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ED 014

O carvão é uma árvore que não apodreceu

Por quase 60 milhões de anos nenhum fungo sabia quebrar a lignina, e os troncos caíram inteiros até virarem camada de rocha preta.

Camadas escuras de carvão expostas na parede de uma mina a céu aberto.

Camadas de carvão expostas numa mina

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Um tronco que cai numa floresta hoje tem prazo de validade curto. Em clima quente e úmido, cupins, bactérias e principalmente fungos desmontam a madeira em poucos anos, e o carbono que a árvore levou décadas juntando volta pro ar como gás.

Houve um intervalo na história do planeta em que essa faxina simplesmente não acontecia. Entre 359 e 299 milhões de anos atrás, no período Carbonífero, as florestas do trópico produziram madeira numa escala gigantesca e quase nada no chão sabia digerir a peça central dela.

A peça central chama lignina. É o polímero que enrijece a parede das células vegetais, o que permite a uma árvore ficar de pé em vez de se espalhar rente ao solo. Ela representa perto de um quarto da massa de um tronco e tem uma estrutura irregular, sem repetição, que resiste a enzima comum.

Celulose, o outro grande componente da madeira, é fácil por comparação: uma cadeia regular que muitos micróbios cortam. A lignina embrulha essa cadeia como um cimento e mantém o resto fora do alcance de quem só sabe cortar celulose.

Sem digestão de lignina, o tronco caído no pântano carbonífero não desaparecia. Ele afundava na água parada, era coberto por sedimento, perdia o oxigênio ao redor e ficava lá, com o carbono trancado dentro.

Camada sobre camada, ao longo de dezenas de milhões de anos, essa turfa foi comprimida pelo peso do que veio por cima. A regra de compactação que os geólogos usam gira em torno de dez pra um: cada dez metros de turfa acumulada acabam virando cerca de um metro de carvão betuminoso.

O resultado é uma anomalia visível no mapa geológico. Boa parte do carvão que o mundo queimou nos últimos dois séculos veio dessas camadas específicas, formadas numa janela que o planeta nunca repetiu com a mesma intensidade.

A espessura da camada, em metros de rocha preta, guarda a duração da espera. Falta explicar quem estava faltando na floresta e quando essa ausência acabou.

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I A Curiosidade do Dia

O tronco que caiu e ficou inteiro

A floresta do Carbonífero não se parecia com nenhuma floresta atual. As árvores dominantes eram licopódios gigantes como a Lepidodendron, parentes distantes daquele musgo pequeno que hoje cresce em pedra úmida, mas com trinta a quarenta metros de altura.

O tronco dessas árvores era uma coluna oca de casca espessa. A casca era rica em lignina e em compostos resistentes, e o miolo, mole, ocupava a maior parte do volume. Uma planta feita quase de casca é uma planta feita quase de material indigerível.

Elas cresciam em pântanos costeiros enormes, no supercontinente que unia a América do Norte à Europa e à China perto da linha do equador. Água parada, calor constante e sedimento chegando o tempo todo formavam a combinação exata pra soterrar matéria orgânica.

O que faltava era o decompositor certo. Quebrar lignina não é uma questão de força, é uma questão de química: a molécula não tem um ponto fraco repetido que uma enzima possa atacar em série, então o organismo precisa de um ataque oxidativo que corta ligações mais ou menos ao acaso.

Quem resolve o problema hoje é um grupo de fungos chamado podridão branca, que produz peroxidases de classe II, incluindo a lignina peroxidase e a peroxidase de manganês. Elas usam peróxido de hidrogênio pra gerar radicais livres que atacam a lignina de fora pra dentro, sem entrar na célula do fungo.

A madeira digerida por esse grupo fica esbranquiçada e fibrosa, e daí vem o nome. Sem essa maquinaria enzimática, a lignina é praticamente rocha orgânica: nenhum outro grande grupo de decompositor terrestre resolveu o mesmo problema com a mesma eficiência.

Enquanto o carbono ficava preso no chão em vez de voltar pro ar, uma segunda conta se desequilibrou. A fotossíntese que produziu aquelas florestas liberou oxigênio, e sem a respiração dos decompositores pra consumir o carbono de volta, o oxigênio se acumulou na atmosfera.

As reconstruções colocam o oxigênio atmosférico do Carbonífero tardio perto de 30% a 35%, contra os 21% de hoje. É nessa janela que aparecem os insetos gigantes: a libélula Meganeura tinha cerca de 70 centímetros de envergadura, tamanho que a difusão de oxigênio pelas traqueias de um inseto não sustenta na atmosfera atual.

O tronco que não apodrecia, portanto, não ficou só no chão. Ele mudou o ar que o resto dos seres vivos respirava.

II A História Por Trás

Como um fungo aprendeu a comer madeira

A ideia de que faltava um decompositor foi levantada há décadas, mas a data só apareceu quando ficou possível ler genomas de fungo em lote. Em 2012, um consórcio internacional publicou na Science a comparação de 31 genomas fúngicos, com foco nas enzimas que atacam lignina.

O método é uma espécie de arqueologia molecular. Comparando as sequências das peroxidases entre espécies vivas e calibrando o ritmo de mutação com fósseis conhecidos, o grupo reconstruiu a árvore genealógica dessas enzimas e estimou quando a primeira delas surgiu.

A estimativa central caiu perto de 290 milhões de anos atrás, no fim do Carbonífero e início do Permiano. É praticamente o mesmo momento em que a formação de carvão em larga escala despenca no registro geológico.

"A origem da degradação enzimática da lignina coincide com a queda acentuada na taxa de soterramento de carbono orgânico no fim do Permo-Carbonífero." Dimitrios Floudas e colegas, The Paleozoic Origin of Enzymatic Lignin Decomposition Reconstructed from 31 Fungal Genomes, Science, 2012.

O ancestral reconstruído desse grupo é o mesmo tronco genealógico de cogumelos comuns hoje, os Agaricomycetes. Uma linhagem inteira de fungos que apodrecem madeira, incluindo os que aparecem em toco velho de quintal, descende de quem ganhou aquela enzima.

A história tem um contraponto sério, e vale contar junto. Em 2016, um trabalho publicado no PNAS argumentou que a explicação principal do carvão carbonífero é geográfica, não biológica: a colisão dos continentes criou bacias tropicais úmidas e afundando, condição perfeita pra acumular turfa.

Os autores desse segundo grupo mostram que existe carvão anterior e posterior à janela carbonífera, e que a curva de acúmulo acompanha melhor a tectônica e o clima do que a chegada de qualquer enzima. Pra eles, o buraco de decompositor teria peso menor.

O debate segue aberto e a resposta mais provável combina os dois lados. Bacias afundando em clima úmido explicam onde a turfa se acumulava, e a lentidão da decomposição explica por que a turfa acumulada sobrevivia em vez de se dissolver em gás.

Vale registrar que a rocha guarda outros episódios biológicos do mesmo tipo. As formações de ferro bandado, com suas listras alternadas de óxido e sílica, marcam no chão o ritmo com que o oxigênio produzido por micróbios foi enferrujando o oceano primitivo.

Nos dois casos a lógica é a mesma. Uma capacidade química que aparece ou falta num grupo de organismos deixa uma assinatura de espessura mensurável, empilhada em camadas que qualquer geólogo consegue medir com trena.

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III Pra Contar na Mesa

A camada que virou saco de carvão

Aqui entra a distinção que quase ninguém faz na churrasqueira. O saco vendido no mercado brasileiro é carvão vegetal: madeira, quase sempre eucalipto de reflorestamento, queimada com pouco oxigênio dentro de um forno por alguns dias até sobrar quase só carbono.

O carvão que moveu as termelétricas e as locomotivas é outro produto: carvão mineral, arrancado de camadas com centenas de milhões de anos. Os dois são a mesma ideia levada por caminhos diferentes.

Nos dois casos, uma árvore deixou de apodrecer. No forno de carvoaria, o fogo tira a água e os voláteis em três dias e o fungo nunca tem chance. No pântano carbonífero, quem tirou a chance do fungo foi a falta da enzima, e o processo levou dezenas de milhões de anos.

Três números deixam a comparação concreta na mesa.

1. O rendimento: um forno de carvoaria transforma cerca de 100 quilos de madeira seca em algo perto de 25 a 30 quilos de carvão vegetal. O resto sai como água, alcatrão e gás pela chaminé.

2. A compactação: pra formar um metro de carvão betuminoso, o pântano precisou acumular cerca de dez metros de turfa. Em ritmo de acúmulo típico, uma camada de três metros de carvão representa milhares de anos de floresta caindo no mesmo lugar.

3. A conta do fôlego: cada tonelada de carvão mineral queimada devolve pro ar aproximadamente 2,4 toneladas de gás carbônico, porque cada átomo de carbono sai acompanhado de dois de oxigênio, mais pesados que ele.

O Brasil quase não vive dessa geologia. As reservas nacionais de carvão mineral ficam concentradas no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina, com teor de cinzas e enxofre altos, e o país gera pouca eletricidade a partir delas.

Já o carvão vegetal é outra história por aqui. O Brasil é o maior produtor mundial, com a siderurgia consumindo a maior parte pra reduzir minério de ferro, e o churrasco ficando com uma fatia pequena da produção total.

A parte que muda a forma de olhar pro saco é a origem do calor. A brasa de eucalipto libera energia que a árvore capturou do sol nos últimos sete anos, e a brasa de carvão mineral libera energia capturada por uma floresta que já não existe em nenhum lugar do planeta.

Uma usina a carvão está, literalmente, queimando luz solar do Carbonífero. O intervalo entre a fotossíntese e a chama passa de 300 milhões de anos, e o gás que sai da chaminé é carbono que ficou fora do ciclo desde antes dos dinossauros.

A próxima vez que o saco rasgar e as pedras pretas caírem na churrasqueira, dá pra lembrar do que elas representam. Um pedaço de tronco que escapou do apodrecimento por atalho de forno, imitando em três dias o que uma floresta inteira levou uma era geológica pra conseguir por falta de fungo.

"Você já tinha reparado que existe carvão de dois tipos completamente diferentes na sua vida?"