Tecnologia

Fazendo amigos para o ozônio

Numa corrida contra o relógio, a indústria trata de criar alternativas aos CFCs, responsáveis pelo rombo na camada do gás que protege a Terra dos raios ultravioleta do Sol.

Por Da Redação SEGUIR SEGUINDO
Atualizado em 31 out 2016, 18h37 - Publicado em 30 set 1991, 22h00

A história dos CFCs, a sigla que tornou conhecidos no mundo leigo os clorofluorcarbonos, os gases devoradores de ozônio na alta atmosfera, pode ter, quem diria, um final feliz. Usados em refrigeração, equipamentos de ar condicionado, aerossóis, na fabricação de espumas plásticas para embalagens, na limpeza de circuitos eletrônicos e até para fazer neve artificial em estações de esqui, os CFCs eram tidos como uma daquelas maravilhas tecnológicas de. mil e uma utilidades e virtualmente nenhuma contra-indicação. Sem cor nem cheiro, não reativos nem tóxicos, não inflamáveis e ainda por cima de baixo custo, os CFCs ajudaram a popularizar os refrigeradores domésticos, nos quais circulam dentro das serpentinas que envolvem o congelador.Bom demais para ser verdade: há dezessete anos pesquisadores da Universidade da Califórnia verificaram pela primeira vez em laboratório que esses compostos químicos inventados no final da década de 20—formados, como o nome indica, por cloro, flúor e carbono — têm a nefasta propriedade de corroer a camada de ozônio que se concentra cerca de 30 000 metros acima da superfície terrestre. Poluente na troposfera, isto é, do rés-do-chão até 15 000 metros, inimigo das plantas e um dos responsáveis pelo efeito estufa, na estratosfera o ozônio funciona como um colossal filtro que defende o planeta dos raios ultravioleta do Sol, capazes de provocar câncer de pele, destruir microorganismos marinhos e reduzir o aproveitamento das culturas agrícolas. Calcula-se que esse escudo protetor já está 5% menor (e diminuindo mais depressa do que se imaginava) por culpa dos CFCs—um gênero químico que inclui cerca de vinte espécies.

A descoberta, em meados dos anos 80, de que uma verdadeira devastação no ozônio sobre a Antártida vinha ocorrendo ciclicamente, a cada primavera, abrindo ali o que se convencionou chamar “buraco”, um deserto de ozônio do tamanho dos Estados Unidos, foi o que faltava para que se desencadeasse uma ação internacional inédita no combate a desastres ecológicos. Em 1989, mais de cinqüenta países comprometeram-se pelo Protocolo de Montreal, coordenado pela ONU, a ir aposentando o CFC delinqüente— até o ano 2000 para as nações industrializadas, até 2010 para as demais.Começou então uma corrida contra o relógio em busca de um gás inofensivo que possa substituir os clorofluorcarbonos na indústria com um mínimo de transtornos nos processos de produção, bem como no modo de operar e no design dos produtos que o empregam. Essa corrida mobiliza centenas de pesquisadores e uma respeitável camada de dólares. O desfecho ainda é incerto, sobretudo no que toca aos prazos, mas as empresas envolvidas emitem sinais otimistas. “As pesquisas têm andado mais depressa do que se esperava”, alegra-se por exemplo Edson Dalton Raposo, gerente de departamento da Hoechst do Brasil, filial do grupo alemão que divide com outro gigante do setor químico, a Du Pont americana, uma produção global de CFCs da ordem de 8000 toneladas por ano.

O malfeitor condenado à morte é o cloro. Na alta atmosfera, uma série de reações químicas, desencadeadas pelas peculiares condições ambientais daquelas lonjuras, liberam o cloro que até lá permanece por assim dizer trancafiado dentro do composto. A radiação solar fornece energia suficiente para romper a molécula de CFC e soltar o cloro. Este reage então com o ozônio, um gás azulado de cheiro forte, cuja molécula é formada por três átomos de oxigênio (O3). Dessa mistura resulta um ozônio empobrecido, com dois átomos de oxigênio (O2), incapaz de bloquear o excesso de raios ultravioleta. Segundo estimativas da indústria, sobem aos céus todo ano 75000 toneladas de CFC. Haja cloro à solta.Os aerossóis, execrados como símbolo por excelência de mais essa agressão humana à natureza, já não contêm CFC faz tempo. Desde 1978, primeiro nos Estados Unidos, depois no resto do mundo, derivados de petróleo vêm substituindo o gás nos sprays. São misturas de butano e propano, sem o odor de enxofre que caracteriza outra de suas aplicações, o gás de cozinha.

Eles cumprem com eficiência a mesma função propelente do clorofluorcarbono, auxiliando outras substâncias a se movimentar. Antes fosse tão fácil achar alternativas para o gás em todos os seus múltiplos empregos. Em certos casos, é possível que o CFC se revele insubstituível. Na esterilização de salas cirúrgicas, por exemplo, os sucessores encontrados até agora têm um inconveniente fatal: são todos inflamáveis.Nas espumas de sofás, colchões e assentos de carros, o CFC funciona como agente de expansão, criando no interior desses produtos as bolhas que os fazem ficar macios. Ou, como acontece no plástico que reveste as paredes das geladeiras, Ihe permitem isolar a temperatura de um ambiente para outro. Em alguns casos, mediante mudanças na formulação, os maiores fabricantes mundiais, como a Bayer alemã e a Dow Chemical, dos Estados Unidos, conseguiram reduzir até pela metade o uso do composto. Trata-se, em todo caso, de uma solução paliativa, tendo em vista o banimento do gás decretado em Montreal. A prioridade tornou-se selecionar os melhores entre dezenas de possíveis substitutos-originalmente havia perto de cinqüenta candidatos.

Esses produtos alternativos dividem-se em duas categorias. A primeira é a dos hidroclorofluorcarbonos (HCFCs), ou seja, o velho CFC com uma dose de hidrogênio. Ainda age sobre a camada de ozônio, mas muito menos do que a versão anterior. A segunda categoria é a dos hidrofluorcarbonos (HFCs), também com hidrogênio, mas—o que é mais importante—sem o malvado cloro, portanto, sem inconvenientes para a natureza. Dentro dessa divisão, o HCFC 123 é forte candidato para substituir o CFC 11, uma espécie que dá conta de quase 40% de todos os usos do gás, nas espumas de estofamento ou no isolamento térmico. Seu calcanhar- de-aquiles está na duvidosa compatibilidade com outros plásticos. Isto é, em vez de ficar quieto no seu canto, pode alterar a composição daqueles materiais.Um problema insuspeitado—e que nada tem a ver com o ozônio—surpreendeu recentemente as indústrias que pesquisam o HCFC 123. Descobriu-se que o composto é capaz de causar tumores benignos em ratos. A descoberta resultou de um estudo patrocinado por um consórcio de empresas americanas, como parte de um programa geral de testes do HCFC 123. Grupos de ratos foram expostos a níveis variados do composto. Os mais expostos passaram dois anos, seis horas por dia, cinco dias por semana, respirando ar que continha 5 000 partes por milhão (ppm) de HCFC 123.

Em termos humanos, isso equivaleria a uma exposição a 10 ppm, oito horas por dia, cinco dias por semana, de 30 a 40 anos. Naquele grupo de 66 ratos, apareceram dez tumores do pâncreas e catorze dos testículos, todos benignos. No grupo de controle, que respirava ar normal, houve quatro casos. O fato, não explicado, alertou os cientistas. Por via das dúvidas, eles recomendaram baixar de 100 ppm para 10 ppm o nível máximo de HCFC 123. Nos sistemas de ar condicionado dos prédios da Du Pont nos Estados Unidos, por exemplo, a concentração do gás varia de 1 a 3 ppm.Outro HCFC, o 22, já está disponível. Mas isso não aumenta seu prestígio. Primeiro, porque enquanto o efeito do tipo 123 sobre o ozônio é 98% menor do que o causado pelo CFC tradicional, o ganho ecológico proporcionado pela modalidade 22 não vai além de 94%. Segundo, porque seu uso exige grandes alterações no projeto de todo o sistema de refrigeração, incluindo o compressor, aquela bola metálica preta que fica atrás da geladeira e se liga ao motor para fazer circular o gás, retirando calor do ambiente.

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O HCFC 22 já tinha sido adotado pela rede McDonald’s no Brasil para suceder ao nefando CFC nas antigas embalagens de isopor. Agora, à maneira da matriz americana, a rede decidiu trocar de vez as embalagens químicas pelo bom e velho papel cartão. Na mesma linha, por sinal, as caixas de poliestireno expandido para ovos isto é, com CFC, passarão a ser produzidas com papel reciclado revestido de papel virgem, por motivos de higiene.Melhor que os HCFC 123 e 22, por não conter cloro, é o HFC 134a, que possivelmente vai ocupar o lugar do CFC 12, o mais usado de todos, especialmente em geladeiras e aparelhos de ar condicionado. os equipamentos que consomem quase a metade de todos os CFCs fabricados no país. O 134a tem sobre outro composto sem cloro já existente, o HFC 152a, as vantagens de não ser inflamável, ser pouco tóxico e requerer apenas algumas modificações nos óleos lubrificantes do compressor dos sistemas de refrigeração.

Outra solução passa pelas misturas de dois ou três gases, como a do HCFC 123 com o HCFC 141, ou do HCFC 22 com o HFC 152a e o HCFC 124. O composto que resulta desses coquetéis apresenta características físicas e químicas melhores do que as dos diversos ingredientes, tomados isoladamente. Tais combinações vêm sendo desenvolvidas pela Du Pont, a mesma indústria química que, em sociedade com a montadora de veículos General Motors, foi uma das pioneiras na produção do CFC nos anos 30. (A Du Pont comprou a parte da GM em 1949.) Relatórios preliminares de instituições de pesquisa financiadas por governos e empresas indicam que os novos gases são aceitáveis, “com potencial de ataque da camada de ozônio nulo ou bastante reduzido”, informa Paulo Eduardo Surnin Vieira, da Du Pont do Brasil e vice presidente do Comitê de Opções Técnicas para Espumas, da ONU.Mesmo viáveis, as substâncias que estão surgindo não representam substitutos ideais para o CFC do ponto de vista estritamente industrial. Para começar, seus custos de fabricação podem ser até cinco vezes maiores. Além disso, toda molécula contendo hidrogênio é menos estável, o que pode ser um complicador para a utilização dos compostos em cuja fórmula esteja presente. Essa desvantagem, no entanto, é uma bênção para o ozônio, pois a meia-vida dos novos gases, que é o tempo que demoram para se desfazer na atmosfera, varia de quatro a dez anos, contra cerca de 100 anos no caso do CFC.

Este é produzido a partir de uma matéria-prima relativamente comum, o tetracloreto de carbono, em que, como o nome indica, um átomo de carbono se liga a quatro átomos de cloro. Para quebrar a molécula usa-se ácido fluorídrico (um átomo de flúor ligado a um de hidrogênio). No processo de formação do gás, essas duas substâncias reagem entre si em equipamentos simples, em poucas etapas, e não deixam sobras. Já com os substitutos, a química é um pouco diferente. As reações se dão em mais etapas, os equipamentos precisam estar revestidos de ligas metálicas especiais, e há um resíduo perto de 40% de ácido fluorídrico, que demanda cuidados para não reagir inesperadamente com outras substâncias. Por isso, para produzir os compostos alternativos em grande escala, é mais fácil construir uma fábrica nova do que tentar aproveitar as instalações antigas, embora aquela custe três ou quatro vezes mais.

Tudo isso pode sugerir que se trava uma luta inglória, até porque mais da metade do mercado mundial de CFCs (750 000 toneladas/ano) deve simplesmente evaporar nos próximos dez anos. Produtos químicos de outra natureza os substituirão em atividades como limpeza de placas de circuitos impressos de computadores. Mas o fato é que ainda não se descobriu como fabricar espumas isolantes nem como refrigerar geladeiras sem recorrer a gases. Eis por que a Du Pont gastou até o ano passado cerca de 240 milhões de dólares no desenvolvimento de alternativas aos CFCs. Entre outras, a empresa lançou, sob as marcas Suva e Farmacel, hidrofluorcarbonos para aqueles fins. Pôs para funcionar em dezembro último, na cidade americana de Corpus Christi. Texas, uma fábrica destinada a produzir o HCF 134a. Uma segunda instalação, desta vez para o HCFC 123, está começando a operar em Maitland, Ontário, no Canadá.

Até 1995, outras serão abertas na China, Japão e Holanda. Mas não há nenhuma prevista para substituir a fábrica de CFC em Barra Mansa, Rio de Janeiro, que será desativada nos próximos anos.A Hoechst parece preferir a cautela. “Só iremos produzir algo em escala industrial em meados de 1992, concluídos os testes”; informa Eide Paulo de Oliveira, diretor operacional da divisão industrial da subsidiária brasileira. No grupo alemão, 100 técnicos de vários países foram destacados para a pesquisa de alternativas ao CFC. A meta é chegar à produção industrial a partir de 1995, antes portanto dos prazos para a saída de cena do composto danoso ao ozônio. No Brasil, ele ainda é fabricado pela Hoechst em Suzano, na Grande São Paulo, onde foram improvisadas instalações para a produção, só para testes, do HFC 134a e do 123, as modalidades que concentram as pesquisas da empresa. “As provas começaram no ano passado e os resultados são ótimos”, garante Oliveira.

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Por inofensivos que sejam, no entanto, os novos gases têm baixo rendimento energético. Ou seja, resfriam ou isolam menos que o CFC. Daí o desafio: como conciliar seu emprego em ampla escala com a pretendida redução do consumo de energia dos eletrodomésticos? Parte da resposta está sendo buscada em Joinville, Santa Catarina.Ali, a Embraco, Empresa Brasileira de Compressores, mantém desde 1987 oito engenheiros e doze técnicos voltados à tarefa de definir que alterações serão necessárias nos materiais, nos óleos lubrificantes e nos compressores que movimentarão o R134a nas geladeiras. Afinal, estas vão ter de trabalhar a mais por causa do rendimento menor. “A produção de compressores com os gases alternativos dependerá dos testes com os lubrificantes”, explica Ernesto Heinzelmann, diretor de pesquisa e desenvolvimento da empresa, a segunda maior produtora mundial de compressores, atrás apenas da Matsushita, no Japão. A Embraco pretende mudar toda a sua linha de produção até 1997 no caso dos produtos destinados a países desenvolvidos. O projeto dos novos compressores deve compensar a perda de capacidade energética dos sucessores do CFC.

Entre os fabricantes brasileiros de geladeiras, a Brastemp já tem o que comemorar. Antes do advento dos novos gases, um ano de testes em 10 000 unidades mostrou que é possível reduzir a participação de CFC 11 no isolamento térmico dos aparelhos, de 3,5 para 2 gramas por litro de espuma que reveste as paredes do refrigerador, informa José Maria Trecco, diretor da área de desenvolvimento avançado da empresa. O resultado animou a Brastemp a empregar a nova composição química da espuma em sua linha de produção regular —40.0000 unidades por ano. Mas a meta dos pesquisadores é conseguir uma espuma com apenas 1,2 grama de CFC 11 por litro. No ano passado, a Brastemp consumiu 250 toneladas de CFC. Um bom motivo para buscar tecnologia própria que permita mais adiante trocar o pouco que restar desse gás pelos seus equivalentes.“Todos os fabricantes vão usar os substitutos do CFC”. raciocina Trecco, “mas quem usar menos vai ter um custo também menor”.

Avanços desse tipo induzem as empresas que lidam com os CFCs no Brasil a não ver vantagem alguma em usar os dez anos extras de carência concedidos pelo Protocolo de Montreal aos países em desenvolvimento, que terão até 2010 para completar a troca de gás. A maioria dos empresários do setor acredita que existem condições de cumprir o compromisso mesmo antes do ano 2000, o prazo para o Primeiro Mundo. Eles acham que isso até vai acabar sendo bom para os negócios: o consumidor verá com muito mais simpatia os produtos cuja publicidade informar serem amigos do ozônio.

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As letras, os números e a forma das moléculas

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Como a família dos CFCs e a de seus substitutos vão ser cada vez mais faladas, é bom conhecer os nomes, ou siglas, e a identidade de cada membro. A estrutura e a forma de cada composto está indicada na própria sigla, por meio de letras ou de números. Assim, HCFC, ou hidroclorofluorcarbono, é uma molécula que contém hidrogênio (H), cloro (C) flúor (F) e carbono (C). Mas quantos átomos tem uma molécula? A resposta está implícita no número anexado à sigla. Somando-se 90 a esse número, tem-se o total de átomos de carbono, hidrogênio e flúor-sempre nessa ordem.Um exemplo: CFC 12. Somando se 90 a 12, obtém-se 102. O algarismo inicial (1) indica que a molécula contém um átomo de carbono; o segundo (0) indica ausência de átomos de hidrogênio; o último (2) indica dois átomos de flúor. Daí se deduz a quantidade de átomos de cloro, pois o carbono, tetravalente, pode atracar-se a apenas quatro átomos: como ele já está ligado a dois átomos de flúor, resta lugar para dois átomos de cloro. A forma dessa molécula deve ser representada com o carbono no centro e quatro traços à sua volta; cada um dos outros átomos prende-se a um desses traços.

No caso de uma molécula um pouco mais complicada, como a do HCFC 123, tem- se: 123 + 90 = 213. Isso significa dois átomos de carbono, um de hidrogênio e três de flúor. Sua estrutura deve ser representada por dois átomos de carbono ligados por um traço, de modo que em volta de cada carbono, restam três ligações livres. Como quatro ligações estão reservadas, respectivamente, para um átomo de hidrogênio e três de flúor, há lugar ainda para dois átomos de cloro.Às vezes, os números vêm acompanhados de um a minúsculo, como em HFC 134a. Isso quer dizer que a molécula é assimétrica. Sua estrutura é dada pela soma 134+90 = 224 (dois átomos de carbono, dois de hidrogênio e quatro de flúor). Cada carbono gasta uma de suas ligações com seu semelhante; portanto, há seis ligações disponíveis, ocupadas por hidrogênio e flúor. Não há lugar para o cloro. Como a molécula é assimétrica, porém, os átomos não podem ser distribuídos em qualquer ligação de carbono: no caso, os dois hidrogênios ligam-se a um mesmo átomo de carbono.