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CICLO BIOGEOQUÍMICO - ENXOFRE
Tipologia: Notas de estudo
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Cristiane Hobuss Dalila Venzke Daniela Gouveia Letícia Gobel Matheus Krolow Patrícia Devantier Rui Alves Vanessa Jacondino PELOTAS 2007
O enxofre tem uma história tão antiga como a de qualquer outra substância que evoluiu do amarelo místico dos Alquimistas até uma das mais úteis substâncias da civilização moderna. Foi queimado nos ritos pagãos antigos, para espantar os maus espíritos, e já naquela época seus fumos eram usados como alvejantes para tecidos e palha. Durante muitos anos uma companhia francesa manteve o monopólio do enxofre graças ao controle de suprimentos mundiais provenientes da Sicília. Em parte por isso, em parte pela abundância da pirita, o enxofre elementar foi pouco usado nos Estados Unidos antes de 1914. Embora o enxofre tenha sido descoberto na região do Golfo do México, em 1869, seu aproveitamento era difícil, pois os depósitos estavam abaixo de camadas de areia movediças. Antes de 1914, a maior parte do ácido sulfúrico produzido nos Estados Unidos provinha da pirita, doméstica ou importada, e do dióxido de enxofre, que aparecia como subproduto da metalurgia do cobre e do zinco. Principiando em 1914 a mineração do enxofre do Texas e da Lousiana pelo processo Frasch foi sendo ampliada, atingindo um grau suficiente para alimentar todas as necessidades internas (dos Estados Unidos) e para entrar no mercado mundial. Nos anos mais recentes, um suprimento importante de enxofre elementar tem sido o proveniente do H 2 S, subproduto do gás natural, ácido ou do petróleo cru ácido. Os maiores produtores do enxofre recuperado são o Canadá, França e os Estados Unidos. Em 1973 a produção do mundo ocidental foi de 33,75 milhões de toneladas longas (34,29 milhões de toneladas métricas) de enxofre sobre quaisquer formas; desta quantidade, 27,6% foram produzidas pelo processo Frasch, 41,0% são de recuperações e 30,3% provieram de fontes não elementares: piritas e gases de fumos metalúrgicos. PRINCIPAIS FONTES DO ENXOFRE O enxofre, junto com o hidrogênio e o oxigênio, é um dos poucos não-metais que pode ser encontrado livre na natureza. De grande aproveitamento industrial, está presente em compostos minerais e também em grandes depósitos de origem vulcânica, tanto no subsolo como a céu aberto. As principais jazidas de enxofre estão situadas no México, Japão, Finlândia, Espanha, Chile, Itália e sul dos Estados Unidos. Cerca de 95 % de todo enxofre, nos Estados Unidos, são transportados líquidos, em vagões-tanque isolados, ou em carros-tanque isolados, ou em barcaças ou navios com calefação.
A maior parte do enxofre do solo, em geral mais de 90%, encontra-se em formas orgânicas. Isto é comprovado pelas altas correlações verificadas entre os teores de carbono orgânico ou nitrogênio total e os teores de enxofre total ou orgânico. A estreita relação entre o carbono orgânico e o enxofre supõe uma relação C/S relativamente constante em solos de diferentes regiões climáticas, o que, entretanto, não é observado. Esta variação estaria relacionada aos fatores de formação do solo. A especificidade de atuação de grupos de microrganismos em oxidação ou redução de enxofre depende principalmente das condições ambientais (aeróbicas ou anaeróbicas), com variação do estado de oxidação do enxofre. Algumas espécies de microrganismos, como a bactéria Thiobacillus denitrificans , oxidam formas reduzidas a sulfato mesmo em condições de anaerobiose, com redução de nitrato a N 2. Parte dos sulfetos formados é liberada na atmosfera (H 2 S), onde podem ser oxidados a SO 4 2-. Altas concentrações de sulfetos podem ser tóxicas aos cultivos em solos alagados. Entretanto, estas são diminuídas pela oxidação de S2-^ a S^0 e, posteriormente, a SO 4 2-^ por algumas espécies de microrganismos, como as bactérias do gênero Beggiatoa. A mineralização é o processo de maior importância em relação à disponibilidade para as plantas, já que as formas orgânicas constituem a maior parte do enxofre do solo. Muitas espécies de fungos, bactérias e actinomicetos atuam no processo de mineralização do enxofre, utilizando a matéria orgânica como substrato para seu crescimento. Isto ocorre tanto em condições de aerobiose como de anaerobiose, tendo-se como produtos finais SO 4 2-^ e H 2 S, respectivamente. Alguns fatores afetam a mineralização, tais como: as formas do enxofre inorgânico, tipo de material orgânico adicionado ao solo, população microbiana, temperatura, aeração, umidade e pH do solo. Estes fatores são influenciados pelo manejo, sendo mais importantes os aspectos de revolvimento e cultivo do solo, adição de resíduos orgânicos e a calagem. O ENXOFRE NO AR As reações e processos químico-biológicos do enxofre na biosfera se assemelham aos do nitrogênio em vários aspectos:
mais importantes ingredientes na chuva ácida. O enxofre é um subprodutos indesejável na queima dos combustíveis. Ele se converte rapidamente em dióxido de enxofre, que pode ser julgado prejudicial ao meio ambiente. As quantidades lançadas na atmosfera são espantosas: cerca de 24 milhões de toneladas de dióxido de enxofre por ano na América do Norte e 44 milhões de toneladas na Europa. É o suficiente para encher completamente cerca de 150 superpetroleiros! A maior parte do enxofre vem das fábricas e usinas termelétricas. Uma parte da poluição rapidamente se precipita ao solo, antes de ser absorvida pela umidade do ar. Depositam-se nas árvores, edifícios e lagos, geralmente na área onde foi produzida. É a chamada precipitação seca. Estes depósitos se formam e mais tarde se combinam com a água da chuva, transformando-se em ácidos. O resto da poluição pode permanecer no ar por mais de uma semana e é transportada pelo vento a longas distancias. Durante esse período, as substancias químicas reagem com o vapor d'água na atmosfera, transformando-se nos ácidos sulfúrico e nítrico diluídos. Estão prontos, então, para se transformar em chuva ácida. Esses ácidos também reagem com outras substâncias químicas na atmosfera formando poluentes secundários. Destes, o ozônio é um dos mais perigosos, pois prejudica a vegetação. Quando as árvores são derrubadas para a obtenção de madeira, seus nutrientes não são devolvidos ao solo, como ocorre na morte e decomposição natural. Isso torna o solo mais ácido e menos capaz de manter futuras gerações de árvores. Quando a precipitação ácida ocorre sob a forma de neve, os problemas para o meio ambiente são retardados, mas podem ser muito piores posteriormente. Durante o inverno, a neve se acumula no solo, retendo seus ácidos. Na primavera, quando a neve derrete, há um súbito fluxo de água que corre pelo chão até os rios e lagos. Eventualmente, ácidos que ficaram retidos por seis meses são liberados em poucas semanas. Estas correntezas ácidas, como são chamadas, são particularmente prejudiciais para plantas e animais. Na agricultura, as plantas são removidas para a alimentação e na silvicultura, as árvores são abatidas por causa da madeira. Dessa forma, os nutrientes não são devolvidos ao solo para reduzir a acidez. Para manter a fertilidade do solo, são empregados fertilizantes artificiais, especialmente nitratos. Entretanto, eles podem aumentar ainda mais a acidez do solo e, então, agravar o problema.
As indústrias químicas e as centrais térmicas jogam na atmosfera produtos contaminadores, como os gases dióxido de enxofre e monóxido de nitrogênio os quais, com a ajuda do ozônio das camadas baixas da atmosfera, oxidam-se e, com a umidade da chuva, convertem-se em ácidos que se espalham pela terra, águas, árvores, plantações. O solo perde a fertilidade e os animais terrestres, aquáticos e aves, acostumados com ambientes limpos não se adaptam a esses terrenos que perdem sua vegetação natural. A maioria das chuvas é ligeiramente ácida por causa de uma pequena quantidade de dióxido de carbono dissolvido na própria atmosfera e tem um pH médio de 5,5. A chuva ácida tem um pH entre 5 e 2,2, e tem efeitos corrosivos para a maioria dos metais, o calcário e o
Ilustração 2: Industrialização causa o rompimento do equilíbrio natural. Ilustração 3: Precipitação da Chuva Ácida REAÇÕES QUÍMICAS DA CHUVA ÁCIDA Chuva naturalmente ácida:
