JORGE RODRIGUES SIMAO

“Many conscientious environmentalists are repelled by the word "abundance," automatically associating it with irresponsible consumerism and plundering of Earth's resources”.

Jeane Manning

 Breakthrough Power: How Quantum-Leap New Energy Inventions Can Transform Our World

Se considerarmos um cenário de ficção científica benigno como o não viajar para planetas distantes em busca de vida, mas a Terra e os seus habitantes como alvos de monitorização remota por uma civilização extremamente sapiente que envia as suas sondas para galáxias próximas, perguntaríamos porque o fariam? Apenas pela satisfação de uma compreensão sistemática, e talvez também para evitar surpresas perigosas, caso o terceiro planeta que orbita em torno de uma estrela banal numa galáxia espiral se torne uma ameaça, ou talvez para o caso de precisarem de uma segunda casa.

Tal razão, faria com que este planeta mantenha um controlo periódico sobre a Terra. Imaginemos que uma sonda se aproxima do nosso planeta uma vez em cada 100 anos e que está programada para fazer uma segunda passagem (uma inspecção mais detalhada) apenas quando detecta um tipo de conversão de energia não observado anteriormente, a mudança de energia de uma forma para outra, ou uma nova manifestação física dependente dessa conversão. Em termos físicos fundamentais, qualquer processo, seja a chuva, uma erupção vulcânica, o crescimento das plantas, a predação dos animais ou o crescimento da sapiência humana, pode ser definido como uma sequência de conversões de energia e, durante algumas centenas de milhões de anos após a formação da Terra, as sondas só veriam as mesmas manifestações variadas, mas, em última análise, monótonas, de erupções vulcânicas, terramotos e tempestades atmosféricas.

As primeiras mudanças fundamentais deram-se quando os primeiros microrganismos surgiram há cerca de 4 mil milhões de anos, mas as sondas que passam não os registam, pois estas formas de vida são raras e permanecem escondidas, associadas a fontes hidrotermais alcalinas no fundo do oceano. A primeira ocasião para um olhar mais atento surge há 3,5 mil milhões de anos, quando uma sonda de passagem regista os primeiros micróbios fotossintéticos simples e unicelulares em mares pouco profundos que absorvem radiação infravermelha próxima, a que está imediatamente para além do espectro visível e não produzem oxigénio. Passam então centenas de milhões de anos sem sinais de mudança até que as cianobactérias comecem a utilizar a energia da radiação solar visível que chega para converter CO2 e água em novos compostos orgânicos e libertar oxigénio.

Esta é uma mudança radical que criará a atmosfera oxigenada da Terra, mas decorre muito tempo antes de serem observados novos organismos aquáticos mais complexos, há 1,2 mil milhões de anos, quando as sondas documentam o aparecimento e a difusão de algas vermelhas de cores brilhantes (devido ao pigmento fotossintético ficoeritrina) e de algas castanhas muito maiores. As algas verdes chegam quase meio bilião de anos mais tarde e, devido à nova proliferação de plantas marinhas, as sondas obtêm melhores sensores para monitorizar o fundo do mar o que compensa, pois há mais de 600 milhões de anos as sondas fazem outra descoberta histórica que é a existência dos primeiros organismos feitos de células diferenciadas. Estas criaturas achatadas, moles e que vivem no fundo do mar (conhecidas como fauna do Ediacaran, em homenagem ao seu domicílio na Austrália) são os primeiros animais simples que necessitam de oxigénio para o seu metabolismo e, ao contrário das algas que são meramente arrastadas pelas ondas e correntes, são móveis.

E depois as sondas começam a documentar o que são, comparativamente, mudanças rápidas, pois em vez de passarem por continentes sem vida e esperarem centenas de milhões de anos antes de registarem outra mudança de época, começam a registar as ondas que sobem e descem, o aparecimento, a difusão e a extinção de uma enorme variedade de espécies. Este período começa com a explosão cambriana de pequenos seres marinhos do fundo (há 541 milhões de anos, dominada em primeiro lugar pelas trilobites) até à chegada dos primeiros peixes, anfíbios, plantas terrestres e animais de quatro patas (e, portanto, excepcionalmente móveis). As extinções periódicas reduzem, ou por vezes quase eliminam, esta variedade, e mesmo há apenas 6 milhões de anos as sondas não encontram nenhum organismo a dominar o planeta.

Pouco tempo depois, as sondas quase deixam passar despercebida uma mudança mecânica com enormes implicações energéticas e muitos animais de quatro patas ficam de pé ou caminham desajeitadamente sobre duas patas e, há mais de 4 milhões de anos, esta forma de locomoção torna-se a norma para pequenas criaturas semelhantes a macacos que começam a passar mais tempo em terra do que nas árvores. Agora, os intervalos entre a comunicação de algo digno de nota à sua base de origem diminuem de centenas de milhões para meras centenas de milhares de anos. Eventualmente, os descendentes destes primeiros bípedes (classificamo-los como hominídeos, pertencentes ao género Homo, na longa linha dos nossos antepassados) fazem algo que os coloca num caminho acelerado para o domínio planetário.

Há várias centenas de milhar de anos, as sondas detectam a primeira utilização extra-somática de energia externa ao próprio corpo; ou seja, qualquer conversão de energia para além da digestão de alimentos quando alguns destes caminhantes erectos dominam o fogo e começam a usá-lo deliberadamente para cozinhar, para conforto e segurança. Esta combustão controlada converte a energia química das plantas em energia térmica e luz, permitindo que os hominídeos comam alimentos anteriormente difíceis de digerir, aquecendo-os durante as noites frias e mantendo afastados os animais perigosos. Estes são os primeiros passos para moldar e controlar deliberadamente o ambiente a uma escala sem precedentes.

Esta tendência intensifica-se com a próxima mudança notável, a adopção do cultivo de plantas. Há cerca de 10 milénios, as sondas registam as primeiras manchas de plantas deliberadamente cultivadas, à medida que uma pequena parte da fotossíntese total da Terra passa a ser controlada e manipulada por seres humanos que domesticam, seleccionam, plantam, cuidam e colhem as colheitas para seu benefício (retardado). Segue-se a primeira domesticação de animais. Antes disso, os músculos humanos são os únicos motores principais, isto é, os conversores de energia química (alimentar) em energia cinética (mecânica) do trabalho. A domesticação de animais de trabalho, começando com o gado bovino há cerca de 9000 anos, fornece a primeira energia extra-somática que não é a dos músculos humanos pois são usados para o trabalho no campo, para levantar água de poços, para puxar ou carregar cargas e para fornecer transporte pessoal. E muito mais tarde surgem os primeiros motores primários inanimados como as velas, há mais de cinco milénios; rodas de água, há mais de dois milénios; e moinhos de vento, há mais de mil anos.

Depois, as sondas não têm muito a observar, após a chegada de um outro período de abrandamento (relativo), pois século após século, há apenas repetição, estagnação ou crescimento e difusão lentos destas conversões há muito estabelecidas. Nas Américas e na Austrália (onde não há animais de tracção nem simples motores mecânicos), todo o trabalho antes da chegada dos europeus é feito por músculos humanos. Nalgumas das regiões pré-industriais do Velho Mundo, os animais de tracção, o vento e a água corrente ou em queda dão energia a partes significativas da moagem de cereais, da prensagem de óleo, da moagem e da forja, e os animais de tracção tornam-se indispensáveis para o trabalho pesado no campo (sobretudo a lavoura, uma vez que a colheita ainda é feita manualmente), para o transporte de mercadorias e para as guerras. Mas, nesta altura, mesmo em sociedades com animais domesticados e veículos mecânicos de tracção, grande parte do trabalho continua a ser feito por pessoas.

A estimativa, utilizando totais passados necessariamente aproximados de animais e pessoas que trabalham e assumindo taxas de trabalho diárias típicas com base em medições modernas do esforço físico, é que seja no início do segundo milénio da Era Comum ou 500 anos mais tarde (em 1500, no início da era moderna) mais de 90 por cento de toda a energia mecânica útil era fornecida por força animal, dividida aproximadamente entre pessoas e animais, enquanto toda a energia térmica provinha da combustão de combustíveis vegetais (principalmente madeira e carvão, mas também palha e estrume seco). E então, em 1600, a sonda alienígena entrou em acção e detectou algo sem precedentes.

Em vez de depender exclusivamente da madeira, uma sociedade insular está a queimar cada vez mais carvão, um combustível produzido pela fotossíntese há dezenas ou centenas de milhões de anos e fossilizado pelo calor e pela pressão durante o seu longo armazenamento subterrâneo. As melhores reconstruções mostram que o carvão como fonte de calor em Inglaterra ultrapassa a utilização de combustíveis de biomassa por volta de 1620 (talvez mesmo antes); em 1650, a queima de carbono fóssil fornece dois terços de todo o calor; e a percentagem atinge 75 por cento em 1700. A Inglaterra tem um início excepcionalmente precoce pois todas as bacias carboníferas que fazem do Reino Unido a principal economia mundial do século XIX já produziam carvão antes de 1640. E depois, logo no início do século XVIII, algumas minas inglesas começam a utilizar motores a vapor, os primeiros motores inanimados movidos pela combustão de combustível fóssil. Estes primeiros motores são tão ineficientes que só podem ser utilizados em minas onde o abastecimento de combustível está facilmente disponível e não requer qualquer transporte. Mas, durante gerações, o Reino Unido continua a ser a nação mais interessante para a sonda extraterrestre, porque é um excepcional utilizador precoce. Mesmo em 1800, a extracção combinada de carvão em alguns países europeus e nos Estados Unidos é uma pequena fracção da produção britânica.

Em 1800, uma sonda de passagem registou que, em todo o planeta, os combustíveis vegetais ainda fornecem mais de 98 por cento de todo o calor e luz utilizados pelos bípedes dominantes e que os músculos humanos e animais ainda forneciam mais de 90 por cento de toda a energia mecânica necessária na agricultura, construção e fabrico. No Reino Unido, onde James Watt introduziu um motor a vapor melhorado durante a década de 1770, a empresa Boulton & Watt começou a construir motores cuja potência média é igual à de 25 cavalos de potência, mas em 1800 venderam menos de 500 destas máquinas, limitando-se a reduzir a potência total fornecida por cavalos atrelados e trabalhadores esforçados. Mesmo em 1850, o aumento da extracção de carvão na Europa e na América do Norte não fornecia mais do que 7 por cento de toda a energia combustível, quase metade de toda a energia cinética útil provinha de animais de tracção, cerca de 40 por cento de músculos humanos e apenas 15 por cento de três motores inanimados como as rodas de água, moinhos de vento e os lentos motores a vapor.

O mundo de 1850 é muito mais parecido com o mundo de 1700 ou mesmo de 1600 do que com o do ano 2000. Mas, em 1900, a quota global dos combustíveis fósseis e renováveis e dos principais motores muda consideravelmente, uma vez que as fontes de energia modernas (carvão e algum petróleo bruto) fornecem metade de toda a energia primária e os combustíveis tradicionais (madeira, carvão vegetal, palha) a outra metade. As turbinas hidráulicas nas centrais hidroeléctricas geraram a primeira electricidade primária na década de 1880; mais tarde, surgiu a electricidade geotérmica e, após a II Guerra Mundial, a electricidade nuclear, solar e eólica (as novas energias renováveis). Mas, em 2020, mais de metade da electricidade mundial continuou a ser produzida pela combustão de combustíveis fósseis, principalmente carvão e gás natural.

Em 1900, os motores inanimados fornecem cerca de metade de toda a energia mecânica com as máquinas a vapor alimentadas a carvão dão o maior contributo, seguidas de rodas de água mais bem concebidas e de novas turbinas de água (introduzidas pela primeira vez durante a década de 1830), moinhos de vento e turbinas a vapor novas (desde finais da década de 1880) e motores de combustão interna (alimentados a gasolina, também introduzidos pela primeira vez na década de 1880). Em 1950, os combustíveis fósseis forneciam quase três quartos da energia primária (ainda dominada pelo carvão) e os motores inanimados, agora com os motores de combustão interna a gasolina e a gasóleo na liderança fornecem mais de 80 por cento de toda a energia mecânica. E, no ano 2000, apenas as pessoas pobres dos países com baixos rendimentos dependiam dos combustíveis de biomassa, com a madeira e a palha a fornecerem apenas cerca de 12 por cento da energia primária mundial.

Os motores primários animados detêm apenas uma quota de 5 por cento da energia mecânica, uma vez que o esforço humano e o trabalho dos animais de tracção são quase completamente substituídos por máquinas alimentadas por líquidos ou por motores eléctricos. Durante os últimos dois séculos, as sondas alienígenas terão testemunhado uma rápida substituição global de fontes de energia primária, acompanhada pela expansão e diversificação do fornecimento de energia fóssil, e a não menos rápida introdução, adopção e crescimento da capacidade de novos motores primários inanimados, primeiro os motores a vapor alimentados a carvão, depois os motores de combustão interna (pistão e turbinas). Na visita mais recente, assistiríamos a uma sociedade verdadeiramente global construída e definida por conversões de carbono fóssil em grande escala, estacionárias e móveis, implantadas em todo o lado, excepto em algumas regiões desabitadas do planeta.

Jorge Rodrigues Simao, Academia.edu, 19.05.2023