O carbono é um átomo que tem seis protões (pequenas cargas positivas que constituem o seu núcleo) e seis eletrões (pequenas cargas negativas que giram em torno do núcleo), por isso é o sexto elemento da tabela periódica. Em resultado da sua configuração eletrónica, o carbono tem uma enorme capacidade de se ligar a si mesmo ou a outros elementos. Em particular, quando se liga a oxigénio e hidrogénio, forma aquilo a que chamamos matéria orgânica: a base física para a existência de vida. O tronco de uma árvore, a pétala de uma flor ou o coração de um homem são semelhantes na sua essência atómica: carbono, oxigénio e hidrogénio. Apesar de ser a base da vida, o carbono é, contudo, um dos elementos mais mal-amados da tabela periódica. Quase sempre, quando ouvimos falar em carbono, de imediato associamos não a palavra vida, mas palavras como fumo, negro, poluição, alterações climáticas. Justifica-se, pois, saber um pouco mais sobre este elemento químico. 

O carbono reage com o oxigénio, formando dióxido de carbono e libertando energia. Esta reação chama-se combustão e é essencialmente o que acontece quando, por exemplo, acendemos um fósforo. A descoberta da combustão e do seu controlo (o controlo do fogo, como costuma ser referido na História) pelo homem moderno terá acontecido há mais de dez mil anos, no final do período paleolítico. A descoberta do controlo do fogo, adicionada à constatação de que a disponibilidade de energia é o principal fator de progresso e melhoria das condições de vida dos seres humanos no planeta, fez com que o homem, muito recentemente (há cerca de cem anos), tivesse passado a utilizar não só o carbono disponível na superfície do planeta para produzir energia como também a desenterrar carbono massivamente do subsolo para o fazer (petróleo e outros combustíveis fósseis). Acontece que o dióxido de carbono, libertado na combustão, é um dos gases responsáveis pela retenção de calor na atmosfera e pelo aumento da temperatura média do planeta, o chamado efeito de estufa. Sem colocar em questão um retrocesso de cem anos nas condições de vida dos seres humanos do planeta (que muito progrediram graças ao petróleo), o que é possível fazer para reduzir a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera? 

A resposta a esta pergunta é um dos maiores desafios que a humanidade terá nos próximos anos. Provavelmente, o maior.

Importa começar por dizer que a forma mais eficaz de retirar dióxido de carbono da atmosfera é através da “respiração” das plantas, a chamada fotossíntese. Neste processo, as plantas absorvem o dióxido de carbono, juntam-lhe água e luz do sol e produzem matéria orgânica e oxigénio (inversamente às plantas, os animais, quando respiram, juntam o oxigénio do ar ao carbono da matéria orgânica existente no seu organismo e formam dióxido de carbono, água e… produzem a energia de que precisam para viver).

Mas, para além de esperar que a natureza faça o seu trabalho de retirar o dióxido de carbono da atmosfera através da fotossíntese, o homem pode, agora que está consciente do desafio grave que enfrenta, fazer pelo menos mais duas coisas. A primeira é óbvia: ir buscar cada vez mais energia a processos que não envolvam a combustão (por exemplo, o aproveitamento da energia das águas, do vento ou do sol não produz dióxido de carbono), reduzindo gradualmente a utilização de combustíveis fósseis. A ideia geral é a seguinte: é melhor deixar estar o carbono enterrado, se pudermos, do que colocá-lo na atmosfera na forma de dióxido de carbono. 

A segunda coisa é transformar sinteticamente o dióxido de carbono atmosférico em produtos à base de carbono de elevado valor acrescentado. Esta hipótese tem vindo a ser estudada recentemente em diversos centros de investigação espalhados pelo mundo, por químicos, físicos e engenheiros de materiais. A ideia geral é esta: o carbono, quando ligado apenas a si próprio, pode ser grafite (a ponta do lápis), mas pode ser também, alterando apenas uma pequena ligação química, o diamante: o material mais duro que conhecemos. Ou então, noutra configuração estrutural, o carbono pode ser também nanotubos, um material várias vezes mais resistente e mais leve do que o aço. Processos químicos que permitam transformar o carbono da atmosfera nestes novos materiais podem efetivamente contribuir para a resolução do grave problema ambiental que atualmente vivemos e para promover novas soluções tecnológicas que ainda não temos. 

Concluindo: as alterações climáticas causadas pelo facto de, nos últimos cem anos, termos desenterrado enormes quantidades de carbono que pusemos na atmosfera sob a forma de dióxido de carbono estão aí e são uma realidade. Teremos de trabalhar para inverter este caminho. Fazê-lo não será fácil, sobretudo porque teremos de evitar, ou minimizar, os impactos que tal inversão poderá ter no nosso nível de desenvolvimento. Contudo, por um lado, as propriedades físicas e químicas únicas do sexto elemento, o carbono, e o progresso do conhecimento e da investigação científica e tecnológica mantêm uma fundada esperança de que tal será cientificamente possível. Por outro lado, a recente assinatura do Acordo de Paris por 174 países parceiros mantém a esperança de que tal será, também, politicamente possível. 

Professor de Engenharia de Materiais do IST