Ciclo do Carbono

O carbono é um elemento fundamental para a vida terrestre, tendo em vista que ele constitui as moléculas orgânicas.  Este elemento, além de estar presente nos seres vivos, é vital para a determinação do clima terrestre. Vale ressaltar que, por conta de seu ciclo, ele constantemente entra na atmosfera na forma de gases, como dióxido de carbono e metano, como também é retirado da atmosfera, por meio de processos como a fotossíntese, entre outros. O Ciclo do Carbono, portanto, envolve diversos mecanismos, os quais podem ser biológicos, químicos e físicos.

Basicamente, o carbono presente na atmosfera, em forma de dióxido de carbono,é absorvido pelas plantas por meio do processo de fotossíntese. Este processo faz com que o vegetal utilize o carbono para a produção de açúcares, os quais são utilizados no metabolismo. Ou, ainda, quando as plantas são consumidas, o carbono presente nelas é transferido para os herbívoros.

Vale realçar que os animais também fazem parte do ciclo de carbono: quando eles respiram, liberam à atmosfera parte deste elemento em forma de dióxido de carbono. Quando estes animais morrem, seu organismo é degradado por decompositores, que liberam novamente o carbono para a atmosfera.

O ciclo do carbono perfaz toda a cadeia alimentar. Ele se inicia com os produtores, que são a base da cadeia e vai sendo transferido para os níveis tróficos: consumidores primários, secundários, terciários. E conforme estes seres morrem, as moléculas orgânicas são alvo de decompositores, que liberam novamente o carbono para o meio. O carbono também pode ser liberado por meio de atividades vulcânicas, queima de materiais orgânicos e queima de combustíveis fósseis ou não.

Ciclo do Carbono e o Efeito Estufa

O gás carbônico, junto com outros gases como metano (CH₄), ozônio (O₃) e óxido nitroso (N₂O) e o vapor de o qual auxilia no aquecimento da atmosfera. Porém, por conta das ações do homem, houve um aumento de atividades que emitem carbono para a atmosfera. Isso faz com que este gás intensifique o efeito estufa de uma forma não natural.

Por conta disso, cientistas preveem que haverá um aumento global da temperatura, que desencadeará uma série de problemas climáticos, inundará áreas litorâneas por conta do derretimento das calotas polares, afetará espécies animais e vegetais, entre outros. Desta forma é necessário se adotar mecanismos menos impactantes na emissão de gases do efeito estufa para tentar mitigar este problema.

Juliano Schiavo
Biólogo e mestre em Agricultura e Ambiente

Ciclo do Carbono

O carbono está constantemente entrando na atmosfera na forma de dióxido de carbono, metano e outros gases. Ao mesmo tempo, ele está sendo removido por plantas verdes, pelos oceanos e de outras maneiras. Esse é o ciclo do carbono. O equilíbrio no ciclo é vital para determinar o clima da Terra.

O carbono é um componente essencial de nossos corpos, do alimento que comemos, das roupas que vestimos, a maior parte do combustível que queimamos e muitos outros materiais que usamos. Mais de 90% dos compostos químicos conhecidos contêm carbono. Isso não é de surpreender, já que o carbono se combina muito facilmente com outros elementos e com si mesmo.

Átomos do carbono estão continuamente sendo trocados entre organismos vivos e mortos, a atmosfera, os oceanos, as rochas e o solo. Com cada inspiração, liberamos CO₂ de nossos pulmões para a atmosfera, que contém átomos de carbono de plantas e animais que comemos. Os átomos de carbono que estão nos nossos corpos hoje podem ter estado, anteriormente, em muitas plantas e animais diferentes, incluindo talvez dinossauros e outras criaturas extintas.

A distribuição de carbono entre atmosfera, organismos, terra e oceanos se alterou com o tempo. Cerca de 550 milhões de anos atrás a concentração de CO₂ na atmosfera era de 7.000 partes por milhão, mais de 18 vezes o que é hoje.

Onde foi todo aquele carbono atmosférico? Em sua maior parte, acabou como rochas sedimentares como calcário. Como isso aconteceu é parte da história maior do ciclo do carbono.

O ciclo do carbono é uma combinação de muitos processos biológicos, químicos e físicos que movem o carbono.

Reservatórios e fontes de dióxido de carbono

Um reservatório de carbono é algo que remove o carbono da atmosfera. Por exemplo, plantas verdes consomem dióxido de carbono durante o processo de fotossíntese.

A queima de madeira e de combustíveis fósseis são fontes de CO₂. Os oceanos são tanto fonte de CO₂ como reservatório de CO₂. Isso ocorre porque o CO₂ no ar que está em contato com a superfície do oceano se dissolve em água e é, portanto, removido da atmosfera. Ao mesmo tempo, o CO₂ dissolvido é liberado na atmosfera.

O equilíbrio entre esses dois processos depende de muitos fatores e pode ser alterado com o tempo. No momento, há mais CO₂ dissolvendo-se nos oceanos do que está sendo liberado. Isso significa que agora os oceanos são um reservatório de CO₂.

Vamos olhar mais de perto os principais reservatórios de CO₂ e fontes de CO₂ que compõem o ciclo do carbono.

Estoque e fluxo

Uma ferramenta útil para entender como o ciclo do carbono funciona é um modelo chamado “estoque e fluxo”. Pense em uma banheira parcialmente cheia de água. A água é chamada de estoque. Se você abrir a torneira, há um fluxo para a banheira que aumenta o estoque.

Se você abrir o dreno, iniciará um fluxo para fora que reduzirá o estoque. Podemos pensar na quantidade de CO₂ na atmosfera como o estoque. Os vários processos que adicionam ou subtraem desse estoque são os fluxos. Descubra mais sobre Estoque e fluxo.

Reservatórios de dióxido de carbono

O dióxido de carbono está constantemente sendo removido da atmosfera como parte do ciclo do carbono. Se isso não acontecesse, o mundo se aqueceria e se tornaria muito como Vênus. Os mecanismos que retiram o carbono da atmosfera são chamados “reservatórios de carbono”.

As florestas do mundo são um grande reservatório de carbono. O desflorestamento está reduzindo o tamanho desse reservatório, permitindo que o dióxido de carbono permaneça na atmosfera.

Por outro lado, desenvolvimentos tecnológicos recentes permitem aos humanos criarem um novo tipo de reservatório de carbono por meio de captura e armazenamento de carbono.

Vamos olhar os reservatórios de carbono e como eles funcionam.

Fotossíntese

A fotossíntese remove carbono da atmosfera. É o processo que permite às plantas viver e crescer. A fotossíntese ocorre nas folhas de plantas e nas células de organismos microscópicos que vivem na terra e próximo à superfície de mares e oceanos.

O processo usa energia da radiação solar (luz do sol) para converter o dióxido de carbono e a água em açúcares baseados em carbono, como a glicose.

Dióxido de carbono (CO₂) + água (H₂O) + energiaGlicose (C₆H₆2O₆) + Oxigênio (O₂)

Os açúcares são, em seguida, convertidos em outras moléculas, como amido, gorduras, proteínas, enzimas e todas as outras moléculas que ocorrem em plantas vivas. A fotossíntese também libera oxigênio na atmosfera, o que as plantas e os animais precisam para respiração.

A fotossíntese é responsável por cerca de metade do carbono extraído da atmosfera. As plantas terrestres, em sua maior parte, pegam o dióxido de carbono do ar em volta delas. A fotossíntese de plantas aquáticas em lagos, mares e oceanos usa o dióxido de carbono dissolvido na água.

Difusão nos oceanos

O dióxido de carbono é o gás que é normalmente usado para fazer a efervescência em refrigerantes. É mais solúvel em altas pressões e baixas temperaturas, e é por isso que o refrigerante é normalmente servido frio em latas ou garrafas.

Um pouco de CO₂ permanecerá dissolvido com a abertura da lata ou garrafa e na temperatura ambiente. Também é por isso que os oceanos mais frios absorvem mais CO₂ do que as águas mais quentes.

Moléculas de dióxido de carbono estão continuamente sendo trocadas entre a atmosfera e a água por meio de um processo chamado difusão. A difusão do dióxido de carbono nos oceanos é responsável por quase metade do carbono extraído da atmosfera.

Precipitação carbonada

Muitas formas de vida marítima extraem carbono e oxigênio da água do mar e os combinam com cálcio para produzir carbonato de cálcio (CaCO3). Isso é usado para produzir conchas e outras partes duras do corpo por uma variedade de organismos, como corais, moluscos, ostras e algumas plantas e animais microscópicos.

Quando esses organismos morrem, suas conchas e partes do corpo afundam para o fundo do mar. Durante longos períodos, números enormes de organismos mortos podem criar camadas espessas de depósitos ricos em carbonatos no fundo do oceano.

Durante milhões de anos, esses depósitos se tornam enterrados por mais e mais carbonatos e/ou areia ou lama, criando um calor e uma pressão que os muda física e quimicamente, transformando-os em rochas sedimentares, como calcário, mármore e cal.

As rochas podem, em última análise, serem elevadas para tornarem-se terra exposta devido à teoria das placas tectônicas — o movimento dos continentes e oceanos em todo o mundo.

Nas condições certas de temperatura e de concentração de CO₂, o carbonato de cálcio pode precipitar diretamente para fora da água do oceano, sem intervenção de organismos marinhos.

As rochas sedimentares da Terra contêm cerca de 2.000 vezes mais carbono do que há em toda a água, plantas e animais nos oceanos hoje. Os organismos marinhos hoje continuam a formar esqueletos e conchas que, daqui a milhões de anos, podem tornar-se rocha dura.

Um pouco de carbono é fixo nas rochas durante milhões de anos por meio de processos orgânicos na terra e no mar. Isso cria combustíveis fósseis como turfa e carvão (plantas mortas enterradas) e petróleo e gás (em sua maior parte de microorganismos mortos enterrados). Isso representa apenas uma pequena proporção do carbono global, 20.000 vezes menos que em rochas sedimentares.

Escoamento superficial

Um pouco de carbono é lavado da terra para os oceanos pela água. Gotas de chuva que caem absorvem um pouco de CO₂ da atmosfera, criando ácido carbônico muito diluído. Quando essa chuva levemente ácida encontra rochas carbonadas como calcário ou cal, ela dissolve um pouco da rocha que é, em seguida, carregada por correntes e rios de volta para o oceano.

Esse processo cria as cavernas no subsolo que são geralmente encontradas em calcário. A solução carbonada pela água da chuva também contribui para a erosão de edifícios e estátuas feitas de calcário e mármore. Correntes e rios também carregam partículas de carbono orgânico de plantas e animais terrestres mortos para os oceanos.

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