. Se as plantas mortas se acumularem mais rapidamente do que podem se deteriorar, elas podem se tornar combustíveis fósseis.

Ao longo do tempo geológico, essas rochas sedimentares podem ser expostas à atmosfera ou à atividade vulcânica, e seu carbono pode ser devolvido à atmosfera. O dióxido de carbono na atmosfera se combina com a água para formar o ácido carbônico, que é um ácido fraco que cai como chuva e dissolve as rochas expostas por meio de um processo chamado intemperismo químico. Isso libera íons – como o cálcio necessário para formar conchas de carbonato de cálcio – e, eventualmente, leva a que mais carbono seja depositado no fundo do oceano. Quando a atividade vulcânica causa o derretimento das rochas sedimentares, elas formam minerais de silicato frescos e liberam dióxido de carbono na atmosfera.