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Biologia

Ciclo do Enxofre

William Yugue
Publicado por William Yugue
Última atualização: 4/6/2019

Introdução

O enxofre é um composto que, em temperatura ambiente, é sólido, de coloração amarela e insolúvel em água.

Biologicamente, o enxofre é essencial para todos os organismos, pois pode atuar como cofator em diversos processos enzimáticos fundamentais para o metabolismo adequado dos seres vivos, como a regulação da glicose, transporte de nutrientes e ação de vitaminas. 

Além disso, o enxofre está presente na cadeia de alguns aminoácidos, como a metionina e a cisteína. É, portanto, importante na formação de proteínas. Um ser humano adulto possui aproximadamente 120 gramas de enxofre no seu corpo, e a baixa concentração desse elemento pode gerar alguns problemas relacionados com ossos, peles, cabelos e produção de proteínas.

Um animal tem acesso ao enxofre por meio da alimentação. Leguminosas, como o feijão e lentilha, e vegetais como couve, brócolis, espinafre e até alho, possuem elevada concentração de enxofre. Os vegetais e microrganismos absorvem o enxofre presente na crosta terrestre quando ele se torna solúvel ao interagir com o oxigênio, formando íons sulfatos.

Industrialmente, o enxofre é utilizado na produção de fertilizantes químicos, na produção de baterias e no processamento da borracha. Diversos processos industriais, principalmente os de queima de compostos ou o pré-tratamento de substâncias orgânicas - como palha e bagaço de cana-de-açúcar - acabam utilizando e, por vezes, liberando enxofre que, em condições inadequadas, acaba indo para a atmosfera, podendo acarretar alguns problemas ambientais.

Na natureza, o enxofre é encontrado nas rochas e vulcões - sendo este o local de armazenamento do elemento -, embora possa ser encontrado também na atmosfera, como dióxido de enxofre (SO2).

O ciclo do enxofre envolve, portanto:

  • a crosta terrestre, local de armazenamento do elemento;
  • a atmosfera, local em que o enxofre está interagindo com o oxigênio;
  • o solo e os organismos (parte biótica), quando está na forma de sulfato.

Ciclos Biogeoquímicos

Os ciclos biogeoquímicos são um conjunto de processos pelos quais um determinado elemento químico ou composto inorgânico é renovado na natureza, garantindo, assim, a sua reciclagem e disponibilidade para interação, tanto com o ecossistema em que se encontra quanto com os organismos que dependem dele para a sobrevivência.

Um ciclo biogeoquímico, para ocorrer corretamente, depende de um local de armazenamento do elemento em questão, que pode ser na atmosfera ou na crosta terrestre. Neste último caso, pode ser ainda um armazenamento na parte sólida da crosta, como os minerais nas rochas, ou na hidrosfera do globo, preenchendo rios e oceanos.

Além disso, o ciclo depende de interação com organismos, que compõem a porção "bio" do ciclo. Estes organismos absorvem e excretam o elemento, contribuindo para a movimentação desse elemento ao longo do ciclo.

Com base no local específico do reservatório do elemento, o ciclo pode ser dividido em:

  • Gasoso: quando o elemento químico fica armazenado na atmosfera, como, por exemplo, o oxigênio;
  • Sedimentar: quando o principal reservatório é na crosta terrestre, como o enxofre.

É importante compreender que, quando se fala em local de armazenamento, os elementos possuem um local principal para esse fim, onde a maior parte do elemento estável se concentra. Mas, também possuem locais de armazenamentos secundários, muitas vezes alternando entre atmosfera e crosta terrestre, como o enxofre, por exemplo.

O estudo dos ciclos biogeoquímicos auxiliam nas análises de alterações ecossistêmicas que, muitas vezes, estão relacionadas com o balanceamento inadequado de algum elemento químico no ambiente.

Ciclo do Enxofre

O ciclo do enxofre pode ser didaticamente iniciado com o enxofre elementar (S), insolúvel contido no solo e nas rochas. Esse enxofre elementar, ao entrar em contato com o oxigênio, também presente no solo ou na água devido a processos erosivos, é convertido a íon sulfato (SO4--), tornando-se, assim, solúvel em água e, portanto, podendo ser absorvido pelos vegetais e microrganismos.

Íon Sulfato

Uma vez absorvido pelo vegetal, o enxofre pode ser utilizado como cofator em processos metabólicos ou em estruturas protéicas, compondo o esqueleto de alguns aminoácidos. 

Animais, organismos consumidores, podem absorver o enxofre ao se alimentarem de vegetais ou de outros animais. Ao morrerem, o enxofre é reciclado e torna-se disponível novamente no ambiente, por meio dos organismos decompositores.

Já a parcela atmosférica do ciclo ocorre quando o enxofre interage com o oxigênio, não formando sulfato, mas sim dióxido de enxofre (SO2) ou anidrido sulfúrico (SO3). O enxofre pode, ainda, interagir com íons de hidrogênio, formando o gás sulfídrico (H2S), caracterizado pelo seu cheiro semelhante a ovo podre.

Esses gases se estabelecem na atmosfera. O gás sulfídrico tem tempo de vida muito curto, sendo logo convertido a dióxido de enxofre. Ao entrarem em contato com moléculas de água, os óxidos de enxofre são precipitados novamente para o solo, na forma de íons sulfato, e serão novamente absorvidos por vegetais e microrganismos.

Algumas bactérias, chamadas de bactérias sulfurosas ou bactérias do enxofre, possuem a capacidade de converter íons sulfato ou hidróxido de enxofre em enxofre elementar, que, ao ser excretado da célula, pode ser armazenado nas rochas e vulcões.

Ciclo do Enxofre

Chuvas Ácidas

A precipitação da água contida na atmosfera acaba dissolvendo diversas partículas atmosféricas e levando consigo nas chuvas. O aumento de concentração de ácido sulfúrico na atmosfera acaba aumentando a concentração de enxofre nas chuvas, diminuindo o pH e deixando a chuva mais ácida. 

A presença de enxofre nas gotículas de água é comum, uma vez que o elemento se encontra dissolvido na atmosfera. Porém, atualmente, tem-se observado um aumento na concentração de enxofre na atmosfera.

Esse aumento de enxofre e de outras partículas, como o ácidos nítricos e clorídricos, na atmosfera se dá, em grande, parte pela queima de compostos industriais e o seu posterior descarte inadequado. Vulcões também liberam enxofre na atmosfera, mas em quantidade inferior às industriais. 

As chuvas ácidas, por possuírem pH inferior a 4, trazem desastrosas consequências para o meio ambiente:

  • A acidez causa diversas doenças em vegetais, podendo acabar com extensas áreas florestais.
  • Também pode provocar diversas patologias em animais, pois a acidez da água pode corroer metais presentes nos encanamentos e levar esses metais dissolvidos para o interior do organismo. 

Floresta temperada após intenso contato com chuvas ácidas

Peixes e animais aquáticos são os principais animais afetados pelas chuvas ácidas, uma vez que a diminuição do pH do meio em que vivem pode acarretar a morte de todo um ecossistema.

Além dos organismos vivos, diversos monumentos arquitetônicos podem ser prejudicados pelas chuvas ácida. Estátuas de pedra e pontes de ferro podem ser dissolvidas com o contato direto com as chuvas ácidas em um determinado período de tempo.

Estátua corroída pelas chuvas ácidas


Exercícios

Exercício 1
(ENEM/2006)

À produção industrial de celulose e de papel estão associados alguns problemas ambientais. Um exemplo são os odores característicos dos compostos voláteis de enxofre (mercaptanas) que se formam durante a remoção da lignina da principal matéria-prima para a obtenção industrial das fibras celulósicas que formam o papel: a madeira. É nos estágios de branqueamento que se encontra um dos principais problemas ambientais causados pelas indústrias de celulose. Reagentes como cloro e hipoclorito de sódio reagem com a lignina residual, levando à formação de compostos organoclorados. Esses compostos, presentes na água industrial, despejada em grande quantidade nos rios pelas indústrias de papel, não são biodegradáveis e acumulam-se nos tecidos vegetais e animais, podendo levar a alterações genéticas.

(Celênia P. Santos et al. "Papel: como se fabrica?" In: "Química nova na escola", n¡. 14, nov./2001, p. 3-7 (com adaptações))

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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