Energia: A Velha

Nos tempos atuais, nós transportamos os resíduos sólidos para longe e os enterramos em áreas baldias. Toda cidade, portanto, tem suas áreas em que os automóveis viram ferro velho e enferrujam, e seus montes de lixo servem de campo de caça para os ratos.

Esses resíduos se acumulam indefinidamente, e as grandes cidades, com infinitas toneladas de lixo a remover diariamente (mais de 1 tonelada por pessoa por ano, em média, nas áreas industrializadas), estão ficando sem lugares disponíveis para juntar seus detritos.

Um aspecto sério do problema é que uma crescente porcentagem dos resíduos sólidos não é facilmente reciclável por processos naturais. O alumínio e os plásticos são particularmente duradouros. Mesmo assim pode-se desenvolver meios de reciclá-los; aliás, deve-se. São exatamente esses montes de lixo, conforme indiquei antes, que formam uma espécie de mina de metais usados.

ENERGIA: A VELHA

Os problemas do esgotamento de recursos e da poluição do ambiente têm, então, a mesma

solução — a reciclagem {62}. Os recursos são o que se retira do ambiente, e a poluição é o que se devolve ao ambiente como excesso daquilo que é seguramente reciclado por processos naturais. O ser humano deve acelerar o processo de reciclagem para restaurar os recursos com a mesma rapidez com que são consumidos, e para eliminar a poluição com a mesma rapidez com que é produzida. Deve-se fazer com que o ciclo se desenvolva mais rapidamente e, em alguns casos, em direções que não ocorrem na natureza.

Isso demanda tempo, trabalho e o desenvolvimento de novas e melhores técnicas de reciclagem. Demanda algo mais: energia. Gasta-se energia na mineração do fundo do mar, ou para chegar à Lua, ou para concentrar elementos dispersos, ou para estruturar substâncias complexas a partir das mais simples. Gasta-se energia na destruição de resíduos indesejáveis, ou para torná-los inócuos, ou para juntá-los, ou para recuperá-los. Não importam a determinação, a esperteza e a inovação com que aprendamos a acionar o ciclo de modo que os recursos surjam e a poluição desapareça; gasta-se energia.

Em contraposição aos recursos materiais, a energia não pode ser utilizada e reutilizada indefinidamente; ela não é reciclável. Apesar de a energia não poder ser destruída, aquela porção de qualquer quantidade energética que se converte em trabalho diminui continuamente de acordo com a segunda lei da termodinâmica. Por essa razão, temos mais motivos de preocupação em relação à energia do que a quaisquer outros recursos.

Em suma, ao falarmos da possibilidade de esgotamento de recursos em geral, concluiríamos que só nos cabe considerar a possibilidade de esgotamento de nosso suprimento energético. Se tivermos um suprimento energético farto e contínuo, poderemos utilizá-lo para reciclar os recursos materiais e jamais esgotaremos qualquer coisa. Se nosso suprimento de energia for restrito, ou se nosso farto suprimento minguar, perderemos a capacidade de manipular o ambiente e perderemos, também, todos os outros recursos.

A quantas anda a energia de que dispomos?

A principal fonte de energia terrestre é a radiação solar, que nos banha constantemente. A vegetação converte a energia solar em energia química armazenada nos tecidos. Os animais, ao comerem as plantas, estruturam seu próprio armazenamento de energia química.

A luz solar também se converte em formas inanimadas de energia.

Com o aquecimento desigual da Terra, formam-se correntes no mar e no ar, e essa energia pode se concentrar de forma violenta como no caso de furacões e tornados. Com a evaporação da água do mar e sua condensação como chuva, produz-se a energia da água corrente na terra.

Em menores proporções, há também outras fontes de energia além da solar. Há o calor interno da Terra, que se faz sentir como mais ou menos benigno quando vem sob a forma de fontes quentes e gêiseres, e violento, sob a forma de terremotos e vulcões. Há a energia da rotação terrestre, a qual se revela nas marés. Há a energia oriunda de radiações outras que não a do Sol (as estrelas, os raios cósmicos) e a radioatividade natural de elementos, como o urânio e o tório, encontrados no solo.

Em sua maioria, as plantas e os animais utilizam a energia química armazenada em seus tecidos, embora mesmo as formas mais simples de vida possam também utilizar a energia inanimada — como quando as plantas deixam o pólen ou as sementes serem levados pelo vento, por exemplo.

Isso também era válido para os primeiros seres humanos. Utilizavam sua própria energia muscular, transferindo-a e concentrando-a por meio de ferramentas. Isso, em si mesmo, não é algo a ser descartado. Muito se pode fazer com rodas, alavancas e cunhas, mesmo quando acionadas apenas pelo músculo humano. Assim foram construídas as pirâmides do Egito.

Mesmo antes do nascimento da civilização, o homem aprendera a utilizar a força de outros animais para suprir seu próprio trabalho. Isso significou um passo adiante da utilização da escravatura humana em muitos sentidos. Os animais eram mais tratáveis que os homens, e comiam alimentos que o homem rejeitaria, deixando intato o suprimento de alimentos.

Finalmente, alguns animais oferecem uma maior concentração de energia, que podem gastar mais rapidamente que o homem.

Talvez o animal doméstico mais bem-sucedido, do ponto de vista da velocidade e potência, tenha sido o cavalo. Até o início do século XIX, o galope do cavalo era mais veloz que qualquer outro transporte humano por terra; a economia agrícola de uma nação como os Estados Unidos dependia da saúde de seus cavalos e do número deles.

Os homens também usaram fontes inanimadas de energia. A mercadoria era transportada rio abaixo em balsas, utilizando a correnteza do rio. As velas eram propelidas pelo vento, levando os barcos contra a correnteza, que também era empregada para girar o moinho d’água, assim como o vento fazia girar o moinho de vento. Nos portos, os navios faziam uso da corrente marítima para adentrar o mar.

Todas essas fontes de energia, todavia, eram limitadas. Só tinham determinada intensidade de força, como o cavalo, ou eram sujeitas a flutuações incontroláveis como no caso do vento, ou se prendiam a regiões geográficas específicas, como no caso da rápida correnteza dos rios.

Deu-se uma reviravolta, quando pela primeira vez o homem utilizou uma fonte inanimada de energia disponível em quantidade e tempo razoáveis, portátil e perfeitamente controlável: o fogo.

No tocante ao fogo, só o hominídeo, dentre todos os organismos, desenvolveu a habilidade de usá-los. Eis a principal linha divisória entre os hominídeos e todos os demais organismos. (Digo hominídeos, porque não foi o Homo sapiens o primeiro a fazer uso do fogo.) Há indícios da utilização do fogo em cavernas na China, onde a antiga espécie hominídea, o Homo erectus, viveu há pelo menos meio milhão de anos.

O fogo surge naturalmente quando um raio atinge uma árvore e, sem dúvida, o primeiro uso do fogo se deu em função desse fenômeno preexistente. Algumas labaredas de fogo iniciado por um raio começaram a ser alimentadas com madeira, não o deixando apagar. Qualquer fogueira que se perdia era um transtorno, pois outro lume teria que ser encontrado para servir como acendedor e, se não fosse encontrado, o incômodo transformava-se em desastre.

Provavelmente só após 7000 a.C. é que se descobriram métodos de fricção com a finalidade de acender o fogo. Não se sabe e, talvez, nunca venhamos a saber como, onde e quando o método foi usado pela primeira vez, mas pelo menos sabemos que a descoberta foi feita pelo Homo sapiens, pois na época era o único hominídeo existente.

O principal combustível para o fogo em tempos antigos e medievais foi a madeira{63}. Assim como outras fontes energéticas, a madeira era indefinidamente renovável — mas com uma diferença: outras fontes não podem ser utilizadas mais rapidamente do que são renovadas. Os homens e o cavalo se cansam e precisam descansar. O vento e a água têm uma quantidade fixa de energia e não se pode exigir mais. Já no caso da madeira, não é assim. A vegetação cresce continuamente, é claro, e se auto-recompõe, de modo que a depredação pode até ser útil. A madeira pode ser usada em grau superior ao de renovação, e o homem passa a sacar já do suprimento futuro.

Conforme se intensificou o uso do fogo, com o aumento populacional e o desenvolvimento de uma tecnologia mais avançada, começaram a desaparecer as florestas nos arredores dos centros humanos da civilização.

Nem era possível preservá-las, pois todo avanço tecnológico aumentava a demanda de energia, e o homem nunca quis abrir mão do avanço tecnológico. Assim, a mineração do cobre e do estanho requeria calor, e isso só se conseguia com a queima da madeira.

A fundição do ferro exigia mais calor ainda, e a temperatura alcançada com a queima da madeira não era suficiente. No entanto, se a madeira era queimada em condições que impedissem a circulação do ar, o centro da pilha de lenha era carbonizado e transformado em “carvão vegetal”. Esse carvão vegetal se queimava mais lentamente que a madeira.

Não iluminava, mas produzia temperaturas muito mais altas que a simples queima da madeira. O carvão vegetal tornou mais prática a fundição do ferro (e forneceu o carbono, que produz uma superfície de aço, tornando o ferro mais útil). A produção do carvão vegetal, contudo, significava um desperdício da madeira em si.

As florestas continuaram a diminuir ante o violento ataque da civilização, mas mesmo assim não desapareceram por completo.

Aproximadamente 40 trilhões de metros quadrados de terra, 30 por cento do solo total da Terra, continuam arborizados.

Hoje em dia, é claro, são feitos esforços no sentido de se preservarem as florestas sem utilizar mais do que pode ser restituído. Todo ano, 1 por cento da madeira existente pode ser abatido, o que perfaz um total de 2 bilhões de metros cúbicos de madeira. Destes, a metade ainda é utilizada como combustível, principalmente nas nações menos desenvolvidas do mundo. Hoje, provavelmente se queima mais madeira do que antigamente, quando ela era o único combustível, mas a população mundial era bem menor. As florestas que restam são preservadas tão bem (mas não perfeitamente, aliás) somente porque a madeira não é mais o principal combustível, nem a principal fonte de energia da humanidade.

Boa parte da madeira formada nos primórdios da história da Terra não se deteriorou completamente, mas atolou-se em pântanos em condições que liberaram os outros átomos, deixando apenas o carbono. Este carbono foi soterrado e comprimido sob rochas sedimentares. Existe uma grande quantidade subterrânea que representa um tipo de madeira fossilizada que hoje se conhece como “carvão”. Trata-se de um armazenamento químico de energia produzida pelo Sol num período de centenas de milhões de anos.

Estima-se que hoje haja no mundo aproximadamente 8 trilhões de toneladas de carvão distribuídos nas mais diversas áreas. Sendo assim, o carbono contido no suprimento de carvão da Terra é duas vezes maior que o seu suprimento de organismos vivos.

Parece-nos que o carvão era queimado na China em tempos medievais. Marco Polo, visitante da corte de Kublai Khan no século XIII, informou que queimavam pedras negras como combustível, as quais só começaram a ser utilizadas mais tarde em alguns lugares da Europa, começando pelos Países Baixos.

Foi, porém, na Inglaterra que teve início o uso do carvão em larga escala. Dentro dos limites daquele reino, a diminuição das florestas se tornou séria. Não só ficava cada vez mais difícil suprir a necessidade de aquecimento das casas inglesas com a lenha de quintal e suprir o fornecimento para a indústria crescente, como também havia as exigências da marinha britânica, da qual dependia a segurança nacional.

Felizmente, para a Inglaterra, foi localizado um carvão facilmente coletável na região norte do país. Aliás, havia uma maior proliferação de carvão na Inglaterra do que em qualquer outra parte com as mesmas dimensões. Em 1660, a produção de carvão na Inglaterra era de 2 milhões de toneladas, mais de 80 por cento do carvão produzido no mundo na mesma época, o que contribuiu para que se poupassem as cada vez mais escassas e valiosas florestas. (Hoje em dia, a produção de carvão na Inglaterra chega a 150 milhões de toneladas por ano, mas isso representa apenas 5 por cento da produção mundial.)

O carvão seria especialmente útil se pudesse ser usado na fundição do ferro, pois o carvão vegetal desperdiçava tanta madeira que a mineração do ferro se tornou o maior agente da destruição florestal.

Em 1603, Hugh Platt (1552-1608) descobriu como aquecer o carvão de modo a eliminar o material nãocarbonáceo e deixar o puro carbono sob a forma de “coque”. O coque mostrou-se um admirável substituto para o carvão vegetal na fundição do ferro.

Tão logo foi aperfeiçoada a obtenção do coque, em 1709, com o trabalho do proprietário de siderúrgica Abraham Darby (1678-1717), o carvão começou a ocupar sua verdadeira posição como a principal fonte de energia do mundo. O carvão é que incentivou a Revolução Industrial na Inglaterra, pois era a combustão do carvão a responsável pelo aquecimento da água que produzia o vapor dos motores a vapor, propulsores das máquinas das fábricas, das locomotivas e dos navios. Foi o carvão da bacia do Ruhr, dos montes Apalaches e da bacia do Donetz que possibilitou a industrialização da Alemanha, dos Estados Unidos e da União Soviética, respectivamente.

A madeira e o carvão são combustíveis sólidos, mas há combustíveis líquidos e gasosos também. Os óleos vegetais eram usados como combustíveis líquidos nas luminárias, e a madeira, quando aquecida, exalava vapores inflamáveis. Na verdade, é a combinação desses vapores com o ar que faz erguer as labaredas dançantes do fogo. Os combustíveis sólidos que não produzem vapores, como o carvão vegetal e o coque, por exemplo, simplesmente incandescem.

Somente no século XVIII, porém, é que se produziram e armazenaram os vapores inflamáveis. Em 1766, o químico inglês Henry Cavendish (1731-1810) isolou e estudou o hidrogênio, o qual denominou “gás de fogo”, por causa de seu teor inflamável. O hidrogênio, quando em combustão, desenvolve grande quantidade de calor — 250 calorias por grama em comparação às 62 calorias por grama da melhor categoria de carvão.

A desvantagem do hidrogênio é que ele se queima com muita rapidez e, se misturado com o ar antes da combustão, explode com força estonteante tão logo se acenda uma faísca. Uma mistura acidental pode trazer conseqüências bem sérias.

Se os tipos mais simples do carvão são aquecidos na ausência do ar, contudo, desprendem-se vapores inflamáveis (“gás de carvão”) compostos de 50 por cento de hidrogênio. A outra metade é composta de hidrocarbonetos e monóxido de carbono, e a mistura como um todo entra em combustão, mas a probabilidade de explodir é pequena.

O inventor escocês William Murdock (1754-1839) usou jatos de gás de carvão incandescente para iluminar sua casa em 1800, provando ser pequena a probabilidade de explosão. Em 1803, ele utilizou a iluminação a gás em sua fábrica e, por volta de 1807, as ruas de Londres começaram a ter iluminação a gás.

Nesse ínterim, vazando por entre as rochas estava um material oleoso inflamável, que veio a ser chamado de “petróleo” (palavra latina para “óleo das pedras”). Assim como o carvão é o produto de eras passadas de florestas, assim também o petróleo é o produto de eras passadas dos seres marinhos unicelulares.

Os afloramentos mais sólidos desses materiais eram conhecidos pelos povos antigos como “betume” ou “piche” e eram usados para impermeabilizar as superfícies. Os árabes e os persas tinham percebido o teor inflamável das porções líquidas.

No século XIX, procuravam-se gases, ou líquidos de fácil vaporização, para suprir a demanda de iluminação: eles constituiriam os melhoramentos que substituiriam o gás de carvão e o óleo de baleia. O petróleo era uma fonte a ser explorada; podia ser destilado, e um componente líquido, o “querosene”, era ideal para lâmpadas. Era preciso um maior suprimento de petróleo.

Em Titusville, na Pensilvânia, havia vazamentos de petróleo que eram coletados e vendidos como remédio. Um maquinista chamado Edwin Laurentine Drake (1819-80) deduziu que havia um grande suprimento de petróleo subterrâneo e incumbiu-se de perfurar até encontrá-lo. Em 1859 foi bem sucedido em suas tentativas: surgiu o primeiro “poço de petróleo” produtivo, em conseqüência do qual expandiram-se as perfurações e nasceu, assim, a indústria do petróleo.

Desde então, a extração do petróleo tem aumentado anualmente. O advento do automóvel e do motor de combustão interna, os quais se movem a “gasolina” (fração líquida do petróleo de vaporização mais fácil que a do querosene), deu um enorme impulso à indústria. Há, também, algumas frações gasosas do petróleo, compostas principalmente de metano (com moléculas compostas por um único átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio), chamado “gás natural”.

Com a chegada do século XX, o petróleo começou a superar o carvão e, depois da Segunda Guerra Mundial, tornou-se o principal combustível industrial do mundo. Assim, onde o carvão supria 80 por cento da demanda de energia da Europa antes da Segunda Guerra Mundial, passou a suprir apenas 15 por cento dessa demanda nos anos 70. O consumo mundial de petróleo quadruplicou desde a Segunda Guerra Mundial, e hoje chega ao índice de 60 milhões de barris por dia.

O total de petróleo extraído no mundo desde o primeiro poço de Drake é de 350 bilhões de barris aproximadamente, sendo que, deles, a metade foi consumida nos últimos vinte anos. Estima-se que o suprimento total de petróleo ainda não extraído seja de 660 bilhões aproximadamente e, de acordo com o nível atual de consumo, ele não deve durar mais que 33 anos.

Eis um problema sério. Em termos de disponibilidade e quantidade, o petróleo é o combustível mais conveniente já descoberto pelo homem. É fácil de se obter, transportar, refinar e utilizar — não apenas para energia, mas como fonte de uma ampla variedade de materiais orgânicos sintéticos, como as tintas, as drogas, as fibras e os plásticos. A industrialização se alastra pelo mundo em grande escala, graças ao petróleo.

Para mudar do petróleo para qualquer outra fonte energética, enfrentar-se-ão tremendos problemas e necessitar-se-á de grande investimento de capital — o que, contudo, certamente será inevitável. Tal como se apresentam, o aumento constante do consumo e o prognóstico de uma queda inevitável na produção tèm elevado o preço do petróleo vertiginosamente nos anos 70, o que vem alterando a economia mundial num nível perturbador. Em 1990, a produção de petróleo deverá estar aquém da demanda e, se não surgirem outras fontes energéticas, o mundo enfrentará uma crise. Assim serão aguçados todos os perigos do esgotamento de recursos e da poluição da água e do ar, ao mesmo tempo em que a escassez de energia no lar, na fábrica e nas fazendas aumentará o problema da carência de calor, comodidades e até de alimento.

Portanto, parece despropositado temermos catástrofes em termos do universo, do Sol ou da Terra; não temos por que temer os buracos negros e as invasões extraterrenas. Em vez disso, devemos questionar se ainda nesta geração o suprimento de energia disponível atingirá um pico e começará a decair, embora tenha aumentado continuamente através da história humana.

Devemos questionar, também, se isso não irá pôr um fim à civilização humana, gerar uma guerra nuclear devastadora e acabar com a esperança de salvação da humanidade.