Mergulho na água

Os cientistas estão empenhados em preservar o líquido mais extraordinário que se conhece. Para que ninguém sinta sede ou se sirva de uma bebida de má qualidade.

Por Da Redação SEGUIR SEGUINDO
Atualizado em 31 out 2016, 18h58 - Publicado em 30 set 1990, 22h00

Lúcia Helena de Oliveira

Não existe água para todo mundo, concluíram representantes de diversas nações em um encontro em 1980, na União Soviética. Por isso, a ONU resolveu instituir a Década do Abastecimento de Água, que se encerra este ano: cada país traçou um plano para resolver seus problemas no que diz respeito ao com toda a razão chamado precioso líquido, essencial à vida. Pode parecer estranho que esse tipo de iniciativa seja necessário neste corpo celeste que, há 29 anos, foi descrito pelo cosmonauta soviético Yuri Gagárin como o planeta azul – era, então, a primeira vez que o homem viajava ao espaço, para testemunhar a ironia de se chamar Terra a um globo colorido pelo 4/5 de superfície cobertos de água. Mas nada é tão claro quando se trata dessa substância que ainda perturba os químicos e desafia os geólogos. Afinal, embora aparentemente abundante, a água nem sempre está onde o ser humano precisa e, estando, nem sempre tem a qualidade necessária para matar a sua sede.

Calcula-se que nos últimos 100 anos a descarga de água dos rios nos mares diminuiu 6%. Em primeiro lugar, porque nunca na história da humanidade as populações cresceram tanto. Segundo, porque, além de ser seu inveterado bebedor, o homem do século XX gasta muita água nas indústrias, na higiene pessoal e em atividades prosaicas como cozinhar, regar o jardim, lavar o carro, dar banho no cachorro ou encher a piscina. Segundo a Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES), em 1988 cada brasileiro consumiu em média 270 litros de água por dia, algo como duas banheiras transbordando. Cada americano, por sua vez, derrama cerca de 388 litros diariamente. Mas perto do colossal sistema de abastecimento proporcionado pela natureza, esse consumo todo parece representar apenas umas gotas a menos no oceano.

A rigor, a liquidez do planeta está garantida, pois a água vive no eterno jogo de evaporar, subindo para a atmosfera, e condensar, caindo na superfície para realimentar lençóis subterrâneos, rios, lagos, oceanos — é o ciclo hidrológico. “A falta de água, porém, é uma ameaça em algumas regiões castigadas pelo clima muito seco”, adverte o geólogo Aldo Rebouças, que chefia na Universidade de São Paulo (USP) o Centro de Pesquisa da Água, o maior da América Latina. “Nos países do Norte da África, onde a precipitação anual fica em torno de 100 milímetros—aproximadamente dezesseis vezes menos do que no Brasil—, pode-se falar em crise”, exemplifica. Felizmente, trata-se sempre de crises localizadas. A Terra inteira não corre perigo.

Há dois meses, o centro recebeu a visita de um grupo de técnicos líbios, encarregados do projeto de 1 bilhão de dólares do mais gigantesco sistema de abastecimento em construção. O chamado Al Kupah As Sarir (em árabe, “o rio criado pelo homem”) merece o nome que tem: trezentos poços vão extrair 206 milhões de metros cúbicos de água por ano para servir à população e irrigar uma área equivalente a Porto Alegre, no Rio Grande do Sul; a fim de ser distribuída pelo país, na maior parte incrustado em um solo desértico, essa água irá percorrer 2 000 quilômetros, mais ou menos a distância entre São Paulo e Salvador, na Bahia.

Nos últimos dez anos, não faltaram sugestões para abastecer de água as áreas excessivamente esturricadas do planeta. Talvez o projeto mais arrojado seja o desenvolvido por cientistas americanos do Massachusets Institute of Technology (MIT), que pretendem transportar icebergs da região ártica até zonas pobres em chuvas. Derretidas, tais montanhas de gelo se transformariam em imensas poças de água fresca, pois a água do mar, ao congelar-se, libera todos os sais. “Os ambientalistas criticam a idéia”, comenta Rebouças, da USP, “mas, por maior que seja um iceberg, em relação ao oceano é apenas uma gota, que não faria muita diferença.” Ironicamente, a Década da Água corre o risco de naufragar em países que não necessitam de manobras mirabolantes para se abastecer, mas enfrentam o drama da contaminação de suas fontes, como é o caso do Brasil, dono do maior potencial de água doce da Terra.

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“No sertão nordestino, famoso pela seca, cai tanta chuva quanto nos países da Europa”, compara Rebouças, que há dezesseis anos defendeu uma tese na França sobre os problemas dessa região, cujo calor faz aumentar o que os cientistas chamam evapotranspiração—a água que cai, embora em doses satisfatórias, evapora-se ao encontrar o solo quente. “Estudo isso por trauma de infância”, brinca esse cearense, nascido em Aracati. No restante do país, jorra água à vontade, mas a poluição aparece como um grave perigo. Nas regiões Norte e Centro-Oeste, acumulam-se os tóxicos metais pesados, como o mercúrio, usados no garimpo. Para cada 450 gramas de ouro extraídos dos rios da Amazônia, o dobro é despejado em mercúrio. Calcula-se que 100 toneladas anuais desse metal envenenam a Bacia Amazônica. Na Região Sul, a ameaça está especialmente nos produtos químicos presentes nos pesticidas usados na agricultura. Finalmente, no Sudeste, a grande concentração urbana aumenta o volume de esgoto despejado na água— problema, aliás, que aparece também em países avançados, como Canadá e Estados Unidos, que hoje trocam tecnologia entre si para salvar a região dos Grandes Lagos em sua fronteira.

Não é à toa a preocupação: embora metade do Hemisfério Norte seja constituída de água (no Hemisfério Sul, 90% do território estão submersos) e ainda que o ser humano só consiga consumir muito pouco desse volume, o líquido que pode ser efetivamente aproveitado vem de fontes raras. É como se toda a água do mundo passasse por um funil: existem 16 litros de água salgada para 1 único litro de água fresca, como os geólogos preferem designar o que os leigos conhecem por água doce; desta, 2,7 litros em cada 10 estão nas geleiras polares, que só agora os cientistas esboçam planos para aproveitar, como no caso do MIT americano. Resta ao homem, portanto, extrair água do subterrâneo, que esconde 7,2 de cada 10 litros disponíveis; ou, ainda, servir-se da água da superfície da atmosfera, escoando na forma de chuvas, que representam somente o volume de duas meras colheres de sopa para cada litro de água fresca da Terra.

Além disso, estima-se que o volume de água circulando em rios e lagos seja apenas 1/10 do volume presente na atmosfera, na forma de vapor. E, no final, praticamente a gota d’água: somente 1/5 do líquido à disposição na superfície é potável. Na verdade, a maior parte da água com potabilidade, pronta para matar a sede do homem, é subterrânea, porque o solo funciona feito uma barreira: como os lençóis aquáticos costumam ficar mais de 800 metros abaixo da superfície, os germes causadores de doenças não os alcançam por falta de oxigênio ou ainda—no caso dos microorganismos anaeróbicos, que não respiram—por falta de tempo para penetrar a terra, pois só vivem cerca de 100 dias.

A maior parte da hidrosfera—como se denomina o conjunto de águas da Terra—não serve para consumo porque é cheia de sais. Aliás, quase não existe água pura na natureza, para conseguir uma amostra 100% pura do líquido, seria necessário colher pingos de chuva logo abaixo de uma nuvem. Isso porque, mal começa a atravessar a atmosfera, a água dissolve gases e, depois, ao tocar o solo, passa a arrastar partículas. Assim, esculpe o relevo, no fenômeno da erosão, e leva toda sorte de sais para os rios, cuja correnteza por sua vez carrega mais minérios até desembocar no mar. Destino final de todos os rios, o mar vai acumulando sais, pois só a água evapora.

O oceano, porém, tem mais mistérios para os cientistas do que para os marinheiros: ainda se ignora por que ele não fica cada dia mais salgado, visto que está sempre recebendo minérios. A salinização ocorre apenas em pontos isolados, como o Mar Morto, entre Israel e Jordânia, por não existir escoamento para a água. Mas, em geral, inexplicavelmente, no mar encontram-se cerca de 30 gramas de sal por litro. Na realidade, somente onze elementos químicos compõem 99,9% dessa água que é considerada o mais complexo fluído de que se tem noticia. “A questão está no 0,1% restante, que pode conter todas as substâncias conhecidas”, arrisca a química Walkyria Hunold Lara, do Instituto Oceanográfico da USP. “No mar é possível encontrar até ouro dissolvido, mas numa concentração que, com a tecnologia atual, é inviável extrair.”

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Walkyria gosta de comparar o mar, com seus diversos ingredientes, a um “gigantesco tanque de reações”. Animada, ela é capaz de ficar horas revelando a intimidade dessa mistura salgada, que começou a ser analisada de modo científico apenas na primeira década deste século, embora os antigos gregos já proclamassem a variedade de seus componentes—além de considerar a água, junto com o ar, o fogo e a terra, a matéria-prima do Cosmo. Um dos exemplos preferidos da pesquisadora tornou-se muito falado por causa do efeito estufa: as moléculas de água, na superfície dos oceanos, seqüestram mais gás carbônico da atmosfera do que as florestas. “Aliás, o gás carbônico mantém o pH 8 (índice de acidez), que deixa a água básica, ideal à sobrevivência dos peixes marinhos.”

É a capacidade da água se combinar com gases que torna possível a existência de seres aquáticos. “O oxigênio que os peixes consomem é retirado da atmosfera”, esclarece o engenheiro ambiental Rubens Monteiro, que há vinte anos trabalha com controle de qualidade de água na Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb), em São Paulo. As moléculas de água possuem dois átomos de hidrogênio e um único átomo de oxigênio, a sabidíssima fórmula H2O que todos aprendem na escola. O ar que se respira, por sua vez, são dois átomos de oxigênio—o que os livros de Química apontam como uma molécula de O2—, quantidade que a água não dispõe para oferecer aos seres vivos, mas pode retirar do ar. Nem sempre, contudo, o líquido consegue fazer isso com velocidade suficiente—eis um dos males da poluição.

Esclareça-se, a bem da verdade, que já existe tecnologia para tornar potável praticamente qualquer tipo de água, por mais poluída que seja. A necessidade de reciclar água contaminada, por sinal, parece estar delineada no futuro de todas as grandes cidades. O químico José Atilho Vanin, da USP, nota que muitas vezes a água é um reagente químico lento: pode-se esperar dias até que se complete uma reação de que o líquido faça parte. “Mas trata-se de uma substância extraordinária por vários motivos”, ressalta. O primeiro deles, sem dúvida, é o formato da molécula, que para um leigo pode parecer um tanto simples: os átomos de hidrogênio presos ao oxigênio a exatos 105 graus, lembrando a cabeça de Mickey Mouse com suas orelhas.

Com essa arquitetura, cria-se o que os cientistas chamam dipolo, dois pólos eletrônicos separados. Ao redor do átomo de oxigênio, aglomeram-se partículas negativas; em torno dos átomos de hidrogênio concentra-se uma nuvem de partículas positivas. “Como se tivesse duas faces, a água acaba se combinando tanto com as substâncias que são atraídas por cargas elétricas positivas como por aquelas que são atraídas por cargas negativas”, descreve o professor. “Por isso, ela pode dissolver qualquer um dos noventa elementos químicos naturais.” A mais intrigante característica da água, no entanto, é ser capaz de flutuar quando no estado sólido, ou seja, em forma de gelo.

Isso contraria o clássico enunciado da Física segundo o qual o volume de uma substância gasosa, líquida ou sólida—diminui quando sua temperatura cai. Ao se retrair, a densidade aumenta; portanto, o sólido deveria sempre ser mais pesado do que o líquido. A água obedece a essa norma em quase todo o trajeto de queda de temperatura, mas um fenômeno estranho acontece quando ela chega a 4 graus Celsius: a partir daí, quanto mais esfria, mais a substância se expande, tornando-se mais leve. “Nessa temperatura, cada molécula de água—que no estado líquido nadava solta, tocando nas demais e até se sobrepondo a elas— vai se ligar a outras quatro moléculas, de modo organizado, desenhando uma espécie de tetraedro”, descreve Vanin. “Assim, aparecem grandes espaços livres no interior dessas figuras geométricas, ocorrendo a dilatação.”

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Alguns pesquisadores acreditam que sem essa qualidade extraordinária não existiria vida no planeta. “Partindo da teoria de que os primeiros seres vivos surgiram no meio aquático, se o gelo não flutuasse, os períodos de glaciação teriam destruído ou solidificado aquelas formas de vida”, raciocina Vanin. Faz sentido. A água do fundo do mar é mais fria e, ao congelar, sobe para a superfície. Assim, os seres vivos puderam sobreviver no fundo, onde havia liquido. Na forma líquida, por sinal, a substância participa de todas as reações químicas nos organismos. Por isso, numerosos cientistas dizem que é muito difícil existir vida, ao menos da forma como se conhece, em outros planetas. Embora o Cosmo seja rico em água, apenas em um estreito recanto do sistema solar as temperaturas permitem que ela se mantenha no estado líquido—e esse recanto, para sorte de seus inquilinos, é o planeta azulado talvez impropriamente chamado Terra.

Para saber mais:

Mundo deserto

(SUPER número 3, ano 4)

Sede de viver

Um dos pequenos grandes prazeres de todo ser humano é afogar a sede em um refrescante copo d’água. A ciência, porém, ainda não sabe o que gera essa satisfação única e imediata. “Provavelmente, quando a mucosa da boca é umedecida e o estômago se dilata com o líquido, receptores nervosos mandam sinais ao cérebro”, suspeita a fisiologista Frida Zaladek Gil, da Escola Paulista de Medicina. “Mas devem existir outros disparadores da saciedade.” No entanto, desde os anos 50 a ciência conhece o processo pelo qual a sede aparece, como um desejo urgente .

“Existe uma enorme quantidade de sódio dissolvido na água do organismo”, explica Frida. “Ao se perder líquido—pela urina, pelo suor ou ainda na forma de vapor, pela respiração—aumenta a concentração desse mineral no sangue. O cérebro, ao notar o excesso de sódio, manda a glândula hipófise produzir hormônios que desencadeiam a sede.” A água compõe 70% a 80% do organismo; nos recém-nascidos, essa proporção pode chegar a 90% por causa de seu metabolismo acelerado—afinal, todas as chamadas reações bioquímicas dependem desse fluído vital. “Por isso”, informa a fisiologista, “se não renovar o seu estoque, o ser humano pode morrer de sede no prazo de dois dias.”

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Ciranda aquática

O conteúdo de um copo de água algum dia já flutuou pelos ares, formou nuvens, despencou como chuva, esteve no fundo da terra, navegou por rios, afundou nos mares, boiou na forma de iceberg. Ao longo de milhões de anos, pouco se perdeu do estoque original de água do planeta. A mesma água está sempre sendo bombeada no chamado ciclo hidrológico, iniciado quando o calor do Sol aquece a superfície dos continentes e dos oceanos, fazendo com que uma parte das moléculas de água evapore e suba ao céu. Além disso, ao transpirar, os seres vivos também contribuem para a reserva de vapor da atmosfera. Em determinado momento, esse vapor se condensa e volta à forma liquida transformado em chuva: cerca de 2/3 caem sobre o oceano, onde graças às correntes as moléculas de água passeiam entre a superfície e o fundo, numa viagem que pode durar 1000 anos; o restante, se não vai para os rios e lagos, infiltra-se na terra. No subterrâneo segundo o ciclo natural, o líquido fica de 200 a 10 000 anos, conforme a profundidade do lençol aquático, até borbulhar em alguma nascente ou mesmo jorrar em um fumegante gêiser, nesse instante, finalmente torna à superfície para, depois de certo tempo—alguns dias ou milhões de anos—, evaporar de novo.

A liquidez do mundo

Na Terra devem existir cerca de 12 872 000 quilômetros cúbicos de água fresca. Mas esse impressionante volume corresponde a apenas 1/16 da sua reserva hídrica. Todos os lagos, juntos, representam somente 0,01 % da água do planeta; a atmosfera não contém mais que 0,001% na forma de vapor; finalmente, os rios, somados, reúnem apenas 0,0001%.

Abrindo as torneiras

Hoje em dia, 58 brasileiros em cada 100 contam com abastecimento de água provido pelo Estado. No entanto, seis em cada dez sistemas não têm estações de tratamento, o que torna duvidosa a qualidade do líquido que oferecem. “Na estação de tratamento, ao menos, sempre que a água está contaminada, determinamos que se aumente a dose de cloro”, conta a bióloga Maria Inês Zanoli Sato, encarregada do laboratório da Cetesb, onde foram testadas no ano passado 32 988 amostras da água consumida pelos paulistanos. O índice de contaminação foi de toleráveis 3%.

O cloro garante um efeito germicida desde o momento em que a água sai do reservatório até a torneira de casa. Pesquisas americanas, contudo, relacionam o seu uso com o aumento na incidência de certos tipos de câncer, como o de fígado. No século passado, antes da adição do cloro, a água era a maior fonte de contaminação de doenças graves como o tifo e a hepatite. Alguns países, entre os quais a França, experimentam outras maneiras de tratar a água, com a aplicação de gás ozônio, cujo efeito porém logo cessa. Por esse motivo, a ozonização, além de ser cara, não funcionaria no Brasil: a água, que sai limpa de uma estação de tratamento, pode ser contaminada nas caixas-d’água domésticas, cuja limpeza não é fiscalizada. Por isso, na maioria dos países europeus, a caixa-d’água é proibida —a água deve viajar diretamente da estação de tratamento para as torneiras. A tecnologia de tratamento, aliás, avançou nos últimos anos, a ponto de permitir a reutilização da água do esgoto, como vem sendo feito, por exemplo, em Israel e no Japão. “Hoje, não importa a água que entra numa estação de tratamento, mas a água que sai”, esclarece o geólogo Uriel Duarte, da USP. Segundo Duarte, a médio prazo, grandes centros urbanos brasileiros terão de apelar para a reutilização. “Mas, com urgência, devemos cuidar da manutenção das redes de distribuição: se um cano fura e a água perde pressão, abre-se uma porta para a entrada dos germes”, alerta. Em São Paulo, 30% da água que sai das estações de tratamento se perdem em vazamentos.

Um sólido incomum
Por que a água é diferente

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O gelo tem uma estrutura cristalina, as moléculas se combinam de maneira organizada, desenhando tetraedros. Cada átomo de hidrogênio se liga ao átomo de oxigênio de uma molécula vizinha criando uma distância entre elas. Isso provoca a expansão da substância, que assim se torna extraordinariamente menos densa no estado sólido. Quando o gelo derrete tais elos começam a se desfazer, embora mesmo na água líquida sobrem algumas pontes de hidrogênio, como as ligações são chamadas, tamanha a força de atração entre as moléculas