ENTREVISTA O que festejar no Ano Internacional das Florestas?
Aula Aberta 7
O prazer de ensinar ciências
ANO I - NO 7 - 2011 - R$ 6,90
FÍSICA
LIXO NUCLEAR RECICLADO
Reatores de nêutrons rápidos permitem reaproveitar
os resíduos radiativos para gerar mais eletricidade
MATEMÁTICA
Leis racionais
que se aplicam
a situações
determinadas
pelo acaso
QUÍMICA
Produção de
energia que imita
a fotossíntese e
não prejudica o
ambiente
BIOLOGIA
O combustível
das células
funciona como
mensageiro
entre elas
GEOGRAFIA
O mundo ficou
mais rico, mas
não resolveu
o problema da
miséria
SUMÁRIO
SCIENTIFIC AMERICAN [email protected]
– AULA ABERTA 2011 – Número 7
10 ENTREVISTA
PARA ONDE VÃO NOSSAS MATAS?
Por Ísis Nóbile Diniz
Mesmo animais
não ameaçados de
extinção, como o
macaco-de-cheiro
(Saimiri sciureus),
podem desaparecer
por causa do
desmatamento
6
16
24
28
NOTAS
A história de um cadáver famoso tem
reviravolta surpreendente
36
BIOLOGIA
A vida dupla do ATP
44
GEOGRAFIA
O fim da miséria
53
PARA O PROFESSOR
64
LIVROS
66
ENSAIO
Acesso limitado
FÍSICA
Lixo nuclear bem reciclado
QUÍMICA
A reinvenção da folha vegetal
MATEMÁTICA
O lúdico na teoria dos jogos
CAPA: Jana Brenning
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3
Brasil
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Aula Aberta 7
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EDITORIAL
O
tema que permeia boa parte desta edição é energia. Claro, ela está presente em tudo que acontece no Universo, mas no caso nosso interesse
está voltado para a almejada busca de desenvolvimento econômico e social
sem que isso provoque um desequilíbrio do ambiente ou acarrete riscos à
vida no planeta. E quando se fala em desequilíbrio, inclui-se necessariamente
a vida das florestas, assunto que inspirou a entrevista com Luiz Paulo Pinto,
diretor do Programa Mata Atlântica da Conservação Internacional. Cabe lembrar que 2011 é o Ano Internacional das Florestas.
Quanto às ameaças à saúde e à vida no planeta, uma das grandes
preocupações concentra-se na utilização da fissão do átomo para produção de
eletricidade. Discutem-se muito e há bastante tempo as vantagens e desvantagens das usinas nucleares, com a balança da opinião popular quase sempre
pendendo para o lado negativo desse tipo de recurso. O recuo da Alemanha ao
refrear a construção de novas instalações atômicas após o dramático evento em
Fukushima é um exemplo. As termonucleares, entretanto, provocam prejuízos
ambientais bem menores que as formas convencionais de produção de energia.
Sem elas, certos países, como a França, colapsariam, com consequências econômicas planetárias. As usinas estão aí, a opção por elas está feita, o que nos
cabe agora e sempre é aumentar a segurança nas operações. Isso abrange os
cuidados com o lixo nuclear, um dos temas aqui tratados, que deve ser discutido e divulgado para os alunos e a sociedade, pois só o conhecimento dos riscos
é que nos assegura a coragem para evitá-los ou enfrentá-los.
A escolha de uma matriz energética, porém, não exclui alternativas, como
o aproveitamento dos ventos, das marés e da luz solar, fontes inesgotáveis de
energia limpa, embora sempre requeiram projetos que avaliem os impactos
ambientais. Uma das formas interessantes de utilização da energia gratuita que
diariamente aquece nosso planeta é a fotossíntese artificial – fonte de combustível que rendeu uma proposta de atividades na área de química.
Questões globais como o uso e a produção de energia estão de alguma
forma na pauta dos debates sobre o desenvolvimento econômico das nações
menos favorecidas. O artigo “O Fim da Miséria” mostra onde estão os bolsões
de pobreza no mundo e apresenta soluções para acabar com ela. Um tema
para ser examinado e discutido com os alunos, visando, sobretudo, a formação
de uma “cidadania planetária”, como defendia nosso geógrafo Milton Santos.
Além desses assuntos, esta edição revela uma propriedade pouco
conhecida do ATP, a molécula que fornece energia aos nossos músculos,
e contempla a área de matemática com uma análise das probabilidades
envolvidas nos chamados jogos de azar, um caminho quase obrigatório
para compreender o funcionamento das estatísticas. Tudo isso com uma
novidade: as seções de conteúdos didáticos Para o Professor estão agora
agrupadas no fim da revista.
Boa leitura e boas aulas!
IMPRESSÃO: Ediouro Gráfica
Luiz Carlos Pizarro Marin
Aula Aberta no 7, ISSN 2176163-9. Distribuição com exclusividade para todo o Brasil:
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AULA ABERTA
NOTASNOTASNOTA
Sepultado? Ötzi, o
Homem do Gelo, não teria
morrido no local onde
alpinistas encontraram
seu corpo em 1991.
ARQUEOLOGIA
O Adeus ao Homem do Gelo
E
le é um dos mais famosos cadáveres antigos já
descobertos : um homem de 46 anos com um
ferimento de flecha no ombro esquerdo, cujo corpo e pertences acabaram descansando numa passagem no alto de uma montanha há cerca de 5 mil
anos. Desde que os restos de Ötzi, o Homem do
Gelo, foram avistados pela primeira vez por alpinistas, próximo da fronteira entre Áustria e Itália, em
1991, cientistas trabalham para determinar como
ele morreu e por que seu corpo estava em um lugar
tão remoto. A principal teoria propõe que ele fugiu
para lá e congelou até a morte após ter sido atingido por uma flecha em meio a um confronto com
um grupo. Entretanto, um novo estudo questiona
esse cenário de conflito e sugere que o Homem do
Gelo morreu em um combate no vale abaixo e foi
posteriormente transportado para um local elevado
para a realização de uma cerimônia de despedida.
Uma equipe de pesquisadores italianos e
americanos chegou a essa conclusão após analisar a distribuição dos bens pessoais do Homem
do Gelo, que incluíam uma mochila e outros itens
tradicionalmente interpretados como equipamento de montanhismo. Concluíram que se ele tivesse morrido próximo ou no local onde foi encontrado e estivesse carregando seu equipamento
6
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
quando morreu, então os ciclos de congelamento
e descongelamento teriam distribuído os artefatos
em um padrão aleatório ao redor de seu corpo.
Na verdade, o padrão de distribuição encontrado
mostrou dois agrupamentos distintos de artefatos,
um próximo de algumas lajes de pedra, interpretadas como restos de uma plataforma de sepultamento e outro em uma depressão nas proximidades onde os alpinistas encontraram seu corpo. O
estudo sugere que seus restos e os equipamentos
volumosos foram depositados precisamente sobre
a pequena plataforma de pedra e posteriormente
carregados pela água até a depressão.
Além disso, as armas inacabadas e o colchão
de capim que acompanhavam o Homem do Gelo
são mais bem explicados como objetos fúnebres e
uma mortalha do que como equipamento de montanhismo. Análises de pólen anteriores indicaram
uma diferença de tempo entre a hora da morte e o
sepultamento. Considerando também essa evidência, os investigadores sugerem que o Homem do
Gelo morreu em um local de baixa altitude durante a primavera e os membros de seu grupo conservaram seu corpo em gelo até o fim do verão, quando o carregaram para cima da montanha para um
adeus final.
– Kate Wong
AULA ABERTA
CORTESIA DO MUSEU DE ARQUEOLOGIA DO TIROL DO SUL (WWW.ICEMAN.IT)
A HISTÓRIA DE UM CADÁVER FAMOSO TEM REVIRAVOLTA SURPREENDENTE
ASNOTASNOTASNO
BIOLOGIA
Que É Isso
U
m mundo muito, muito pequeno: a cada ano
a Nikon solicita a inscrição de milhares de
cientistas que utilizam câmeras e microscópios
ópticos para que capturem imagens de fenômenos invisíveis a olho nu. O vencedor de 2010 foi
Jonas G. King, candidato a Ph.D. em ciências biológicas na Vanderbilt University. King e o principal
pesquisador de seu laboratório, Julián F. Hillyer,
estudam o sistema circulatório de mosquitos no
que se refere à malária. A foto vencedora é do
coração de um mosquito, um tubo de 2 milímetros de comprimento, parcialmente visto no centro da foto.
Para capturar a imagem, King e Hillyer fatiaram o abdome do Anopheles gambiae, o mais
importante transmissor da malária. O
parasita se torna infectante para humanos conforme se desloca do intestino intermediário do mosquito para
suas glândulas salivares. A equipe
abriu as paredes externas do abdome,
retirou os órgãos internos, mas deixou
o coração intacto. Eles então tingiram
o tecido utilizando corantes fluorescentes. O verde na foto revela a musculatura do coração. O azul mostra os
núcleos das células. A imagem ajuda os cientistas a ver como os mosquitos bombeiam sangue
e, por extensão, o parasita da malária através de
seus corpos.
– Anna Kuchment
CORTESIA DE JONAS G. KING
REVELAÇÃO DO SISTEMA CIRCULATÓRIO DE MOSQUITOS GANHA PRÊMIO
Musculatura do coração
do Anopheles gambie.
BRASILEIRINHOS NO CÉU
ANDRÉ GARCIA (gráfico do Sistema Solar)
A
União Astronômica Internacional
(UAI) reconheceu o nome “Brasileirinhos” para o asteroide 15453 (XD96),
descoberto em 1998 pelo astrofísico venezuelano Orlando Naranjo. O nome foi
sugerido em 2009 por estudantes da Escola Municipal Maria Pavanati Favaro, de
Campinas, após conquistarem o prêmio
“Super Solução” do 3o Grande Desafio,
evento organizado pelo Museu Exploratório de Ciências (MC), da Universidade
Estadual de Campinas (Unicamp).
O registro do nome já pode ser encontrado na página da Nasa. Como consta na descrição do registro,
Brasileirinhos é uma homenagem a todos os estudantes brasileiros,
como forma de incentivá-los a atingir as metas necessárias em seus
estudos. Não foi tão simples definir o nome do asteroide. Para chegar até o escolhido, os estudantes atenderam a uma série de exigências da UAI: o nome não podia ter mais de 16 caracteres; preferencialmente ser apenas uma palavra; não ser ofensivo; ser pronunciável em
qualquer idioma; e não se parecer com outro nome já sugerido.
AULA ABERTA
É a segunda vez que o Museu de
Ciências da Unicamp alcança o espaço.
Em 2007, com o desafio “Apagar o foco
de incêndio na floresta” os alunos do
Colégio Oswaldo Cruz, de Ourinhos, batizaram o asteroide 12367, do mesmo
pesquisador, com o nome da cidade. Em
2009, “Você é capaz de salvar uma espécie em extinção?” deu à professora de
ciências Rosa Maria Siviero e aos alunos
Danklas Santos, Fernando Cezar Filho,
David Macedo, Heloísa de Souza, Jônatas Santos e Michael da Silveira a oportunidade de repetir o feito, homenageando estudantes de todo o país.
Para a diretora educacional do MC, Adriana Rossi, batizar um
asteroide supera o imediatismo dos prêmios materiais e, no sentido etimológico da palavra, eleva o mérito das equipes para limites
universais. “Receber isso como reconhecimento pelo sucesso indica o valor do esforço realizado. Serve de estímulo para trabalhar
com ciência e qualquer outra tarefa que requeira dedicação e esforço coletivo”, avalia ela.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
7
NOTASNOTASNOTASNOTASNOTASNOTASNOTASN
FÍSICA
Afinal, Qual É o Tamanho do Próton?
NOVAS DESCOBERTAS DESAFIAM UMA TEORIA BÁSICA DA FÍSICA ATÉ ENTÃO ESTABELECIDA
F
ísicos estão coçando a cabeça desde julho,
quando uma equipe de pesquisa anunciou que
o próton, bloco de construção básico da matéria,
é 4% menor que se pensava anteriormente. A
descoberta, publicada na Nature, vai de encontro
às predições teóricas baseadas na eletrodinâmica
quântica (QED, na sigla em inglês), a teoria fundamental da força eletromagnética que passou pelos
testes mais severos da física.
Randolf Pohl, do Instituto Max Planck de Óptica
Quântica, em Garching, Alemanha, e seus colaboradores, utilizaram um laser para sondar átomos exóticos de hidrogênio produzidos em laboratório nos
quais partículas elementares conhecidas como múons
orbitam os núcleos de um único próton, substituindo
os usuais elétrons. A energia do laser fez com que os
átomos exibissem uma fluorescência em comprimentos de onda característicos de raios X. Essa frequência
mostrou uma série de efeitos sutis, incluindo o pouco conhecido fato de que uma partícula em órbita
– seja um múon ou um elétron – frequentemente
passa direto através do próton. Isso é possível porque
os prótons são compostos de partículas elementares
menores (geralmente três quarks), e a maior parte do
espaço dentro de um próton está vazia.
Ao calcularem os efeitos do raio do próton nessas trajetórias através do núcleo, os pesquisadores
puderam estimar o raio do próton como 0,84184
femtômetro (1 femtômetro é 1 quadrilionésimo de 1
QUESTÃO DE ESCALA
(Medidas em metros)
0,00001
Tamanho de uma célula humana
0,0000000001
Tamanho de um átomo de hidrogênio
0,00000000000000084184
Tamanho de um próton, de acordo com as
mais recentes medições
metro). Esse número é menor que todas as medidas
realizadas anteriormente, que variavam entre 0,8768
e 0,897 femtômetro. De qualquer forma, o próton é
muito menor até mesmo que um átomo de hidrogênio. Se o átomo fosse do tamanho de um campo de
futebol, o próton teria o tamanho de uma formiga.
Ao lidar com dimensões tão pequenas a possibilidade de erro sempre existe. Entretanto, após
12 anos de esforços meticulosos, os membros da
equipe estão seguros de que nenhuma sutileza imprevista arruinou suas medições. Teóricos também
conferiram os cálculos envolvidos na interpretação
do comportamento dos múons e na previsão do tamanho do próton, que são relativamente simples.
Alguns físicos sugeriram que a interação entre
múons e prótons pudesse se complicar devido a
inesperados pares de partículas e suas antipartículas
que podem aparecer brevemente no vácuo dentro
e ao redor do núcleo. Os candidatos mais prováveis
são pares de elétrons e antielétrons, que não devem
aparecer normalmente na física de átomos, pelo menos não de acordo com a teoria padrão. “Isso pode
ser a primeira indicação de que algo está errado com
a nossa ideia” de CQD, observa Krzysztof Pachucki,
teórico da Universidade de Varsóvia, na Polônia. A
teoria pode precisar de algum ajuste, mas provavelmente não de uma revisão completa, acrescenta.
Seja como for, físicos ainda terão de coçar muito a
cabeça nos próximos anos. – Davide Castelvecchi
Falácia
10
20
0
Conservapédia, a enciclopédia
on-line criada pelo advogado
Andrew Schlafly, sugere que a
teoria da relatividade de
Einstein faz parte de um
complô liberal.
30
40
50
60
40
Cientistas do governo relatam que
três quartos do petróleo que
vazou no Golfo do México foram
“eliminados”. Novas evidências de
fontes independentes sugerem
que resta muito mais que isso.
8
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
70
80
90
Fato
100
60
No ano passado a Toyota declarou que
problemas eletrônicos não eram
responsáveis pela aceleração repentina
observada em seus carros. Relatórios
preliminares do governo americano
mostram que a empresa está certa.
AULA ABERTA
GETTY IMAGES (EINSTEIN); JEFF HALLER NEW YORK TIMES
(VAZAMENTO DE ÓLEO); CORTESIA DA TOYOTA (CARRO)
ÍNDICE CIENTÍFICO
SNOTASNOTASNOTASNOTASNOTASNOTASNOTAS
LUZ E SOM, OS
GATILHOS DA DOR
ANTONIO CRUZ-ABR
A
TERRA ARRASADA: “Fertilização”
do solo pelo fogo não é benéfica
como se pensa.
MEIO AMBIENTE
Plantas contra Queimadas
EMBRAPA DESENVOLVE TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS AO USO DO FOGO
E
ntre agosto e setembro deste ano algumas
regiões do Brasil sofreram grande estiagem,
marcada pela intensificação das queimadas e por
espessa nuvem de fumaça que cobre as cidades.
Segundo dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), os satélites registraram, em
um único dia de agosto, 12.629 focos de queimadas em todo o país, a maioria nas regiões Norte e Centro-Oeste. Além dos danos causados à
Natureza, as queimadas prejudicam a saúde porque afetam a qualidade do ar e provocam doenças respiratórias. Encontrar alternativas ao uso do
fogo na agropecuária tem sido um desafio para
instituições de pesquisa como a Embrapa, que
há vários anos atua no desenvolvimento de soluções tecnológicas para evitar o fogo nas atividades agrícolas e pecuárias.
O fogo é uma das mais antigas práticas incorporadas aos sistemas de produção, por facilitar a
limpeza de área e porque, acredita-se, a prática
torna a terra mais fértil, incorporando nutrientes
da vegetação ao solo. Apesar de essa crença ser
verdadeira, parte dos nutrientes incorporados com
a queimada como cálcio, potássio e magnésio –
promotores do suposto fenômeno de fertilização
do solo – se perde na atmosfera, fazendo com que
o efeito dessa “fertilização” seja efêmero.
Tecnologias simples e acessíveis, como o uso
AULA ABERTA
de leguminosas, podem substituir o sistema de
derruba e queima. A mucuna-preta está entre as
alternativas utilizadas por agricultores para evitar o uso do fogo na agricultura, ajudando na recuperação de áreas degradadas. De fácil cultivo,
a planta proporciona benefícios ao solo e pode
melhorar a produtividade agrícola. Segundo o
pesquisador da Embrapa Acre Falberni Costa, o
cultivo de plantas de cobertura de solo, como as
leguminosas, ajuda na proteção contra os processos erosivos causados pela ação da chuva,
adiciona nitrogênio orgânico ao solo para cultivos sucessores ao das leguminosas, auxilia no
combate às ervas daninhas, com reflexos na limpeza das áreas para cultivo, e incorpora matéria
orgânica ao solo, servindo de adubo natural.
Outra opção para uma agricultura sem fogo é a
trituração da capoeira, que serve de cobertura e
adubo natural para o solo.
As tecnologias alternativas desenvolvidas pela
Embrapa Acre contemplam também a pecuária.
Entre elas está o amendoim forrageiro, leguminosa
bastante utilizada em consórcio com gramíneas.
Suas folhas e talos secos servem para adubar o
solo, aumentando a fertilidade e a capacidade produtiva, resultando em melhoria na qualidade das
pastagens e aumento da longevidade dos capins e
evitando a queima para renovação de pastagens.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
9
exposição prolongada ao
barulho e à luz, em especial
a do Sol, desencadeia crises de
enxaqueca em 30% a 40% dos
casos, segundo estudo coordenado pelo neurologista Elcio Juliato Piovesan, da Sociedade Brasileira de Cefaleia. Segundo ele,
isso ocorre porque os pacientes
com enxaqueca apresentam um
estado de sensibilidade maior. “A
luz é um estímulo externo que
acentua essa hipersensibilidade,
e a região do cérebro mais sensível a estas alterações é o lobo occipital – responsável por processar os estímulos visuais”, explica.
Segundo o neurologista, um paciente com enxaqueca que apresente problemas visuais pode ter
maior dificuldade de controlar a
dor. “Quando corrigimos erros
visuais, diminui a intensidade da
enxaqueca”, explica ele.
Outra causa de agravamento da dor é a fonofobia – sensibilidade ou aversão ao barulho.
Para 96,6% de pacientes cegos,
o ruído agrava a crise de enxaqueca. No entanto, pacientes
não completamente cegos indicam a fotofobia como causa de
agravamento da dor. Em pessoas com deficiência visual, a
região do córtex occipital perde
essa função, mas não fica inativa.
Essa área passa a colaborar com
a recepção de estímulos táteis e
auditivos, por exemplo. Para Piovesan, o estudo demonstra que o
cérebro é um sistema dinâmico,
e as várias formas de sensibilidade interagem para que o paciente consiga manter o máximo de
contato com o meio externo.
ENTREVISTA
Para onde vão
as nossas
matas?
Por Ísis Nóbile Diniz
s florestas cobrem 31% da área terrestre, garantem a sobrevivência de 1,6 bilhão
de pessoas e abrigam cerca de 300 milhões de habitantes. Para destacar essa
importância, promover a preservação ambiental e, também, incentivar a reflexão
sobre a relação do homem com as matas, a Organização das Nações Unidas (ONU)
elegeu 2011o Ano Internacional das Florestas sob o slogan: “Proteja as florestas, elas
protegem você”. O Brasil, segundo maior país com área total coberta por matas – perde para a
Rússia e suas florestas boreais –, tem pouco a comemorar. A Mata Atlântica, um dos biomas mais
ricos em biodiversidade, aparece na lista dos dez que mais correm risco de desaparecer.
Mundialmente, o Brasil é conhecido pela Floresta Amazônica que habita o imaginário das
pessoas inspirando, por exemplo, filmes épicos como Avatar. Não é por menos. De acordo com o
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o bioma Amazônia ocupa quase metade do
território nacional – é a maior floresta tropical do planeta. E ela vai além das fronteiras, se estende
pelos vizinhos Venezuela, Colômbia, Peru, Bolívia, Equador, Suriname, Guiana e Guiana Francesa.
Sozinha, a Amazônia responde por 26% das florestas tropicais remanescentes do mundo. Apesar
dessa grandeza, é graças a todos os biomas brasileiros que o país abriga mais de 20% do número total de espécies endêmicas do planeta e um deles em especial. Segundo a organização não
governamental (ONG) SOS Mata Atlântica, a floresta que cede o nome à organização é o bioma
mais rico em biodiversidade do planeta.
Estima-se, porém, que restou 7% a 21% da vegetação original da Mata Atlântica, valores
cuja variação se deve ao tipo de levantamento considerado. Esse é o resultado de décadas
de desmatamento. No bioma, vive mais de 60% da população brasileira. São cerca de 110
milhões de pessoas que dependem, direta e indiretamente, da conservação dos remanescentes
10
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
© JOÃO PRUDENTE/PULSAR IMAGENS
A
No Ano
Internacional
das Florestas,
o diretor do
Programa Mata
Atlântica mostra
o pouco que
temos para
comemorar
ARQUIVO CI-BRASIL
das florestas para a garantia do abastecimento de água, a
regulação do clima, a fertilidade do solo. Luiz Paulo Pinto,
diretor do Programa Mata Atlântica da ONG Conservação Internacional, conta qual a situação atual do bioma e
acredita na sua recuperação.
AULA ABERTA Qual é a situação atual da Mata Atlântica? O desmatamento
se estabilizou?
LUIZ PAULO Análises recentes revelam a gravidade da situação: mais de 80% dos fragmentos
florestais remanescentes possuem menos de 50 hectares. Manchas de floresta desse tamanho podem
ainda reter parte da biodiversidade, mas a grande maioria está sujeita à pressão intensa como incêndios,
caça, pisoteio de gado, invasão de espécies exóticas, retirada de produtos madeireiros e não madeireiros,
além de processos naturais como maior insolação, ventos, e outros fatores que acelaram mudanças no
microclima característico daquela área e que podem alterar os rumos da dinâmica florestal. Em síntese,
estudos mostram que o nível de fragmentação dos ecossistemas naturais, agindo de forma combinada
com outros fatores de degradação, está provocando modificações profundas na biodiversidade, levando
ao declínio local irreversível de espécies da flora e da fauna, além da degradação de solos, da água e de
outros elementos da paisagem, que podem afetar os serviços ambientais proporcionados pela floresta.
Se quisermos proteger a biodiversidade e manter os serviços ambientais dessas florestas, temos de criar
mais espaços protegidos e recuperar parte da floresta e de outros ambientes naturais. A grande preocupação é que menos de 2% do território da Mata Atlântica está coberto por unidades de conservação
de proteção integral, ou seja, parques, reservas biológicas e estações ecológicas.
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
11
LUIZ
LU
IZ PPAULO
AULO
AU
LO PPINTO
INTO
IN
TO ad
adve
adverte:
dvert
rtee:
menos de 2% do território da
Mata Atlântica (no alto)
está protegido
O QUE SÃO FLORESTAS?
De acordo com a Organização
das Nações Unidas para a
Agricultura e Alimentação
(FAO): “Áreas medindo mais de
0,5 ha com árvores maiores
que 5 m de altura e cobertura
de copa superior a 10%, ou
árvores capazes de alcançar
este parâmetro in situ. Isto não
inclui terra predominantemente
sob uso agrícola ou urbano”.
AULA ABERTA Há anos, organizações
não governamentais e empresas
trabalham com conscientização e
reflorestamento da Mata Atlântica.
Segundo alguns dados, certas áreas
já foram recuperadas. Por que essa
recuperação é lenta?
LUIZ PAULO A ciência da restauração florestal
da Mata Atlântica e do Brasil teve grande avanço.
Existem metodologias e processos testados e
reconhecidos envolvendo gestão, planejamento
da restauração, tecnologias de intervenção e
técnicas de monitoramento. A restauração não é
algo simples e as taxas de sucesso no longo prazo
ainda são muito baixas, muitas vezes por falhas
na condução de algum desses componentes.
As ações e intervenções necessárias esbarram
também nas diferenças regionais em termos de
capacidade técnica instalada, em dificuldades
impostas pelo estado ainda fragmentado do
conhecimento sobre a sua biodiversidade, nas
diferenças em um ambiente de forte pressão
antrópica, marcado pela complexidade nas relações sociais e econômicas, e nas dificuldades de
engajamento de proprietários rurais resistentes a
intervenções ambientais. Isso sem contar o custo
elevado (R$10.000,00/hectare em média) da
restauração. São poucos incentivos econômicos
e investimentos, públicos e privados, capazes de
cobrir projetos e territórios extensos.
12
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA Segundo algumas instituições, é possível recuperar as áreas
degradadas até que tenhamos 21%
da cobertura original da Mata Atlântica. Acredita ser verdade? Como pode
ser viável?
LUIZ PAULO Sim. O histórico de projetos e de
ações de restauração florestal da Mata Atlântica
mostra que a experiência no tema, combinada
com a capacidade humana, institucional e
política existentes podem contribuir para uma
evolução rápida das iniciativas de restauração.
Um importante passo foi dado nessa direção em
2009. Uma aliança multi-institucional chamada
Pacto pela Restauração da Mata Atlântica foi
estabelecida com o objetivo de restaurar 15 milhões de hectares até 2050. O Pacto conta com
mais de 165 membros de diversos setores da
sociedade (organizações ambientais nacionais
e internacionais, instituições governamentais,
empresas, centros de pesquisa, comunidades,
etc.) e vem trabalhando para criar integração
e colaboração entre seus membros a fim de
estabelecer uma rede institucional capacitada
para ações de restauração florestal no bioma.
As primeiras análises do Pacto resultaram no
Mapa de Áreas Potenciais para Restauração,
com a indicação de 17 milhões de hectares de
áreas potenciais para a restauração florestal da
Mata Atlântica. Acreditamos, também, que a
AULA ABERTA
© LUOMAN/ISTOCKPHOTO
O DESMATAMENTO como este
na Amazônia compromete
o fluxo de água no solo, nos
rios e na atmosfera
restauração pode gerar benefícios econômicos,
por meio do pagamento aos produtores pelos
serviços ambientais resultantes da restauração,
como detentores de biodiversidade, de carbono,
como produtores de água, além da possibilidade
de uso dessas áreas restauradas para diversificação da produção, por meio da disponibilização
de produtos madeireiros e não madeireiros.
REPRODUÇÃO
AULA ABERTA Qual a importância em
manter as florestas em pé?
LUIZ PAULO As florestas sempre estiveram
associadas ao modo de vida das sociedades,
influenciando a sobrevivência de famílias. A
ciência cada vez mais decifra a importância da
cobertura florestal na manutenção do fluxo de
água no solo, nos rios e na atmosfera, assim
como nas emissões globais de dióxido de carbono. As florestas são importantíssimas pela
manutenção de cerca de 90% da biodiversidade
terrestre. Têm sido amplamente reconhecidos
e discutidos nos últimos anos os “serviços
ecossistêmicos” proporcionados pelas florestas
(também chamados “serviços ambientais” em
determinadas ocasiões para efeitos legais e
de políticas públicas). Alguns estados como o
Espírito Santo e o Rio de Janeiro já possuem
programas de pagamento por serviços ambientais, como reconhecimento dos serviços de uma
floresta ou outro tipo de ambiente natural. O Pagamento por Serviços Ambientais é um sistema
em que os beneficiários fazem pagamentos a
proprietários rurais ou outros detentores dos
meios de provisão de um determinado serviço,
para que estes adotem práticas que garantam
a conservação e/ou restauração do ambiente
objeto daquele contrato – por exemplo, um
manancial em uma floresta conservada ou em
recuperação. Na Mata Atlântica, existem mais
de 40 iniciativas planejando e/ou adotando
esse conceito. Só no estado do Espírito Santo
já são mais de 180 proprietários rurais beneficiados e recebendo recursos pelo programa
Produtores de Água.
AULA ABERTA O que falta para o
Brasil perceber sua riqueza natural e
preservá-la?
LUIZ PAULO Mesmo com uma economia
fortemente dependente de recursos naturais,
tem faltado vontade política ao governo
brasileiro para se reinventar em seu modelo
AULA ABERTA
de desenvolvimento. Pesquisas de opinião
coordenadas pelo MMA sobre o que a sociedade pensa a respeito da proteção ambiental
mostram o aumento gradual de interesse e
reconhecimento da população sobre o tema.
Entretanto, ainda existe um abismo entre a
intenção e a prática, e há dificuldades para a
maior parte da população entender a relação
direta entre a floresta e suas necessidades diárias. Sendo assim, somente ações integradas e
coletivas e uma articulação e mobilização geral
da sociedade poderão garantir o futuro dessas
áreas. É preciso rever prioridades, fortalecer o
PARTICIPAÇÃO BRASILEIRA
No total, 60,7% do
território do Brasil é
coberto por florestas,
segundo o Serviço
Florestal Brasileiro
(SFB). Por isso, o governo
brasileiro anunciou que
serão realizados vários
eventos objetivando
sensibilizar a sociedade
sobre a importância
da preservação das
florestas. Uma das
ações é o lançamento
do site tupiniquim do
Ano Internacional das
Florestas (www.anodafloresta.com.br).
No site oficial do evento (www.un.org/
forests/), consta que o país sediará,
pela primeira vez, a Conferência
internacional IUFRO Tree Biotechnology
2011. Segundo a Embrapa, trata-se
do evento mais importante na área
de biotecnologia florestal promovido
há mais de 20 anos pela União
Internacional de Organizações de
Pesquisa Florestal (IUFRO). Este
ano, entre os dias 26 de junho e 1o
de julho, a conferência terá como
tema ”De genomas à integração e
geração de resultados” e deverá contar
com a participação de cerca de 500
pessoas, sendo 300 brasileiros e 200
estrangeiros.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
“
Alguns estados
já possuem
programas de
pagamento em
reconhecimento
aos serviços de
uma floresta
13
“
A organização não governamental
Conservação Internacional (CI) elaborou uma lista (abaixo) com as dez
florestas do mundo que passaram
pela maior perda do seu hábitat natural. Eles encabeçam um rol de 35
Matas chamadas de “hot spots”, os
locais mais ricos em biodiversidade
e mais ameaçados de extinsão. Veja
quais são as matas que correm mais
risco de desaparecer.
Todas as florestas citadas perderam
cerca de 90% de sua vegetação original com um agravante: cada uma
abriga ao menos 1.500 espécies
de plantas nativas. De acordo com
a CI, a Mata Atlântica, por exemplo,
possui 8 mil plantas, 323 anfíbios e
48 mamíferos endêmicos. O fim dessas florestas significa a perda dessa
biodiversidade para sempre.
BACIA DO MEDITERRÂNEO
Sul da Europa, norte da África, oeste
da Ásia (a mais ameaçada, com 5% da
sua cobertura original preservada)
INDO-BIRMÂNIA
(nos países asiáticos Mianmar,
Camboja, Laos, Tailândia e Vietnã,
com 5% da vegetação natural)
NOVA ZELÂNDIA
(também 5%); Sunda (Indonésia,
Malásia e Brunei, com 7%)
FILIPINAS (7%)
MATA ATLÂNTICA (Brasil, com 8%)
MONTANHAS DO CENTRO-SUL
DA CHINA (8%)
PROVÍNCIA FLORÍSTICA DA
CALIFÓRNIA, NOS ESTADOS UNIDOS
(10%)
FLORESTAS DE AFROMONTANE
(Moçambique, Tanzânia, Quênia e
Somália, com 10%)
MADAGASCAR E ILHAS DO
OCEANO ÍNDICO
(Madagascar, Seychelles, Ilhas
Maurício, União das Comores e
Reunião, 10%)
sistema de governança e gestão dos territórios,
ampliar a proteção e restauração florestal em
áreas prioritárias, investir em ciência, tecnologia e inovação, e ampliar substancialmente
os investimentos financeiros nessa área para
garantir, no longo prazo, a conservação da
biodiversidade e a manutenção dos serviços
ambientais das florestas.
AULA ABERTA Aliás, o “novo” Código
Florestal não vai na contramão da
“moda” atual de preservar o meio
ambiente?
LUIZ PAULO É bom esclarecer que não há
novo Código Florestal, o que há é uma proposta de reforma liderada pelo relatório do
deputado Aldo Rebelo, fortemente apoiado
pela CNA e pelos ruralistas. A proposta do
deputado, se aprovada na forma original, será
desastrosa para o meio ambiente, gerando
riscos de apagão energético inclusive, uma
vez que pela supressão de áreas de proteção
permanente (áreas definidas para proteção
de cursos de água) condena a produção e a
manutenção hídrica do Brasil. O afã por mais
áreas de cultivo, sem análise científica de
seus riscos, poderá acarretar grande perda
de vidas nas áreas de forte risco ambiental,
onde vive a maioria das populações pobres. É
incompreensível que em tempos de mudanças
climáticas se queira relaxar na conservação de
áreas florestais e serviços ecossistêmicos. Isso
contradiz os alarmes da ciência e os compromissos brasileiros perante as Convenções do
Clima e da Biodiversidade, ratificados formalmente pelo Brasil, além de nos colocar em um
cenário de possíveis grandes investimentos
necessários para mitigar suas consequências.
Do ponto de vista econômico, os ganhos de
área certamente não compensarão as vantagens relativas de ter o agronegócio brasileiro
como o mais verde do mundo. O Código
Florestal deveria ser carregado como “plus”
nos produtos brasileiros. Isso não quer dizer
que o Código Florestal não necessite de ajustes. O ideal seria um código que fosse capaz
de determinar a cobertura florestal de cada
ecossistema, dentro de cada bioma, de forma
a garantir o pleno funcionamento dos serviços
ambientais e conservação da biodiversidade. O
Código Florestal deveria estar em conformidade com o cenário de paisagem que queremos
para daqui a 50, 100 anos, como garantia ao
desenvolvimento sustentável do Brasil.
MESMO ANIMAIS não ameaçados
de extinção, como o macacode-cheiro (Saimiri sciureus),
podem desaparecer por causa
do desmatamento
14
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
© AMMIT/SHUTTERSTOCK
AS DEZ FLORESTAS
MAIS AMEAÇADAS
DO MUNDO
AULA ABERTA
“
E A AMAZÔNIA? E O CERRADO?
A redução da
área de pastagens
pode ser
compensada pela
intensificação da
produção
Magno Castelo Branco, presidente da ONG Iniciativa Verde e especialista na área florestal,
alerta para os riscos que os dois biomas – principalmente o Cerrado –, que cobrem quase
75% do país, correm:
“Os motores da degradação da Amazônia atualmente são os mesmos de 10 e 20 anos
atrás: desmatamento para obtenção de madeira e a abertura de novas áreas produtivas,
principalmente para a criação de gado e plantio de soja. Porém, o Cerrado está em uma
posição realmente delicada e isso é um sinal de que devemos combater o desmatamento
no Brasil de forma ampla e irrestrita. Enquanto as taxas de desmatamento na Amazônia
caíram principalmente por meio de ações do governo, estima-se que houve uma migração
desses vetores de desmatamento para o Cerrado, que é menos “protegido”. Como
exemplo, a Política Nacional de Mudanças Climáticas estipula meta de 80% de redução do
desmatamento na Amazônia e 40% no Cerrado, um sinal óbvio de que esse bioma não tem
recebido a importância que merece. Mais da metade desse bioma foi destruído, e boa parte
do que restou se encontra bastante fragmentado, o que contribui ainda mais para o seu
desaparecimento. É preciso que o Cerrado, e também a Caatinga, recebam a mesma atenção
na nossa agenda ambiental que a Mata Atlântica e a Amazônia têm recebido. Se isso não for
feito com urgência, em poucas décadas teremos a confirmação de um triste cenário no que
diz respeito a esses biomas”.
AULA ABERTA Algumas pesquisas
afirmam que é possível produzir
mais alimentos sem desmatar mais.
Acredita nisso?
LUIZ PAULO Sim. As informações geradas por
pesquisas da Escola Superior de Agricultura Luiz
de Queiroz (Esalq) da Universidade de São Paulo
mostram que a agricultura pode se expandir territorialmente ocupando as terras de elevada aptidão
agrícola hoje utilizadas com pecuária extensiva.
A agricultura ocupa por volta de 67 milhões de
hectares no país, já apresentando produtividades
elevadas. A maior parte das terras de elevada
aptidão para agricultura já foram abertas. O estoque de terras de elevada e média aptidão para
agricultura já abertas e que estão sob pastagens
é de 29 milhões de hectares e 32 milhões de
hectares respectivamente, totalizando 61 milhões
de hectares. Esse estoque pode quase dobrar o
tamanho da área agrícola sem que seja necessário
derrubar um pé de árvore. A diminuição da área
de pecuária brasileira pode ser compensada pela
intensificação da produção.
AULA ABERTA Enfim, é possível continuar desenvolvendo a economia do
país sem degradar mais ainda o meio
ambiente? Como?
LUIZ PAULO Sim. De acordo com o relatóAULA ABERTA
“
rio intitulado “Rumo a uma Economia Verde:
Caminhos para o Desenvolvimento Sustentável
e a Erradicação da Pobreza”, lançado pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente
(Pnuma) em fevereiro deste ano, investir 2% do
PIB mundial em dez setores estratégicos pode
viabilizar a transição rumo a uma “economia
verde” de baixo carbono. Apoiada por políticas
nacionais e internacionais inovadoras, a soma,
que atualmente corresponde a cerca de 1,3 trilhão de dólares por ano, fomentaria o crescimento da economia global a níveis provavelmente
superiores aos dos atuais modelos econômicos.
O relatório mostra a “economia verde” como
um catalisador-chave para o crescimento e
erradicação da pobreza nas economias em
desenvolvimento, nas quais, em alguns casos,
cerca de 90% do PIB está ligado à natureza ou
a recursos naturais tais como a água potável.
A Mata Atlântica possui, aproximadamente,
70% do PIB nacional, e o Brasil é uma das
dez maiores economias do planeta. O país tem
capacidade e pode conciliar desenvolvimento e
conservação da biodiversidade, levando bemestar para milhões de brasileiros. Está na hora
de escolhermos esse novo caminho!
Ísis Nóbile Diniz é jornalista especializada em
ciência e meio ambiente.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
15
FÍSICA
LIXO
Por William H. Hannum,
Gerald E. Marsh e
George S. Stanford
16
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
JANA BRENNING
Reatores de nêutrons rápidos extrairiam muito mais
energia de combustível reaproveitado em usinas,
minimizariam os riscos da proliferação de armas e reduziriam
o tempo necessário de isolamento dos dejetos
AULA ABERTA
NUCLEAR
BEM RECICLADO
A
despeito da duradoura preocupação pública com a segurança da energia nuclear, mais e mais pessoas
estão percebendo que pode ser o modo mais amigável
ao ambiente de gerar grandes quantidades de eletricidade. Várias nações, incluindo Brasil, China, Egito, Finlândia, Índia, Japão, Rússia, Coreia do Sul, Vietnã e talvez Paquistão, estão
construindo ou projetando usinas nucleares. Nos Estados Unidos, porém,
a última instalação do tipo foi construída há cerca de 30. Se desenvolvida
de forma sensata, a energia nuclear seria verdadeiramente sustentável e
essencialmente inexaurível, operando sem contribuir para a mudança climática. Em especial, uma forma relativamente nova de tecnologia nuclear
poderia superar os principais problemas dos métodos atuais de geração
de eletricidade por fissão de átomos – as preocupações sobre acidentes
de reatores, o potencial de desvio de combustível nuclear para armas
de destruição em massa e o esgotamento das reservas globais de urânio
economicamente disponível. Esse ciclo de combustível nuclear combinaria
duas inovações: processamento pirometalúrgico (método de alta temperatura para obter combustível a partir da reciclagem do lixo do reator) e
reatores modernos de nêutrons rápidos, capazes de queimar esse combustível. Com essa abordagem, a radioatividade do lixo gerada cairia
para níveis seguros em poucas centenas de anos, assim eliminando a necessidade de segregar o lixo por dezenas de milhares de anos.
Para que nêutrons provoquem fissão nuclear de forma eficiente, precisam viajar muito devagar ou muito rápido. A maioria das usinas contém
o que são chamados de reatores térmicos, alimentados por nêutrons de
velocidade (ou energia) relativamente baixa, ricocheteando dentro de seus
núcleos. Embora reatores térmicos gerem calor e, portanto, eletricidade
com eficiência, eles não minimizam a produção de lixo radioativo.
Todos os reatores produzem energia ao quebrar os núcleos de átomos
de metais pesados (com alto peso atômico), principalmente urânio e derivados. Na Natureza, o urânio aparece como uma mistura de dois isótopos,
o facilmente fissionável urânio 235 (que é chamado de "físsil") e o muito
mais estável urânio 238.
A queima de urânio em um reator atômico é iniciada e sustentada por
nêutrons. Quando o núcleo de um átomo físsil é atingido por um nêutron,
especialmente um de movimento lento, ele provavelmente vai se queAULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
17
CONCEITO
ENERGIA NUCLEAR
Energia que mantém os prótons
e nêutrons juntos no núcleo.
Pode ser liberada por uma
reação nuclear de fissão ou por
decaimento radioativo.
CONCEITO
FISSÃO
Divisão de um núcleo pesado
em duas partes quase iguais,
acompanhada da liberação
de energia além de um ou
mais nêutrons.
CONCEITO
REATOR NUCLEAR
Equipamento no qual a
reação de fissão em cadeia
pode ser iniciada, mantida e
controlada. Reatores nucleares
são usados na indústria de
energia para produzir vapor,
gerando eletricidade em usinas
termonucleares.
CONCEITO
RADIOATIVIDADE
Fenômeno natural de
decaimento espontâneo ou
transmutação de um núcleo
atômico instável até atingir a
estabilidade.
CONCEITO
REAÇÃO EM CADEIA
Reação que estimula a sua
própria repetição. Numa reação
de fissão em cadeia, um núcleo
de um material físsil absorve um
nêutron e cinde-se, liberando
nêutrons adicionais que, por sua
vez, são absorvidos por outros
núcleos físseis, repetindo
o processo.
brar (fissão), liberando quantidades substanciais de
energia e vários outros nêutrons. Alguns desses nêutrons emitidos então acertam outros átomos físseis
próximos, fazendo com que eles se quebrem, assim
propagando uma reação nuclear em cadeia. O calor
resultante é guiado para fora do reator, onde transforma água em vapor, que é usado para girar uma
turbina que alimenta um gerador elétrico.
O urânio 238 não é físsil; ele é chamado de "fissionável" porque algumas vezes ele se quebra ao ser
atingido por um nêutron rápido. Ele também é chamado de "fértil", porque quando um átomo de urânio 238 absorve um nêutron sem se quebrar, ele se
converte em plutônio 239, que, como o urânio 235,
é físsil e pode sustentar uma reação em cadeia.
Após cerca de três anos de vida útil, quando o combustível usado de um reator é removido em razão do
esgotamento de urânio 235, o plutônio já contribui
com mais da metade da energia gerada pela usina.
Em um reator térmico, os nêutrons, que nascem rápidos, são desacelerados nas interações com
átomos de baixo peso atômico, como o hidrogênio
da água que circula pelo núcleo do reator. Todos os
cerca de 440 reatores comerciais em operação, exceto dois, são térmicos. A maioria deles – incluindo
os 103 reatores de usinas americanas – emprega a
água tanto para desacelerar os nêutrons como para
transportar o calor criado pela fissão para o gerador
elétrico associado. Esses sistemas térmicos são em
sua maioria o que os engenheiros chamam de reatores de água leve.
Em qualquer usina nuclear, átomos de metais
pesados são consumidos conforme o combustível
"queima". Embora as usinas comecem com combustível que teve seu conteúdo de urânio 235 enriquecido, a maior parte desse urânio facilmente fissionável
se perde após três anos. Quando os técnicos removem o combustível exaurido, apenas um vigésimo
dos átomos potencialmente fissionáveis nele (urânio
235, plutônio e urânio 238) foi usado, de forma que
o chamado combustível gasto ainda tem cerca de
95% da energia original. Além disso, apenas um décimo do minério de urânio extraído é convertido em
combustível no processo de enriquecimento (durante
o qual a concentração de urânio 235 aumenta), de
forma que menos de um centésimo do conteúdo de
energia total do minério é usado para gerar energia
nas usinas atuais.
Esse fato significa que o combustível usado dos
reatores térmicos atuais ainda tem potencial para
gerar muita energia. Como o suprimento mundial de
urânio é finito e o crescimento continuado do núme18
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
ro de reatores térmicos poderia exaurir as reservas de
urânio de baixo custo disponíveis em umas poucas
décadas, faz pouco sentido descartar esse combustível "gasto" ou as "sobras" deixadas pelo processo
de enriquecimento.
O combustível gasto consiste em três classes de
materiais. Os produtos da fissão, que compõem cerca
de 5% do combustível usado, são o lixo real – as cinzas do “fogo” da fissão, em uma analogia com uma
combustão comum. Eles se resumem a uma coleção
de elementos mais leves criados quando os átomos
pesados se quebram. A mistura é altamente radioativa nos primeiros anos. Após uma década, a atividade
é dominada por dois isótopos, césio 137 e estrôncio
90. Ambos são solúveis em água, então devem ser
armazenados com muito cuidado. Em cerca de três
séculos, a radioatividade desses isótopos declina por
um fator de mil, a ponto de eles se tornarem totalmente inofensivos.
O urânio compõe o grosso do combustível nuclear gasto (cerca de 94%); esse é o urânio não
fissionado que perdeu a maioria do urânio 235 e
parece urânio natural (que é apenas 0,71% urânio
235 físsil). Esse componente é apenas levemente radioativo e, se separado dos produtos da fissão e do
resto do material no combustível gasto, poderia ser
armazenado para uso futuro em instalações que não
requerem alta segurança.
O que equilibra o material – a parte realmente
preocupante – é o componente transurânico, elementos mais pesados que o urânio. Essa parte do
combustível é principalmente composta de uma
mistura de isótopos de plutônio, com uma presença significativa de amerício. Embora os elementos
transurânicos constituam apenas 1% do combustível gasto, eles são a principal fonte do problema do
lixo nuclear hoje. As meias-vidas (o período em que a
radioatividade cai pela metade) desses átomos vão
até dezenas de milhares de anos, característica que
levou o governo americano a exigir que o depósito de
lixo nuclear de alto nível planejado para a montanha
Yucca, em Nevada, isole combustível gasto por mais
de 10 mil anos.
ESTRATÉGIA ANTIQUADA
Os primeiros engenheiros nucleares esperavam que
o plutônio no combustível gasto dos reatores térmicos fosse removido e então usado em reatores de
nêutrons rápidos do tipo FBR (“reatores criadores
rápidos”, na sigla em inglês, porque foram projetados para produzir mais plutônio do que consomem).
Os pioneiros da energia nuclear também imaginaram
AULA ABERTA
NOVO MODELO DE USINA
UM CICLO DE ENERGIA nuclear
mais seguro e sustentável para
um futuro mais verde poderia
ser baseado no reator avançado
de metal líquido (ALMR, sigla em
inglês), projeto desenvolvido nos
anos 1980 por pesquisadores do
Laboratório Nacional de Argonne
(EUA). Como todas as usinas de
energia atômica, um sistema
baseado no ALMR dependeria de
reações em cadeia no núcleo para
produzir calor necessário e gerar
eletricidade. Usinas nucleares
comerciais atuais usam reatores
térmicos, que dependem de
nêutrons lentos para propagar as
reações em cadeia em combustível
de urânio e plutônio. Um sistema
baseado no ALMR, em comparação,
usaria nêutrons rápidos (mais
energéticos), que podem quebrar
também átomos transurânicos
pesados e estáveis. O novo reator
queimaria combustível reciclado,
proveniente de material gasto nos
reatores térmicos. Isso significa
um melhor aproveitamento do
combustível inicial. Na maioria
dos projetos de reatores térmicos,
a água flui até o núcleo para
desacelerar nêutrons e mantê-lo
frio. O ALMR, no entanto, emprega
uma piscina de sódio líquido
circulante como resfriador (1).
O sódio não desacelera muito
os nêutrons rápidos e conduz
calor muito bem, o que melhora a
eficiência das usinas.
O sistema de nêutrons rápidos
funcionaria assim: a fusão no
núcleo do reator aqueceria o sódio
que circula no resfriador. Parte do
sódio quente fluiria para um ciclo
intermediário de troca de calor
(2). Lá ele transferiria sua energia
térmica para sódio líquido não
radioativo que corre por tubulações
adjacentes, mas separadas (3),
de um ciclo de sódio secundário. O
sódio não radioativo (4) finalmente
levaria o calor à caldeira do gerador a
vapor (não mostrado na ilustração).
Ar quente
Ar frio
Topo do silo
do reator
Fluxo de sódio quente
para o gerador
Sistema de refrigeração de
ar e módulo de exaustão
Abrigo do reator
o
el d
Nív
Fundações do reator
4
Trocador de calor
intermediário
Ciclo de sódio
secundário
SEGURANÇA NO REATOR
Bomba
de sódio
3
Bomba de sódio
Sódio frio bombeado
para o núcleo quente
1
Sódio aquecido
bombeado para o
trocador de calor
Piscina de
sódio líquido
Amortecedores
(isolante sísmico)
DON FOLEY
AULA ABERTA
Sódio não radioativo
circulando entre o
trocador de calor e o
gerador a vapor
Vaso do reator
Base do silo do reator
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
Durante a operação, bombas
poderosas forçariam o
resfriador de sódio pelo núcleo.
Se as bombas falhassem,
a gravidade faria circular o
resfriador.
■ Se as bombas do resfriador
falhassem ou parassem,
aparelhos de segurança
especiais também permitiriam
que mais nêutrons (do
que na operação normal)
escapassem do reator,
baixando sua temperatura.
■ Em uma emergência, seis
cilindros absorventes de
nêutrons desceriam até o
núcleo do reator para desligálo imediatamente.
■ Caso as reações em cadeia
continuassem, milhares de
bolas de carboneto de boro
seriam lançadas no núcleo,
garantindo o desligamento.
■
2
Núcleo quente
do reator (barras
de combustível
de urânio)
o
chã
19
uma economia que envolvesse o comércio livre de
plutônio, mas esse elemento pode ser usado para
fazer bombas. Conforme a tecnologia nuclear se espalhou além das principais superpotências, o potencial bélico levou a preocupações sobre a proliferação
descontrolada de armas.
O Tratado de Não Proliferação Nuclear respondeu parcialmente a esse problema em 1968. Países
que desejassem os benefícios da tecnologia de energia nuclear poderiam assinar o tratado e prometer
não adquirir armas atômicas, enquanto as nações já
armadas concordariam em ajudar as demais com as
aplicações pacíficas. Embora um grupo de inspetores
internacionais desde então tenha monitorado a adesão dos membros ao tratado, a eficácia desse acordo
internacional tem sido fragilizada pelo fato de que
não existem meios de impor a obediência às regras.
Armas nucleares exigem plutônio quimicamente
puro e com grande quantidade do isótopo 239. O
plutônio das usinas nucleares comerciais em geral
contém quantidades substanciais de outros isótopos,
tornando difícil usá-lo em bombas, e a purificação é
muito cara. A despeito disso, o uso de lixo de reatores
em armas não é inconcebível. Por isso o ex-presidente
Jimmy Carter baniu o reprocessamento civil de combustível nuclear nos Estados Unidos em 1977. Para
ele, se o plutônio não fosse recuperado do combustível gasto, não poderia ser usado em bombas. Carter
também quis que os EUA estabelecessem um exemplo para o resto do mundo. Reino Unido, França, Rússia e Japão, no entanto, não seguiram os americanos,
e o reprocessamento de plutônio para uso em usinas
continua a ocorrer em várias nações.
ABORDAGEM ALTERNATIVA
Quando o banimento foi implementado, o “reprocessamento” era sinônimo de Purex (abreviação para
extração de plutônio de urânio), técnica desenvolvida
para responder à necessidade de obter plutônio puro
para bombas. A tecnologia de reatores de nêutrons
rápidos, no entanto, permite uma estratégia de reciclagem alternativa que não envolve plutônio puro em
nenhuma etapa. Reatores rápidos podem, portanto,
minimizar o risco de que o combustível deixado pela
produção de energia seja usado em armas, mas apresentam uma capacidade incomum de extrair a má-
RECICLAGEM INTELIGENTE
O SEGREDO DA RECICLAGEM pirometalúrgica do combustível nuclear é o
procedimento de eletrorrefinamento. Esse processo livra o combustível
usado do verdadeiro lixo: produtos da fissão do urânio, do plutônio e de
outros actinídeos (elementos radioativos muito pesados com longas
meias-vidas). O plutônio é mantido misturado com os actinídeos, de
forma que não possa ser usado diretamente em armas nucleares.
O combustível gasto dos reatores térmicos atuais (óxidos de plutônio
e urânio) primeiro passaria por um processo de oxirredução para
convertê-lo em metal. Já nos reatores rápidos, que queimam urânio
Combustível óxido
dos reatores térmicos
Maior parte dos
produtos da fissão
metálico, o combustível gasto iria direto para o eletrorrefinador. O
eletrorrefinamento se assemelha à galvanoplastia: combustível usado
ligado a um ânodo ficaria em suspensão num banho químico; uma
corrente elétrica então revestiria um catodo com uma camada de
urânio e outros elementos actinídeos. Os elementos extraídos seriam
enviados ao processador do catodo para remoção de sais residuais
e cádmio remascentes do refinamento. Por fim, urânio e actinídeos
restantes seriam forjados na forma de bastões de combustível fresco.
Os sais e o cádmio seriam reciclados.
Catodo
Moldes
da forja
Elementos
aquecidos
Urânio e
actinídeos
Ânodo
Metal
Forno
Combustível
triturado
Sais e cádmio
Metal
Novos cilindros de
combustível metálico
UNIDADE DE
OXIRREDUÇÃO
20
ELETRORREFINARIA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
PROCESSADOR
DE CATODO
SISTEMA DE FORJA
POR INJEÇÃO
AULA ABERTA
DON FOLEY
Combustível metálico
triturado de reatores rápidos
COMBUSTÍVEL GASTO
LABORATÓRIO NACIONAL DE ARGONNE
xima quantidade de energia do combustível nuclear.
Essa técnica pode extrair mais energia do combustível nuclear do que os reatores térmicos, pois
nêutrons de movimento rápido (mais energéticos)
causam fissões atômicas com mais eficiência do que
os nêutrons térmicos lentos. Essa eficiência deriva
de dois fenômenos. Em velocidades menores, muito
mais nêutrons são absorvidos em reações que não
causam fissão e são perdidos. Além disso, a energia
maior de um nêutron rápido torna muito mais provável que um átomo pesado fértil, como urânio 238,
fissione quando atingido. Por isso, não apenas o urânio 235 e o plutônio 239 provavelmente fissionarão
em um reator rápido, mas uma fração apreciável dos
átomos transurânicos mais pesados também passará
pelo mesmo processo.
A água não pode ser usada em um reator rápido
para transportar calor do núcleo – deixaria os nêutrons rápidos mais lentos. Portanto, os engenheiros
costumam usar um metal líquido, como sódio, como
resfriador e transportador de calor. Metal líquido tem
uma grande vantagem sobre água. Sistemas resfriados por água operam em pressão muito alta, de forma que um pequeno vazamento pode rapidamente
se tornar uma grande liberação de vapor e talvez
uma séria quebra de tubulação, com rápida perda de
resfriamento do reator. Sistemas de metal líquido, no
entanto, operam em pressão atmosférica normal, por
isso apresentam menos risco de grandes vazamentos.
O sódio, porém, pega fogo se exposto à água e precisa ser manuseado com cuidado. Mas muitas usinas já
adquiriram bastante experiência com o manuseio da
substância ao longo dos anos, e métodos de controle
estão bem desenvolvidos.
Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne começaram a desenvolver a tecnologia de
reatores rápidos nos anos 1950. Trinta anos depois
a pesquisa foi redirecionada para um reator rápido
com combustível metálico resfriado por um metal
líquido (ALMR, reator avançado de metal líquido na
sigla em inglês), que deveria ser integrado a uma
unidade de processamento pirometalúrgica de alta
temperatura para reciclar e reabastecer o combustível. Engenheiros também investigaram vários outros
conceitos de reatores rápidos, alguns queimando
urânio ou plutônio metálicos como combustível,
outros usando combustíveis oxidados. Resfriadores
de chumbo líquido e uma solução de chumbo e
bismuto já foram usados. A estratégia do ALMR é
mais adequada às necessidades atuais porque seu
combustível metálico permite que seja facilmente
adaptável à reciclagem metalúrgica.
AULA ABERTA
O URÂNIO e os elementos actinídeos extraídos do
combustível gasto de reator térmico são aglomerados no
catodo de um eletrorrefinador durante o procedimento de
piroprocessamento. Após mais processamento, o combustível
metálico pode ser queimado em reatores de nêutrons rápidos.
PIROPROCESSAMENTO
O processo pirometalúrgico (apelidado de “piro”
pelos engenheiros) extrai uma mistura de elementos
transurânicos do combustível usado, em vez de plutônio puro, como na rota do Purex. Ele é baseado em
galvanoplastia – o uso de eletricidade para coletar, em
um eletrodo de metal condutor, metal extraído como
íons de uma mistura química. Duas abordagens similares foram desenvolvidas, nos Estados Unidos e na
Rússia. A maior diferença é que os russos processam
combustível óxido, enquanto o combustível em um
ALMR é metálico.
No piroprocesso americano no ALMR (ver ilustração à esq.), técnicos dissolvem o combustível
metálico gasto em uma mistura química. Então uma
corrente elétrica coleta plutônio e outros elementos
transurânicos seletivamente em um eletrodo, junto
com alguns dos produtos da fissão e boa parte do
urânio. A maioria dos produtos da fissão e parte do
urânio são mantidas na mistura. Quando o processo
é concluído, os operadores removem o eletrodo, retiram os materiais acumulados, derretem-nos e forjam
um lingote. Depois, passam o lingote a uma unidade
de refabricação para conversão em combustível de
reatores rápidos. Quando a mistura se torna saturada
de produtos da fissão, técnicos limpam o solvente e
processam os produtos da fissão extraídos para armazenamento permanente como lixo.
Assim, de modo diferente do atual método
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
21
OS AUTORES
William H. Hannum, Gerald
E. Marsh e George S. Stanford
trabalharam no desenvolvimento de
reatores rápidos antes de se aposentar
do Laboratório Nacional de Argonne,
do Departamento de Energia (DOE)
dos Estados Unidos. Hannum trabalhou
como chefe do desenvolvimento de
física nuclear do DOE e foi vice-diretor
geral da Agência de Energia Nuclear
da Organização para a Cooperação e
Desenvolvimento Econômico, em Paris.
Marsh trabalhou como consultor de
tecnologia e política nuclear estratégica
do Departamento de Defesa americano,
durante as administrações Reagan,
Bush e Clinton. Stanford concentrou sua
carreira em física nuclear experimental,
física de reatores e segurança de
reatores rápidos.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DE CADA CICLO DE COMBUSTÍVEL
Três sistemas principais para queima de combustível nuclear e administração do lixo gerado podem ser empregados.
SISTEMA SEM RECICLAGEM
RECICLAGEM DE PLUTÔNIO
RECICLAGEM COMPLETA
Combustível é queimado nos reatores
térmicos e não é reprocessado; utilizado nos
Estados Unidos (o complexo de Angra dos
Reis, no Rio de Janeiro, usa o mesmo regime)
Plutônio é extraído do combustível
usado nos reatores térmicos em um
processo chamado Purex; alguns países
industrializados recorrem ao método
Combustível reciclado preparado em
processos pirometalúrgicos pode ser
queimado em reatores avançados de
nêutrons rápidos; tecnologia em teste
USO DO COMBUSTÍVEL
5% usados
no reator
térmico
5%
usados
6%
usados
95%
desperdiçados
94%
desperdiçados
Pouco mais
de 94%
usados no
reator rápido
Menos de 1%
desperdiçado
Suprimento inicial de combustível
Usa cerca de 5% da energia do combustível de
reatores térmicos e menos de 1% da energia do
minério de urânio (fonte original do combustível)
Usa cerca de 6% da energia no combustível
original do reator e menos de 1% da energia do
minério de urânio
Não é capaz de queimar urânio empobrecido
(parte removida quando o minério é
enriquecido) ou urânio de combustível gasto
Não pode queimar urânio empobrecido ou urânio
de combustível gasto
Vermelho: requer rigoroso sistema de segurança
Minas de urânio
Enriquecimento para concentrar urânio físsil
Fabricação de combustível
Usinas elétricas
Armazém temporário de lixo (até o lixo poder ser
permanentemente descartado)
Depósito permanente capaz de isolar o lixo com
segurança por 10 mil anos
(Não exige manipulação de plutônio ou operações
de processamento de lixo
Pode aproveitar mais de 99% da energia do
combustível gasto de reatores térmicos
Após o combustível do reator térmico acabar, pode
queimar urânio empobrecido para recuperar
mais de 99% do restante da energia do minério
de urânio
INSTALAÇÕES E OPERAÇÕES NECESSÁRIAS
Laranja: requer segurança moderada
Azul: risco potencial para gerações futuras
Minas de urânio
Enriquecimento de combustível
Mistura de plutônio
Fabricação de combustível externa
Reprocessamento Purex externo
Usinas elétricas
Armazém temporário de lixo
Processamento de lixo externo
Armazenamento permanente capaz de isolar o lixo
por 10 mil anos
Fabricação de combustível no local
Sistema de processamento pirometalúrgico no
local (reciclagem imediata de cobustível gasto)
Usinas elétricas
Processamento de lixo no local
Armazém capaz de isolar lixo por menos de 500
anos
(Nenhuma necessidade de mineração por
séculos)
(Elimina para sempre a necessidade de
enriquecimento de urânio)
DESTINO DO PLUTÔNIO
Crescentes estoques do plutônio de combustível
usado
Plutônio excedente aplicável em armas só se
degrada lentamente ao ser misturado com
combustível novo
Crescentes estoques do plutônio de combustível
usado, disponível para comercialização
Plutônio excedente aplicável em armas só se
degrada lentamente ao ser misturado com
combustível novo
Tamanho dos estoques encolhe, por fim, a apenas
aquele que está sendo usado em reatores e
centros de reciclagem
Excedente de plutônio aplicável em armas pode ser
esgotado rapidamente
Plutônio do combustível é impuro demais para
interesses bélicos
Combustível gasto, mas ainda rico em energia,
é isolado em contêineres e instalações de
armazenagem subterrâneas
O lixo é radioativo o suficiente para ser definido
como “autoprotegido” por umas poucas centenas
de anos contra a maioria dos grupos que desejam
obter plutônio 239 para construir armas nucleares
22
Lixo vítreo rico em energia, altamente estável
O lixo é radioativo o suficiente para ser definido
como “autoprotegido” por umas poucas centenas
de anos contra a maioria dos grupos que desejam
obter plutônio 239 para construir armas nucleares
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
Formas de lixo sob medida teriam de ficar intactas
por apenas 500 anos, período após o qual não
oferece risco algum
Como não tem plutônio, o lixo não teria utilidade
bélica
AULA ABERTA
DON FOLEY
TIPOS DE LIXO
Purex, o piroprocesso coleta virtualmente todos
os elementos transurânicos (incluindo o plutônio),
com considerável dispensa de urânio e produtos
da fissão. Apenas uma porção muito pequena do
componente transurânico acaba no lixo final, o que
reduz bastante o tempo requerido de isolamento. A
mistura de produtos da fissão e transurânicos é inútil
para armas ou para reatores térmicos. Esse material,
porém, é não apenas útil, mas mais vantajoso para
reatores rápidos.
Embora a tecnologia de reciclagem pirometalúrgica ainda não esteja totalmente pronta para uso
comercial, pesquisadores já comprovaram seus princípios básicos.
CICLOS COMPARADOS
As capacidades de operação dos reatores térmicos
e rápidos são similares em alguns aspectos, mas em
outros as diferenças são enormes (ver quadro na pág.
22). Uma usina elétrica de reator térmico de 1.000
megawatts, por exemplo, consome mais de 100
toneladas de combustível por ano. A taxa de gasto
anual de um reator rápido com a mesma capacidade
elétrica, em comparação, é um pouco mais que uma
única tonelada de produtos de fissão, somada aos
traços de transurânicos. O gerenciamento de lixo do
ciclo ALMR seria bem mais simples. Como os subprodutos dos reatores rápidos não teriam grandes quantidades de transurânicos de longa vida, sua radiação
cairia, em várias centenas de anos em vez de dezenas
de milhares, ao nível do minério de onde vieram.
Se os reatores rápidos fossem usados exclusivamente, o transporte de materiais altamente radioativos aconteceria em apenas duas circunstâncias
– quando o lixo produzido pela fissão fosse enviado
para armazenamento e quando o combustível de inicialização fosse enviado a um novo reator. O comércio de plutônio seria eliminado.
O sistema de reatores rápidos com processamento pirometalúrgico é notavelmente versátil. Ele
poderia ser consumidor ou produtor de plutônio, ou
operar de modo equilibrado. Operando como produtor, o sistema forneceria material de inicialização
para outras usinas de reatores rápidos. Como consumidor, usaria o excesso de plutônio e de material
potencial para bombas. Se um modo equilibrado
fosse escolhido, o único combustível adicional que
uma usina nuclear exigiria seria uma infusão periódica de urânio “empobrecido” (com pouco isótopo
235) para substituir os átomos de metais pesados
que passaram pela fissão. Cálculos indicam que
essa tecnologia seria economicamente competitiva.
AULA ABERTA
Certamente a reciclagem pirometalúrgica será bem
mais barata do que o reprocessamento Purex, mas a
viabilidade econômica real do sistema não pode ser
conhecida antes de ser demonstrada.
A economia geral de qualquer fonte de energia
depende não só de custos diretos, mas também
das chamadas “externalidades”, custos dos efeitos
externos resultantes do uso da tecnologia, difíceis
de quantificar. Quando queimamos carvão para
produzir eletricidade, por exemplo, a sociedade
aceita os efeitos prejudiciais à saúde e os custos
ambientais envolvidos. Portanto, pode-se dizer que
esses custos “subsidiam” a geração de energia por
combustíveis fósseis, seja diretamente ou via efeitos indiretos na sociedade. Comparações econômicas que não levam as externalidades em conta são
irrealistas e enganadoras.
REATORES HÍBRIDOS
Se reatores rápidos avançados entrarem em uso, primeiro queimarão combustível reciclado via piroprocessamento a partir de material rejeitado de reatores
térmicos. Esse lixo, que agora está “temporariamente” armazenado, seria transportado para usinas que
pudessem processá-lo, transformando-o em três tipos
de subprodutos.
O primeiro, altamente radioativo, conteria a
maioria dos produtos da fissão, junto com traços de
elementos transurânicos. Eles seriam transformados
em um material fisicamente estável – talvez uma
substância vítrea – e então enviados para despejo
definitivo. O segundo conteria virtualmente todos os
transurânicos, junto com algum urânio e produtos da
fissão. Seriam convertidos em combustível metálico
de reator rápido em uma instalação de piroprocessamento e então transferidos para reatores ALMR. O
terceiro (cerca de 2% do combustível gasto de reatores térmicos) conteria o grosso do urânio, agora empobrecido. Ele seria útil no futuro como combustível
de reatores rápidos.
Não se constrói uma infraestrutura dessas da noite para o dia. Se fôssemos começar hoje, o primeiro
dos reatores rápidos poderia estar em operação dentro de 15 anos.
Quando os reatores térmicos atuais atingirem o
fim de sua vida útil, eles poderiam ser substituídos
por reatores rápidos. Caso isso ocorresse, não haveria mais necessidade de minerar urânio por séculos,
e o enriquecimento de urânio seria dispensável. No
longo prazo, a reciclagem de combustível de reatores
rápidos seria tão eficiente que as reservas atuais de
urânio durariam indefinidamente.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
23
ÃO DE
SUGEST
S
DE
ATIVIDÁA
G. 54
NA P
CONCEITO
MEGAWATT (MW)
é um múltiplo da unidade de
medida watt correspondente a
106 watts, isto é, 1.000.000 W.
PARA CONHECER MAIS
LWR recycle: necessity or impediment? G. S. Stanford, em Proceedings of Global 2003. Encontro de
Inverno da ANS, Nova Orleans, 16-20 de
novembro, 2003. Disponível em www.
nationalcenter.org/LWRStanford.pdf
S-PRISM fuel cycle study. Allen
Dubberly e colegas, em Proceedings of
ICAPP ’03. Estudo 3144. 4-7 de maio
de 2003.
The technology of the integral
fast reactor and its associated
fuel cycle. W. H. Hannum (ed.), em
Progress in Nuclear Energy, número
especial, vol. 31, nos 1-2, 1997.
Breeder reactors: a renewable
energy source. Bernard L. Cohen, em
American Journal of Physics, vol. 51, no
1, janeiro de 1983.
Integral fast reactors: source of
safe, abundant, non-polluting
power. George Stanford. Estudo em
National Policy Analysis. Disponível em
www.nationalcenter.org/NPA378.html
A Reinvenção da
QUÍMICA
Folha Vegetal
Combustível definitivo pode não derivar de
milho ou algas, mas diretamente do Sol
Por Antonio Regalado
HYPERLINK
COMBUSTÍVEL
QUÍMICO
Material que sofre
combustão; reage com um
comburente – geralmente
o gás oxigênio –, liberando
grande quantidade
de energia.
O AUTOR
Antonio Regalado é repórter de
ciência e tecnologia e colaborador
latino-americano da revista Science.
Ele vive em São Paulo, onde escreve
sobre assuntos ligados a energia.
24
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
ILUSTRAÇÕES DE CHERIE SINNEN
C
omo um pregador que anuncia um inferno de “fogo e enxofre”, Nathan S. Lewis vem proferindo um discurso sobre a crise energética que é, ao mesmo tempo, aterrador e estimulante.
Para evitar um aquecimento global potencialmente debilitante, o químico do California Institute of Technology (Caltech) afirma que a civilização deve ser capaz de gerar mais de 10
trilhões de watts de energia limpa e livre de carbono até 2050. Isso corresponde a três vezes a
demanda média americana de 3,2 trilhões de watts. O represamento de todos os lagos, rios e riachos
do planeta, avalia ele, só forneceria 5 trilhões de watts de energia hidrelétrica. A energia nuclear poderia dar
conta do recado, mas o mundo precisaria construir um novo reator a cada dois dias nos próximos 50 anos.
Antes que seus ouvintes fiquem excessivamente deprimidos, Lewis anuncia uma fonte de salvação: o Sol
lança mais energia sobre a Terra por hora do que a energia que a humanidade consome em um ano. Mas ressalta que, para se salvar, a humanidade carece de uma descoberta radical em tecnologia de combustível solar:
folhas artificiais que captem seus raios e produzam combustível químico em massa no local, de modo
muito semelhante ao das plantas. Esse combustível pode ser queimado como petróleo ou gás natural para
abastecer carros e gerar calor ou energia elétrica, e também armazenado e utilizado quando o Sol se põe.
O laboratório de Lewis é um de vários que produzem protótipos de folhas, não muito maiores que chips
de computadores, para produzir combustível de hidrogênio a partir de água, em vez da glicose gerada por
folhas naturais. Ao contrário dos combustíveis fósseis, a queima do hidrogênio é limpa. Outros pesquisadores
trabalham em ideias competitivas para captar a energia do Sol, como algas geneticamente alteradas que liberam biocombustíveis, ou novos organismos biológicos desenvolvidos por bioengenharia para produzir petróleo.
Todas essas abordagens destinam-se a transformar luz solar em energia química armazenável, transportável e
facilmente consumida. Lewis, no entanto, argumenta que a opção de folhas produzidas pelo homem é a solução mais viável para atingir os níveis de produção industrial necessários para abastecer a civilização.
Embora alguns protótipos laboratoriais tenham produzido pequenas quantidades de combustível solar
direto – ou eletrocombustível, como as substâncias químicas são ocasionalmente chamadas –, a tecnologia
ainda necessita ser aprimorada para ser manufaturada em grande escala e a preços baixos. Para abastecer os
Estados Unidos de energia, Lewis calcula que, em vez de dispositivos específicos, parecidos com chips, o país
precisaria produzir películas de combustível solar finas e flexíveis, que saíssem de linhas de produção de alta
velocidade, como jornais. Essas lâminas, ou membranas, deveriam ser tão baratas como carpetes sob medida e,
por fim, cobrir uma área de aproximadamente 53 mil km², equivalente à superfície da Paraíba, no Brasil.
Folhas artificiais poderiam
utilizar luz solar para
produzir combustível de
hidrogênio para veículos e
usinas elétricas.
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
25
HYPERLINK
FOTOSSÍNTESE
Processo que ocorre nos
seres autótrofos, no qual
carboidratos e oxigênio
são sintetizados a partir de
dióxido de carbono, água e
energia luminosa (fótons).
HYPERLINK
CATALISADOR
Material que acelera uma
reação química sem ser
consumido durante o
processo. O catalisador, em
geral, modifica o mecanismo
de reação, ou seja, interfere
nas etapas intermediárias
que ocorrem durante a
transformação dos reagentes
nos produtos.
HYPERLINK
CÉLULAS
FOTOVOLTAICAS
Dispositivos que
transformam a energia
luminosa em energia elétrica.
HYPERLINK
CÉLULAS DE
COMBUSTÍVEL
São baterias – dispositivos que
transformam energia química
diretamente em energia
elétrica – que apresentam
operação contínua por serem
alimentadas por uma reação
entre um combustível e o
oxigênio, sem o contato direto
entre esses reagentes.
Longe de ser um sonho fantástico, essa tecnologia vem progredindo espasmodicamente desde as
pressões do ex-presidente Jimmy Carter por fontes de
energia alternativas durante a crise do petróleo, na
década de 70. Agora, diante da ameaça de um novo
período energético e climático crítico, o combustível solar subitamente se tornou alvo de atenção.
Stenbjörn Styring, da Universidade de Uppsala, na
Suécia, que pesquisa o desenvolvimento de sistemas artificiais que imitam a fotossíntese, assegura que o número de consórcios dedicados a esse
desafio passou de apenas dois, em 2001, para 29
atualmente. “São tantos que talvez não estejamos
contando corretamente”, duvida.
Na fotossíntese, as folhas verdes utilizam energia
solar para organizar as ligações químicas de água e
dióxido de carbono, e produzir e armazenar combustível em forma de açúcares. “Queremos criar algo que
seja o mais parecido possível a uma folha”, relata
Lewis, referindo-se a dispositivos com funcionamento
igualmente simples, mas que produzam uma substância química diferente. A folha artificial que Lewis
está projetando exige dois elementos principais: um
coletor para converter energia solar (fótons) em energia elétrica (elétrons) e um eletrolisador que utiliza
a energia de elétrons para dissociar a água em moléculas de oxigênio e hidrogênio. Um catalisador
– substância química ou metal – é acrescentado para
ajudar a divisão molecular. Células fotovoltaicas, que já criam energia elétrica a partir da luz solar
e de eletrolisadores, são utilizadas em vários processos comerciais; portanto, o truque, aqui, é unir os dois
em películas solares baratas e eficientes.
Protótipos volumosos foram desenvolvidos para
demonstrar como essa união funcionaria. Engenheiros da montadora de carros japonesa Honda, por
exemplo, construíram uma caixa mais alta que uma
geladeira, coberta de células fotovoltaicas. Em seu
interior, um eletrolisador utiliza a eletricidade solar
para dissociar moléculas de água. A caixa então libera o oxigênio resultante no ar ambiente e comprime
e armazena o hidrogênio restante, que a Honda gostaria de usar para recarregar carros equipados com
células de combustível.
Em princípio, esse mecanismo ajudaria a solucionar o aquecimento global, já que apenas luz solar e
água são necessárias para gerar energia; o subproduto é o oxigênio, e a descarga resultante posteriormente da queima de hidrogênio em uma célula de
combustível é a água. O problema é que células solares comerciais contêm dispendiosos cristais de silício.
E os eletrolisadores estão cheios de platina, o metal
26
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
nobre que até hoje é o melhor material para catalisar
a reação de decomposição da água, mas uma onça
troy (31,10... gramas) desse material custa cerca de
US$ 1,5 mil (perto de R$ 2,7 mil).
Isso significa que a estação de hidrogênio solar
da Honda jamais inundará o mundo de energia. Lewis
calcula que, para atender à demanda global, futuros
dispositivos de combustível solar teriam de custar
menos de US$ 1 por 0,09 m2 de superfície coletora
de luz solar, além de terem capacidade de converter
10% da energia dessa luz em combustível químico.
Para isso, será necessária uma tecnologia fundamentalmente nova, aplicável em grande escala.
EM BUSCA DE UM CATALISADOR
A procura por uma tecnologia como essa ainda é
incipiente, apesar de várias décadas de trabalhos
intermitentes. Daniel G. Nocera, do Massachusetts
Institute of Technology (MIT) e um colega descobriram em 2008 uma combinação barata de fosfato e
cobalto, capaz de catalisar a produção de oxigênio
– etapa necessária da reação para decompor a água.
Embora o dispositivo do protótipo fosse apenas parte
do quebra-cabeça – os pesquisadores não encontraram um catalisador melhor para liberar hidrogênio, o
combustível de fato – o MIT o apregoou como um
“importante salto” rumo à “fotossíntese artificial”.
Nocera chegou a prever que, em breve, os americanos estariam produzindo hidrogênio para os seus
carros utilizando equipamentos de fundo de quintal
e a preços razoáveis. Essas alegações ousadas não
foram bem recebidas por alguns peritos em energia
solar. Eles insistem em que as pesquisas ainda têm
décadas pela frente. Outros são mais teimosos: o
Departamento de Energia e a empresa de capital de
risco Polaris Venture Partners apoiam o atual trabalho
de Nocera na Sun Catalytix, uma empresa que ele
criou em Cambridge, Massachusetts.
No Caltech, enquanto isso, Lewis vem trabalhando em um meio de coletar e converter os fótons
solares – primeiro passo em qualquer dispositivo de
combustível solar – muito mais barato que células solares convencionais de silício cristalino. Ele projetou e
produziu um coletor de nanofios de silício embutidos
em uma película de plástico transparente que, quando expandido, pode ser “enrolado e desenrolado
como um cobertor” (ver quadro na pág. 27). Seus nanofios podem converter luz em energia elétrica com
eficiência de 7%. Isso literalmente empalidece diante
de uma comparação com células solares comerciais,
que chegam a uma eficiência de até 20%. Mas se o
material pudesse ser produzido em escala suficienteAULA ABERTA
COMO FUNCIONA
NANOFIOS SOLARES IMITAM A NATUREZA
Plantas aproveitam a energia do Sol para transformar dióxido de carbono e água em glicose – combustível químico que pode ser utilizado ou armazenado (à esquerda). Pesquisadores estão desenvolvendo folhas artificiais que usam a luz solar para dissociar moléculas de água e, assim, gerar combustível hidrogênio. O grupo do Caltech projeta uma pequena folha com uma disposição de nanofios de silício que poderiam produzir hidrogênio (à direita).
FOLHA NATURAL
Cloroplasto
FOLHA ARTIFICIAL
ENTRADA DE ENERGIA. Fótons solares
são absorvidos por um material
fotoativo: em plantas, por tilacoides
no interior de um cloroplasto; em
dispositivos artificiais de decomposição
de água, por nanofios semicondutores.
Fóton
H2O
Tilacoide
H+
e-
Nanofio
Catalisador de semicondutor
oxidação
OXIDAÇÃO. A energia absorvida
pelos fótons expulsa elétrons de
moléculas de água no cloroplasto
ou nos dispositivos artificiais, o
que divide as moléculas em íons
hidrogênio (H+) e oxigênio.
2
Estroma
CO2
REDUÇÃO. Em plantas, íons H+ se
combinam com elétrons e dióxido
de carbono para formar glicose no
estroma. No dispositivo artificial, os íons
H+ atravessam uma membrana e
se combinam com elétrons para
formar moléculas de hidrogênio.
SAÍDA DE COMBUSTÍVEL. Os dois processos geram um
combustível armazenável e transportável: glicose
Glicose
em plantas; hidrogênio nos arranjos artificiais.
mente barata – aquelas lâminas que saem rolando
de uma prensa como jornais – uma eficiência mais
baixa poderia ser aceitável.
Também se debate se o hidrogênio é a melhor
opção para produzir combustível solar. Equipes que
trabalham com organismos biológicos capazes de
produzir biocombustíveis líquidos argumentam que
são mais fáceis de armazenar e transportar que hidrogênio. Mas o gás hidrogênio também é flexível: pode
ser usado em carros com células de combustíveis,
queimado em usinas elétricas para gerar eletricidade,
e até servir como matéria-prima na produção de diesel sintético. Mesmo assim, “a solução é produzir um
combustível químico energeticamente denso”, com
emissões mínimas de carbono, enfatiza Lewis. “Não
vamos nos prender em nenhum deles em particular.”
AULA ABERTA
Catalisador de
redução
H2
Hidrogênio
Folhas reais provam que a luz solar pode ser
convertida em combustível usando apenas elementos comuns. A humanidade é capaz de imitar esse
processo para resgatar o planeta do aquecimento
global? O prognóstico não é claro. “O fato de não
conseguirmos resolver o problema com componentes
prontos, à nossa disposição nas prateleiras de lojas, é
a razão por que esse é um período tão empolgante
para trabalhar nessa área”, considera Lewis. Mas ele
está preocupado porque a sociedade ainda não compreendeu as dimensões do problema energético, nem
por que soluções revolucionárias são tão necessárias.
É por isso que ele passa tanto tempo no circuito de
palestras, pregando a salvação solar. “Ainda não estamos tratando esse problema como algo em que
podemos nos dar ao luxo de falhar”, considera ele.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
27
Nanofio
semicondutor
ÃO DE
SUGEST
S
DE
ATIVIDÁA
G. 56
NA P
PARA CONHECER MAIS
Powering the planet with solar fuel.
Harry B. Gray, em Nature Chemistry, vol.
1, no 7, abril de 2009.
Powering the planet: chemical challenges in solar energy utilization.
Nathan S. Lewis e Daniel G. Nocera, em
Proceedings of the National Academy of
Sciences USA, vol. 103, no 43, págs. 15.72915.735, 24 de outubro de 2006.
28
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
ILUSTRAÇÃO:
LOCAL DO CREDITO
PAULONONONNONONONONON
ZYLBERMAN
MATEMÁTICA
O LÚDICO
na teoria
dos jogos
A teoria das probabilidades, com raízes
no século 15, define campos que vão
das loterias ao mercado de seguros com
enorme impacto na economia
Por Renato Gianella
A
LOCAL DO CREDITO NONONNONONONONON
história da matemática está diretamente ligada à
descoberta dos números
indo-arábicos. Os gregos
de Tales a Euclides construíram a obra-prima do pensamento humano,
um sistema lógico onde as proposições se
deduzem umas das outras com tal exatidão
que nenhuma demonstração provoca dúvida.
É o sistema de geometria de Euclides.
Dado seu gosto pela aposta, a teoria das
probabilidades parece uma disciplina sob
medida para os gregos, mas faltava-lhes um
sistema de numeração que lhes permitisse
calcular. A mitologia grega recorreu a um gigantesco jogo de dados para explicar o que
hoje chamamos Big Bang. Três irmãos, através de dados, partilharam o Universo: Zeus
ganhou os céus, Poseidon os mares e Hades,
o perdedor, tornou-se o senhor dos infernos.
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
29
HYPERLINK
PROPOSIÇÕES
A geometria de Euclides
parte de algumas
proposições que são
aceitas como base para
a estruturação de toda a
teoria. Tais proposições
são os postulados, aceitos
tacitamente, como “No
espaço existem infinitos
pontos não alinhados”.
Já os teoremas são
proposições que carecem de
demonstrações realizadas
a partir da aceitação dos
postulados; por exemplo,
“Existem infinitas retas”.
HYPERLINK
FIBONACCI
No Liber abaci consta o
conhecido problema acerca
da reprodução dos coelhos,
a partir do qual se constitui
a sequência de Fibonacci: 1,
1, 2, 3, 5, 8, 13, 21..., em que
um termo qualquer, a partir do
terceiro, é obtido pela soma
dos dois termos anteriores.
HYPERLINK
TRIÂNGULO
ARITMÉTICO
Conhecido também por
“Triângulo de Pascal”.
HYPERLINK
DESVIO PADRÃO
É uma medida da dispersão
dos elementos de um
conjunto, ou seja, reflete
o quanto os elementos do
conjunto, como um todo, se
afastam do valor médio.
30
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
A bibliografia sobre a probabilidade é monumental e discorrer sobre toda ela é tarefa árdua; procuramos nos restringir a seus fatos mais significativos.
MÉTODO LOTO RAINBOW
Nosso propósito é oferecer um modelo matemático
probabilístico simples aos apostadores dos jogos de
prognósticos com o intuito de mostrar sua organização
e o comportamento probabilístico de seus resultados.
Podemos justificar nossa proposta com a fala de Francis Bacon, segundo o qual “o conhecimento das causas secretas e do movimento das coisas aumenta os
limites do império humano tornando tudo possível”.
As pessoas ainda apostam na loteria da mesma
forma que nossos antepassados. Jogam baseadas
em datas de aniversário, sonhos e todos os tipos de
“números da sorte”. São formas de apostar sem nenhuma racionalidade ou embasamento matemático.
Isso não nos satisfazia e buscávamos uma maneira
de representar os jogos que trouxesse uma organização no aparente caos dos resultados.
Pensar em termos de combinações individuais
não é prático nem leva a conclusão alguma. Afinal,
as loterias têm tipicamente milhões de resultados
possíveis. O caminho lógico seria tentar organizar
esses resultados individuais em grupos que tivessem
um mesmo padrão de comportamento. A forma
mais natural de conseguir essa ordenação foi através da classificação das combinações em função das
dezenas e não dos números em si. Nosso estudo começou com a Super Sena, que foi operada pela Caixa
Econômica Federal entre 1995 e 2001. Os exemplos
aqui apresentados são baseados nessa loteria.
A Super Sena era o que se chama de loteria 6/48,
ou seja, são sorteados 6 números de um conjunto
formado pelos números de 1 a 48. O total de resultados possíveis é calculado pela conhecida fórmula de
combinações simples de n elementos tomados p a p:
C(n,p) = n!/((n-p)! * p!)
Para n=48 e p=6:
C(48,6) = 48!/((48-6)! * 6!) = 12.271.512.
Vamos calcular quantas seriam as combinações
se tratássemos as dezenas no lugar dos números.
De um a 48 temos cinco dezenas possíveis: os
números de um a nove pertencem à dezena zero,
de 10 a 19 à dezena 1, e assim por diante. Cada
dezena pode sair mais de uma vez. Como sorteamos seis elementos e só temos cinco possíveis fica
claro que pelo menos uma dezena aparecerá mais
de uma vez! Aplicando a fórmula de combinações
com repetição determinamos que temos apenas
210 resultados possíveis. Cada uma dessas 210
AULA ABERTA
DIVULGAÇÃO
PACCIOLI, que ensinou matemática
a Leonardo da Vinci, iniciou o estudo
das probabilidades em 1494
A história dos números no Ocidente começa em 1202 quando Leonardo
Pisano (atualmente conhecido como
Fibonacci) escreve Liber abaci (Livro
do ábaco), um livro extraordinário para
qualquer padrão. Em 1494 Luca Paccioli, outro matemático italiano, escreve
Summa de arithmetica, geometria e proporcionalità. Paccioli foi quem ensinou
matemática a Leonardo da Vinci, e no
seu livro propõe o enigma conhecido
como o problema dos pontos: “A e B
estão empenhados em um honesto jogo
de balla. Eles concordam em continuar
até que um deles vença seis rodadas. O
jogo é encerrado quando A vencia cinco, e B três rodadas. Como deveriam ser
divididas as apostas?”, Historicamente o início do
estudo da probabilidade é atribuído à Summa, pela
proposição do jogo de balla, pois marca o início da
análise matemática da probabilidade.
Girolamo Cardano (1501-1576), no seu tratado
sobre o jogo Liber de ludo aleae (Livro dos Jogos de
Azar), pode ter sido o primeiro a introduzir o lado estatístico da teoria das probabilidades. Descobriu que
o arremesso de dois dados produz, não onze (de 2 a
12), mas 36 combinações possíveis.
Por volta de 1650 o cavaleiro de Méré, que se
orgulhava de sua habilidade matemática e de sua
capacidade de calcular as vantagens nos cassinos,
propõe o velho problema dos pontos a Pascal. Pascal se corresponde com Fermat e após dois anos de
conversações cada um deles resolve o problema a
sua maneira. Pascal inovou usando o triângulo aritmético, enquanto Fermat voltou-se para
a álgebra pura. Do diálogo entre esses gigantes
nasce o núcleo matemático da Teoria das Probabilidades. Pascal e Fermat detiveram a chave de um
método sistemático de cálculo das probabilidades
de eventos futuros. Embora não tivessem dado a
volta completa, inseriram a chave na fechadura.
Jacob Bernoulli (1654-1705) descreve a Lei dos
Grandes Números (Ars conjectandi – 1713): “Em
uma amostragem a diferença entre a média real e a
observada diminuirá à medida que aumentar o número de amostras”. Como se sabe, J. Bernoulli determinou as probabilidades empiricamente e a posteriori.
Abraham de Moivre (1667-1754) estabelece
o conceito de desvio padrão em sua obra The
doctrine of chances – 1733. O ciclo da evolução
da rigorosa medição das probabilidades encerrase em 1760.
THE IMAGE BANK
combinações representa uma “maneira de jogar”,
ou seja, representam jogos com um mesmo padrão
de comportamento. A cada uma dessas maneiras
de combinar demos o nome de gabarito.
GABARITOS
Um gabarito tem uma probabilidade teórica que é dada
pelo quociente do seu número de combinações pelo total de combinações da loteria. Esse resultado é apresentado na tabela de probabilidade teórica dos gabaritos
com o auxílio de uma representação colorida das dezenas, conforme a convenção de cores (tabelas 1 e 2).
Fica claro, por essas tabelas, que existem gabaritos mais prováveis que outros. Assim, vemos que
jogos com todos os números de uma mesma dezena
têm probabilidade baixíssima de ocorrer, enquanto
aqueles que apresentam apenas um par de uma
mesma dezena são os mais prováveis.
Partindo dessa tabela e agrupando os gabaritos pela
sua cor inicial, obtemos um resultado interessante.
Os gabaritos que se iniciam com amarelo, seguido
de qualquer outra cor, representam cerca de 42% de
chances nessa loteria. Assim criamos uma nova tabela com as probabilidades de acordo com a formação
AULA ABERTA
inicial dos gabaritos. Nós a chamamos de probabilidade por start (tabela 3).
Classificamos também os gabaritos de acordo com a
quantidade de vezes que as cores se repetem em sua
formação (tabela 4).
Assim, o agrupamento dos gabaritos de acordo com
o seu tipo descrito produz a tabela de probabilidade
teórica por tipo (tabela 5).
As tabelas de start e tipo são bastante concisas e
trazem informações muito importantes:
• Os gabaritos que se iniciam com um amarelo
representam apenas cerca de 42% de chance.
• Existem apenas cinco gabaritos do tipo P (par
de uma cor), mas eles representam cerca de 14%
das possibilidades.
• Os gabaritos PP (dois pares de cores distintas)
formam o tipo mais frequente, com aproximadamente 38% de chance de ocorrência.
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS TEÓRICOS
COM OS REAIS
Um modelo matemático não tem validade se os dados reais não seguirem o comportamento esperado.
Assim, precisamos tabular os resultados reais para
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
31
AS LOTERIAS TÊM MILHÕES
de resultados possíveis, e o
caminho lógico está em tentar
organizar resultados em padrões
de comportamento
TABELA 1
CONVENÇÃO DE CORES
NOME DA DEZENA
01 02 03 04 05 06 07 08 09
ZERO
SIGLA
COR
AMARELO
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
UM
D0
D1
DOIS
D2
CINZA
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
TRÊS
D3
VERDE
QUATRO
D4
ROSA
40 41 42 43 44 45 46 47 48
AZUL-CLARO
TABELA 2
NÚMERO DO
GABARITO
...
...
GABARITO
COMBINAÇÕES
CÁLCULO (%)
1
364.500
2,97
2
364.500
2,97
3
364.500
2,97
4
324.000
2,64
5
324.000
2,64
6
182.250
1,49
7
182.250
1,49
8
182.250
1,49
9
182.250
1,49
10
182.250
1,49
11
182.250
1,49
12
164.025
1,34
13
164.025
1,34
18
162.000
1,32
209
84
0,0007
210
84
12.271.512
0,0007
100,00
Total de combinações
TABELA 3
START
O AUTOR
Renato Gianella, engenheiro civil
formado pela Escola de Engenharia
Mackenzie, turma de 1961, atuou no
campo de infraestrutura viária, pontes,
terraplenagem e pavimentação.
Nascido em São Manuel – estado de
São Paulo –, foi aluno dos maristas,
Colégio Arquidiocesano de São Paulo.
Além de engenharia e matemática,
Gianella tem interesse em história e
filosofia da ciência.
QUANTIDADE DE GABARITOS
PROBABILIDADE (%)
56
42,23
35
24,13
20
6,26
10
0,76
4
0,04
1
0,00
21
9,68
15
8,71
10
3,57
1
0,00
...
32
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
compará-los com os teóricos. A tabela básica é a tabela de extração, que apresenta todos os resultados
em blocos de 100 extrações. Os números sorteados
são mostrados sob a forma colorida com o número
do gabarito indicado na coluna correspondente ao
seu tipo. Por exemplo, o primeiro resultado ao lado
contém uma trinca de mesma cor (azul), assim o seu
número de gabarito (44) é indicado na coluna dos
tipos T. O cabeçalho da tabela fornece um resumo
das quantidades esperadas e dos fatos para cada um
dos tipos de gabarito (tabela 6).
Os resultados sumarizados por gabaritos, tipos e
starts são apresentados em tabelas que chamamos
de painéis de controle. Essas tabelas mostram claramente que os resultados reais seguem a média esperada para cada um deles (tabelas 7, 8 e 9).
MELHORE SEU JOGO
Para acertar os seis números é preciso acertar o gabarito sorteado. Assim, o primeiro passo para formular uma aposta é escolher o gabarito. As informações
que agora temos disponíveis nos permitem uma
análise racional do jogo, uma vez que, sob condições
de incerteza, a racionalidade e a medição são essenciais para a tomada de decisões, pois não devemos
rejeitar os números quando eles prometem mais precisão que a intuição.
Os principais pontos que devemos considerar
são: os gabaritos são pouco recorrentes. Os mais
fortes aparecem, em média, cerca de três vezes a
cada 100 extrações. Os 35 primeiros gabaritos representam um pouco mais de 50% das chances. Com
exceção dos cinco primeiros gabaritos, os demais
aparecem cerca de uma vez a cada 100 sorteios e é
pouco frequente que um deles apareça em extrações
muito próximas.
Os 175 gabaritos restantes, responsáveis
pela outra metade das chances, são muito pouco recorrentes individualmente. Assim, podemos
considerá-los como uma área de maior risco que
deve ser evitada.
Com esses pontos em mente, mais o conhecimento da distribuição dos gabaritos nos starts e tipos, podemos analisar as tabelas de extração e dos
painéis de controle para fazer um filtro, de forma a
selecionar os gabaritos em que iremos jogar.
A INDÚSTRIA DO JOGO
Dados de 2000 mostram que as vendas de loteria no mundo totalizaram quase US$ 130 bilhões.
Uma boa parte desse total, tipicamente mais de
um terço, é revertida para o Estado, sendo uma
AULA ABERTA
TABELA 4
EXEMPLO
TIPO
DESCRIÇÃO
Par amarelo
P
Par azul
P
Um par azul e um par verde
PP
Um par cinza e um par rosa
PP
Trinca amarela
T
Quadra cinza
Q
TIPO
DESCRIÇÃO
P
PP
PPP
Q
QP
S
T
TP
TT
V
Par de uma cor
Dois pares de cores distintas
Três pares de cores distintas
Quadras de uma cor
Quadra de uma cor e par de outra
Seis números de uma cor
Trinca de uma cor
Trinca de uma cor e par de outra
Duas trincas de cores distintas
Quina da mesma cor
TABELA 5
TIPO DE GABARITO
QUANTIDADE DE
GABARITOS
TOTAL DE COMBINAÇÕES DO TIPO
% DO TIPO EM RELAÇÃO AO TOTAL
PP
30
4.695.975
38,27
TP
60
2.498.040
20,35
T
20
1.852.800
15,10
P
5
1.741.500
14,19
PPP
10
703.485
5,73
Q
30
484.470
3,95
QP
20
145.152
1,18
TT
10
110.736
0,90
V
20
38.556
0,31
S
5
798
0,01
TOTAL
210
12.271.512
100,00
TABELA 6
EXTRAÇÕES: 901 ATÉ 963 (63 EXTRAÇÕES)
TIPO DO GABARITO
DATA
11/7/2001
EXTRAÇÃO CONCURSO
901
514
PP TP T
P PPP Q QP TT V
S
QUANTIDADE ESPERADA
24 13 10 9
4
2
1
1
0
0
QUANTIDADE DE FATOS
27 12 7 9
4
2
1
0
1
0
FAIXA
NÚMEROS SORTEADOS
2
02 12 14 17 30 45
NÚMERO DO GABARITO
44
14/7/2001
902
515
1
01 09 15 30 35 45 25
14/7/2001
903
515
2
01 09 11 37 41 45 34
18/7/2001
904
516
1
02 20 21 30 39 40 14
18/7/2001
905
516
2
14
21/7/2001
906
517
1
01 17
20/10/2001
959
543
2
05 10 18 20 26 37
24/10/2001
960
544
1
08 10 19 30 35 43 13
24/10/2001
961
544
2
01 13 14 21 34 45
27/10/2001
962
545
1
07 08 11 24 34 36
17
27/10/2001
963
545
2
15 22 29 30 32 45
11
21 32 40 43 44
50
5
23 39 43 48
...
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
33
6
1
TABELA 7
PAINEL DE CONTROLE DOS GABARITOS
REALIZADO APÓS 963
EXTRAÇÕES
NÚMERO DO
GABARITO
CÁLCULO
GABARITO
1
FATOS
QTDE.
ESPERADA
%
%
FATOS
2
2,9703
2,9703
28,6
28,6
3,74
4,05
3
2,9703
28,6
2,91
4
2,6403
5
2,6403
6
25,4
2,80
25,4
2,49
7
1,4851
1,4851
8
1,4851
9
1,4851
14,3
14,3
1,56
1,14
1,14
10
1,4851
14,3
14,3
11
1,4851
14,3
1,35
1,66
2,49
4
3
3
2
3
2
3
3
27
24
1
3
1
1
2
3
15
1
11
11
1
13
2
16
24
4
2
2
3
1
2
2
1
1
2
PAINEL DE CONTROLE DOS STARTS
TABELA 8
REALIZADO APÓS
963 EXTRAÇÕES
START
CÁLCULOS %
% FATOS
QUANTIDADE
ESPERADA
FATOS POR BLOCO DE
100 EXTRAÇÕES
FATOS
INÍCIO: 701 INÍCIO: 801 INÍCIO: 901
FIM: 800 FIM: 900 FIM: 963
42,23
24,13
43,09
407
415
23,26
232
6,26
5,30
60
224
51
0,76
0,04
0,62
7
6
0,00
0
0,00
0,00
0
0
0
9,68
8,71
9,45
93
91
13
7
8
8,93
84
12
6
7
3,57
4,78
34
86
46
7
6
3
0,69
0,06
0,42
7
4
1
0,00
1
0,00
0,00
0
0
0
0,95
1,42
1,66
9
16
3
0,83
14
0,95
1,14
9
8
11
1
0,29
0,04
0,10
3
1
0,10
0
0,00
0,00
0
1
0
PARA CONHECER MAIS
Statistics – A first course. John E.
Freund e Benjamin M. Perles. Prentice
Hall, 1999.
Análise combinatória, probabilidades e estatística. Fernando Trotta.
Editora Sciprione, 1998.
Desafio aos deuses. Peter L. Bernstein. A fascinante história do risco,
Campus, 1997.
0,01
0,05
0,00
0
0
0,00
0
0,08
0,10
1
0
1
Probabilidade aplicações à estatística. Paul L.Meyer. LTC, 1983.
0,06
0,02
0,10
1
1
0
Introdução à teoria das probabilidades e suas aplicações. William
Feller. Edgard Blücher, 1976.
0,00
0,00
0
1
0
0,00
0,00
0
0
34
901
90
86
TOTAL DOS GABARITOS DE 1,4851%
39
28
801
FIM: 900 FIM: 963
51
51
TOTAL DOS GABARITOS DE 2,6403%
36
701
FIM: 800
103
86
TOTAL DOS GABARITOS DE 2,9703%
FATOS POR BLOCO DE
100 EXTRAÇÕES
INÍCIO:
INÍCIO:
INÍCIO:
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
0,10
38
16
42
29
26
15
8
5
1
1
3
2
1
1
1
AULA ABERTA
TABELA 9
PAINEL DE CONTROLE DOS TIPOS
FATOS POR BLOCO DE
100 EXTRAÇÕES
REALIZADO APÓS
963 EXTRAÇÕES
TIPO
PP
TP
T
P
PPP
Q
QP
TT
V
S
CÁLCULO
%
% FATOS
QTDE.
ESPERADA
FATOS
38,27
39,56
369
381
20,36
21,29
196
15,10
14,19
13,60
145
205
131
15,99
137
5,73
4,88
55
3,95
2,91
DIVULGAÇÃO
701
FIM:800
34
24
INÍCIO:
801
FIM:900
43
25
7
154
12
13
9
7
5
4
38
47
28
3
2
2
1
0,93
11
0,90
0,52
9
0,31
0,31
3
5
3
0,01
0,00
0
0
NA P
901
FIM:963
27
12
12
9
DE
ATIVIDÁA
G. 58
INÍCIO:
19
1,18
importante fonte de financiamento para atividades
de cunho eminentemente social e cultural.
Em 2001, segundo a Caixa Econômica Federal,
as loterias brasileiras destinaram R$ 1,3 bilhão para
programas e fundos sociais, como o Financiamento
Estudantil (Fies), totalmente custeado com dinheiro
das apostas. A arrecadação bateu o recorde histórico
de R$ 2,8 bilhões. Parece muito, mas significa menos
do que 1% do total obtido no mundo.
A Califórnia, nos Estados Unidos, já destinou,
desde 1985, mais de US$ 13 bilhões para os programas de educação pública através de sua loteria.
Só a Inglaterra movimentou US$ 6,4 bilhões entre
2000 e 2001. Nesse país os dividendos oriundos das
loterias são destinados às chamadas “boas causas”,
que incluem programas socioculturais. O Museu Britânico, por exemplo, teve sua recente reforma custeada dessa forma.
INÍCIO:
ÃO DE
SUGEST
S
1
1
puramente pelo acaso. Essa ciência está muito longe
de não ter aplicações práticas, como fica evidente
pelas experiências efetuadas em grandes laboratórios, pela existência de companhias de seguros altamente respeitáveis e pela logística das empresas de
grande porte e da guerra”.
Peter L. Bernstein, em seu Desafio aos deuses, pergunta: “O que distingue os milhares de anos da história do que consideramos os tempos modernos? A
resposta transcende em muito o progresso da ciência, da tecnologia, do capitalismo e da democracia.
A ideia revolucionária que define a fronteira entre os
tempos modernos e o passado é domínio do risco”.
Por tudo isso, esperamos que o modelo
apresentado, por sua simplicidade e exatidão,
possa vir a ser uma ferramenta utilizável, lógica
e satisfatória para o estudo do movimento das
coisas do mundo.
CONCLUSÃO
A organização dos espaços amostrais das loterias sob
forma dos gabaritos traz uma luz sobre o maravilhoso
movimento aleatório dos sorteios. Podemos agora ver
uma ordem onde aparentemente só havia o caos. Temos assim um benefício para todos aqueles que hoje
jogam totalmente no escuro nas loterias de mundo.
Mais uma vez, podemos justificar nossa posição com
palavras como as de Howard Eves, em Introdução
à matemática, quando ele diz ser “impressionante,
e mesmo algo surpreendente, que os matemáticos
tenham sido capazes de desenvolver uma ciência (a
teoria matemática das probabilidades) que estabelece leis racionais para reger situações determinadas
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
35
EM 2001, SEGUNDO A CAIXA
ECONÔMICA FEDERAL, as loterias
brasileiras destinaram R$ 1,3 bilhão
para programas e fundos sociais,
como o Financiamento Estudantil,
custeado com dinheiro das apostas
BIOLOGIA
A
VIDA DUPLA
DO ATP
Fonte essencial de energia dentro das células, a molécula
de ATP também transporta mensagens muito importantes
entre elas. Esse papel duplo sugere novas ideias para o
combate a doenças
Por Baljit S. Khakh e Geoffrey Burnstock
U
PURINA
Base nitrogenada, também
conhecida como base púrica
(adenina e guanina), presente
nos ácidos nucleicos e em
biomoléculas importantes
como ATP, CoenzimaA,
NADH (nicotinamida adenina
dinucleotídeo) entre outras.
DESMASCARADO DUAS VEZES
Quando o ATP foi descoberto em 1929, pesquisadores em todo o mundo buscavam a evasiva fonte de energia das células. Em conclusões quase simultâneas, Karl Lohmann, trabalhando com Otto Meyerhof, Nobel de
1922 do Instituto Kaiser Guilherme de Pesquisa Médica em Heidelberg, e Cyrus H. Fiske, com seu aluno de
graduação Yellapragada SubbaRow, da Harvard Medical School, mostraram que as atividades intracelulares
que permitem a contração das células musculares dependiam de uma molécula feita de uma purina – a
36
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
KEN EWARD
CONCEITO
m dos primeiros e mais duradouros conceitos ensinados à maioria dos alunos nas aulas de
biologia é que todas as células vivas usam uma pequena molécula chamada adenosina trifosfato (ATP) como combustível. Essa reserva universal de energia conduz as reações biológicas
que permitem às células funcionarem e à vida florescer, fazendo do ATP um componente
crucial no mundo biológico. Mas poucos sabem que a molécula, talvez a mais produzida e
consumida no corpo humano, tem também uma função completamente separada, mas não menos
essencial, do lado de fora das células. Uma longa série de descobertas demonstrou ser o ATP uma importante molécula sinalizadora que permite a comunicação entre as células e os tecidos pelo corpo. Na prática, o
combustível universal serve também como uma linguagem universal.
Quando se sugeriu a função dupla do ATP, há aproximadamente 50 anos, a ideia foi recebida com
considerável ceticismo. Mas uma avalanche de descobertas nos últimos 15 anos detalhou como ele age do
lado de fora das células e atua no desenvolvimento e na operação diária de órgãos e tecidos. Como está em
todos os lugares, suas ações sinalizadoras têm uma influência fisiológica abrangente e única, oferecendo
oportunidades incomuns para melhorar a saúde humana. Laboratórios em todo o mundo agora correm para
transformar essas descobertas em terapias.
CONCEITO
TECIDO
MUSCULAR LISO
Tecido de contração
involuntária e lenta, formado
por células fusiformes e
mononucleadas, presente
na parede de órgãos como
os que compõem o trato
gastrointestinal, bexiga e útero.
HYPERLINK
ACETILCOLINA
adenosina, uma combinação da base adenina com um açúcar – e
três fosfatos. Em 1935, Katashi Makino, do Hospital Dailen, na
Manchúria, propôs uma estrutura para a molécula, confirmada dez
anos depois por Basil Lythgoe e Alexander R. Todd, do Laboratório
Químico da University of Cambridge.
Durante esse período, ninguém previu um papel para a molécula
fora da célula. E foi assim até 1962, quando um dos autores (Burnstock) ainda era um jovem neurofisiologista da University of Melbourne, na Austrália, estudando os nervos que
controlam o tecido muscular liso. No curso da pesquisa dos sinais emitidos pelo sistema nervoso autônomo (que controla funções musculares básicas, como contrações do intestino e da bexiga), viu evidências
de sinais neurais que não envolviam os neurotransmissores químicos tradicionais, a acetilcolina e
a noradrenalina. Intrigado por dados publicados em 1959 por Pamela Holton, do Cambridge Physiological
Laboratory, sugerindo que nervos sensoriais liberavam moléculas de ATP, Burnstock decidiu determinar se o
ATP poderia ser responsável pela transmissão de sinais entre os nervos motores e os músculos. Por meio de
uma série de experiências, nas quais aplicou substâncias químicas para bloquear as transmissões contínuas
de sinais dos neurotransmissores clássicos aos músculos lisos, ele conseguiu demonstrar que qualquer sinalização contínua dos nervos para os músculos tinha de ser levada pelo ATP. Seguindo essa pista por mais de
uma década, Burnstock se sentiu confiante para propor, em 1972, a existência de “nervos purinérgicos” que
liberam o ATP como neurotransmissor.
Os neurônios geram impulsos elétricos que viajam por todo o comprimento neural mas não cruzam o
pequeno vão entre eles, conhecido como fenda sináptica, ou o espaço entre eles e os músculos. A mensagem é encaminhada de célula a célula por transmissores químicos, como a acetilcolina, o glutamato,
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
37
Atua como neurotransmissor
inibitório ou excitatório de
acordo com a região de ação.
Na musculatura controlada pelo
sistema nervoso autônomo,
promove ação excitatória que
culmina com a contração dos
músculos lisos. Nos tecidos
musculares controlados pelo
sistema nervoso central e no
coração, atua inibindo a célula
pós-sináptica, com relaxamento
muscular e diminuição da
frequência cardíaca.
CONCEITO
NEUROTRANSMISSORES
Substâncias químicas produzidas
pelas células nervosas e liberadas
nas fendas sinápticas (espaços
entre dois neurônios) que
possibilitam a propagação do
impulso nervoso.
O ATP DENTRO DAS CÉLULAS...
Os estudantes aprendem que a pequena molécula adenosina trifosfato (ATP) é uma
importante fonte de energia para a célula; ela abastece as atividades da maquinaria
molecular que permite à célula funcionar e florescer (abaixo). Mas nem todo ATP
intracelular é usado nos processos internos. Células de todos os tipos também liberam
ATP para enviar mensagens a células vizinhas (direita).
CÉLULA LIBERANDO ATP
Vesículas
Adenosina trifosfato (ATP)
Neurotransmissor
ATP
H+
ATP
Adenosina
1
Fosfato
Energia presa
nas ligações
CÉLULA
Mitocôndria
2
ATP
Fosfato
liberado
ATP
Energia
liberada
3
ADP
Núcleo
4
HYPERLINK
DOPAMINA
Neurotransmissor estimulante
do sistema nervoso central
precursor da síntese de
adrenalina e noradrenalina.
CONCEITO
RECEPTORES DE ATP
Também denominados receptores
purinérgicos. São proteínas ou
glicoproteínas presentes na
membrana plasmática, que
se ligam especificamente ao
neurotransmissor ATP ou seus subprodutos (ADP e adenosina).
▲ Uma molécula de ATP armazena
energia nas ligações entre seus três
fosfatos. Eles se ligam à adenosina, uma
molécula da classe das “purinas”.
W As células produzem ATP
continuamente em suas mitocôndrias, a
partir de matérias-primas tão básicas
quanto prótons (H +) derivados da glicose
que passou por diversos estágios de
processamento. Dentro da mitocôndria 1,
os prótons emprestam a energia
necessária à adição de um fosfato à
adenosina difosfatada (ADP); o ATP
resultante é levado ao citoplasma 2.
Atividades celulares como a fabricação de
proteínas tiram energia das moléculas de
ATP quando o último fosfato é liberado 3.
O ADP e os fosfatos livres são novamente
transformados em ATP 4.
a dopamina e outros, liberados pelo neurônio.
Esses transmissores cruzam a fenda e se ligam a
proteínas receptoras na célula pós-sináptica, fazendo com que ela passe por uma série de mudanças
internas que alteram sua atividade; neurônios receptores podem disparar seus próprios impulsos, e
as células musculares, contrair-se ou relaxar. Assim,
é possível uma mensagem ser transmitida de neurônio a neurônio por uma série alternada de impulsos elétricos e descargas químicas.
Sempre se acreditou que cada neurônio emitisse apenas um tipo de neurotransmissor: os que
liberavam a acetilcolina foram descritos como colinérgicos; os que liberavam dopamina, como dopaminérgicos, e assim por diante. O conceito de
Burnstock de neurônios purinérgicos se baseava
não apenas na própria observação naquele ponto,
mas também no início do trabalho de uma série de
alunos e colaboradores notáveis, como Max Bennett, Graeme Campbell, David Satchell, Mollie Holman e Mike Rand, das universidades de Melbourne
e Londres.
38
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
ADP
ATP
QUEBRA
ENZIMÁTICA
Receptor
P2Y
Receptor
P2X
Apesar da abundância de dados mostrando
a liberação de ATP dos neurônios para os tecidos
musculares, intestinais e císticos, muitos neurofisiologistas continuaram céticos quanto à existência de
nervos que liberassem o ATP como mensageiro, em
grande parte porque achavam improvável que uma
substância onipresente no organismo pudesse desempenhar um papel tão específico. Além disso, para
funcionar, uma molécula sinalizadora deve encontrar
um receptor adequado na célula destinatária. O primeiro receptor para um neurotransmissor foi isolado
apenas em 1970, abrindo-se então a possibilidade
de investigar os receptores de ATP.
Muito antes de encontrá-los, no entanto, vários
pesquisadores continuaram a usar métodos farmacológicos para examinar como o ATP liberado pelos
neurônios levava mensagens aos músculos e outras
células do corpo. Com base nesse trabalho, Burnstock sugeriu em 1978 existirem famílias separadas
de receptores de ATP (que chamou de receptores
P2) e para seu subproduto final, a adenosina (receptores P1). Estudos posteriores mostraram que a
AULA ABERTA
PRECISION GRAPHICS
Fosfato
...E FORA DELAS
AMP
Adenosina
Receptor
P1
CÉLULA RECEPTORA
JOHN PHILIPS GETTY IMAGES (SZENT GYORGY); CORTESIA DE GEOFFREY BURNSTOCK
(HOLMAN E BURNSTOCK); EXTRAÍDO DE “CRYSTAL STRUCTURE OF THE ATP-GATED P2X4ION
CHENNEL IN THE CLOSED STATE”, POR TOSHIMITSU KAWATE, JENNIFER CARLISLE MICHEL,
WILLIAM T. BIRDSONG E ERIC GOUAUX, EM NATURE, VOL. 460, 30/07/2009. PUBLICADO
COM PERMISSÃO DE MACMILLAN PUBLISHERS LTD (CRISTAIS DE ATP)
O ATP torna-se um sinal quando um neurônio o libera de
vesículas 1 junto com moléculas neurotransmissoras;
muitas células não neurais também o liberam usando
vesículas ou mecanismos similares. Enzimas logo
começam a quebrar o ATP 2, removendo os fosfatos
para produzir, na sequência, ADP, adenosina
monofosfatada (AMP) e adenosina. O ATP e seus
subprodutos levam mensagens ao se ligarem a
receptores específicos nas células 3. Dois tipos distintos
de receptores, chamados P2X e P2Y, reconhecem o ATP.
Os últimos reconhecem também o ADP; o AMP e a
adenosina se ligam a receptores P1. Com a degradação
do ATP, os sinais transmitidos por seus subprodutos
podem aumentar ou diminuir seus efeitos; a adenosina,
por exemplo, pode se ligar a receptores P1 na célula
receptora, suprimindo a liberação de ATP.
ativação dos receptores P2 pelo ATP poderia produzir efeitos celulares diferentes. Isso levou Burnstock
e seu colaborador Charles Kennedy a antecipar a
existência dos subtipos dos receptores P2, que eles
chamaram P2X e P2Y.
Ainda assim, a ideia de nervos que liberavam
ATP como neurotransmissor continuou controversa e foi descartada por muitos anos. Na década de 90, no entanto, surgiram ferramentas
moleculares que permitiram a muitos grupos
de pesquisadores isolar os receptores de ATP e
explorar seus efeitos fascinantes nas células do
sistema nervoso e dos demais.
INTERAÇÃO E DINÂMICA
O início da década de 90 viu o passo inicial do Projeto Genoma Humano, abrindo uma era prolífica na
descoberta de genes que codificam proteínas importantes no corpo humano. Havia vários deles para
os receptores de ATP, o que permitiu aos cientistas
localizar os últimos em diferentes tipos de células.
Os estudos da transmissão de sinais pelo ATP enAULA ABERTA
traram em uma nova e excitante fase. Tentativas de
caracterizar a estrutura molecular dos receptores de
purina provaram a existência de uma grande família
de receptores e identificaram alguns canais e enzimas na superfície das células que participam da
transmissão de sinais via ATP.
Como previsto, duas amplas classes de receptores foram identificadas, mas o trabalho também revelou muito mais subtipos de receptores do que se
esperava dentro delas. Essa diversidade significava
que drogas altamente seletivas poderiam ser usadas para “desligar” esses receptores, modulando os
sinais transmitidos pelo ATP apenas em tecidos ou
tipos de células específicos – uma ideia que está
dando frutos hoje (ver quadro na pág. 40).
Após o isolamento inicial dos receptores de ATP,
vários pesquisadores mostraram que as duas classes
principais operam de maneiras significativamente
diferentes. Os receptores P2X pertencem a uma “superfamília” de canais iônicos seletivamente permeáveis aos transmissores. Um dos autores (Khakh),
com outros pesquisadores, mostrou que, quando
ligados ao ATP, os receptores P2X literalmente se
abrem para formar um canal que permite a entrada
de sódio e grandes quantidades de íons de cálcio na
célula. Os receptores P2Y, ao contrário, não abrem
da mesma forma, mas o ATP ligado a sua superfície
extracelular inicia uma cascata de interações moleculares dentro das células que resulta na liberação
dos suprimentos internos de cálcio. Em ambos os
casos, o cálcio pode iniciar eventos moleculares que
alteram o comportamento da célula.
Apesar de o ATP ficar na fenda sináptica por
pouco tempo, os efeitos celulares da ativação do
receptor podem ser curtos em alguns casos (durando milissegundos), mas duradouros em outros – às vezes, anos. Uma enxurrada de íons de
cálcio entrando pelos canais P2X, por exemplo,
pode levar a célula a liberar outros transmissores, como Khakh mostrou no tecido cerebral, ou o
cálcio liberado pode alterar a atividade dos genes
envolvidos na proliferação das células, causando
mudanças nos tecidos com consequências para
toda a vida. Mesmo com uma passagem tão efêmera, a presença das moléculas de ATP no espaço intercelular teria efeitos bastante duradouros.
Os mecanismos da transmissão de sinais pelo
ATP se tornam ainda mais fascinantes quando
suas interações com os outros sistemas de transmissão extracelular de sinais são levadas em conta. Uma grande família de enzimas conhecidas
como ectoATPases fica na superfície da maioria
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
39
TRANSMISSÃO
PELO ATP: UMA
BREVE HISTÓRIA
1929 O ATP é descoberto como a fonte
de energia do tecido muscular.
1929 Albert SzentGyörgyi descobre que as
purinas (a família
química do ATP) têm
efeitos potentes no
coração. X
Albert
Szent-Györgyi
1945 Confirmada a estrutura do ATP.
1959 Pamela Holton demonstra a
liberação de ATP pelos nervos sensoriais.
1962 Geoffrey Burnstock demonstra a
transmissão de mensagens dos neurônios
para os músculos por um novo neurotransmissor. T
Mollie Holman
e Burnstock, 19
62
1972 Burnstock propõe a existência de
nervos que enviam sinais por meio do ATP.
1976 Burnstock sugere que o ATP atua
como um cotransmissor com outros
neurotransmissores.
1993-1994 Os receptores P2X e P2Y são
isolados das células.
1998 Clopidogrel, droga que age nos
receptores P2Y das plaquetas, é introduzido para evitar a formação de coágulos
nos vasos
sanguíneos.
2009 A estrutura
em forma de cristal
de um receptor P2X
é revelada, o que
deve ajudar na
descoberta de
novas drogas. X
Receptor
P 2X 4
UM SINAL, MUITAS MENSAGENS
A atividade de transmissão de sinais pelo ATP foi detectada pela primeira vez entre células nervosas e tecido muscular, mas hoje se sabe
que ele opera em uma grande variedade de células pelo corpo. Exemplos selecionados do sistema cardiovascular ilustram como os
efeitos do ATP podem ser diferentes em sua natureza e duração.
TIPOS DE RECEPTORES
Os receptores celulares de ATP têm duas formas. O
receptor P2X é um canal que se abre quando o ATP se
liga a sua parte externa, permitindo que íons de
cálcio e sódio invadam a célula. Quando uma molécula se liga a um P2Y, ele inicia uma cascata de sinais
internos que libera as reservas interiores de íons de
cálcio. Em ambos os casos, o aumento da quantidade
de cálcio pode levar a eventos de curta duração,
como a contração muscular. A ativação do P2Y pode
iniciar mais interações moleculares e atividade
genética que leva a efeitos de longo prazo, como a
proliferação das células.
Íon de cálcio
EFEITOS DO ATP NOS VASOS
SANGUÍNEOS
A Contração X
As células do sistema nervoso
simpático liberam ATP junto com o
neurotransmissor noradrenalina. O
ATP se liga aos receptores nas
células musculares que formam as
paredes dos vasos, causando sua
rápida contração.
Células epiteliais sob
tensão liberam ATP
Íon de sódio
Células
musculares
Nervo
ATP
Vaso se
contrai
Vaso sanguíneo
O ATP se liga ao receptor P2Y
nas células epiteliais próximas
ATP
Canal
P2X
Nervo libera ATP e
noradrenalina
ATP se liga ao receptor
P2X na célula muscular
ATP
B Dilatação W
Mudanças na corrente sanguínea produzem
uma “tensão de cisalhamento” nas células
epiteliais que revestem as paredes dos vasos,
levando-as a liberar ATP, que ativa os
receptores nas células epiteliais próximas.
Elas respondem liberando óxido nítrico, que
faz os vasos relaxarem.
Receptor
P2Y
Células danificadas
vazam ATP
Efeitos de
curto prazo
Sinais em
cascata
Plaqueta
Lesão
Células epiteliais
Efeitos de
longo prazo
DNA
Vaso relaxa
Reserva de íons
de cálcio
CÉLULA RECEPTORA
HYPERLINK
NORADRENALINA
Neurotransmissor
responsável pela
manutenção da pressão
arterial normal no organismo
e precursor da adrenalina.
É uma das substâncias que
mais influenciam no humor,
ansiedade e sono.
C Coagulação do sangue X
O ATP que vaza das células danificadas em uma lesão é
quebrado em ADP; ele se liga a receptores nas
plaquetas, que respondem se agregando para formar
um coágulo sanguíneo que fecha a ferida.
das células, onde elas rapidamente retiram os
fosfatos do ATP, um por um – sequencialmente
transformando uma molécula de ATP em adenosina difosfato (ADP), adenosina monofosfato
(AMP) e finalmente adenosina sozinha. Cada um
dos subprodutos da quebra do ATP pode ter um
efeito próprio em uma célula – como quando a
adenosina se liga aos receptores P1.
Fusao Kato, da Faculdade de medicina da Universidade Jikei, em Tóquio, mostrou, por exemplo,
que o ATP e a adenosina agem em conjunto na
rede neuronal do cérebro responsável por funções
básicas do corpo, como respiração, ritmo cardíaco
e ação gastrointestinal. No entanto, há outras situações em que o ATP e a adenosina se opõem, como
durante a transmissão entre neurônios, na qual a
adenosina pode impedir um deles de liberar ATP
na fenda sináptica. Os efeitos correlatos do ATP, de
40
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
ADP se liga a
receptores P2Y
nas plaquetas
Coágulo se forma
para fechar a ferida
seus componentes e das ectoATPases extracelulares
podem, então, ser vistos como uma cadeia de sinalização autorregulável em várias circunstâncias.
Não são apenas os subprodutos da quebra
do ATP que influenciam seus efeitos nas células.
No sistema nervoso, age em conjunto com outros
neurotransmissores, como um cotransmissor. A descoberta desse fenômeno em 1976 por Burnstock
ajudou a rever a teoria então consolidada de que
qualquer neurônio poderia sintetizar, armazenar e
liberar apenas um tipo de neurotransmissor. Hoje,
um conjunto substancial de evidências mostra que
o ATP é tipicamente liberado junto com os neurotransmissores clássicos, como a noradrenalina
ou a acetilcolina. Apesar de a cotransmissão do ATP
ser a primeira a ter sido proposta e provada, o fenômeno dos neurônios que liberam mais de um tipo
de transmissores ficou comprovado, como a secreAULA ABERTA
PRECISION GRAPHICS
Núcleo
Veia
D
Artéria
B
C
Coração
Ferimento
Células proliferam
Tecido danificado
libera ATP
ATP se liga a
receptores P2Y e P1
nas células epiteliais
e musculares
Artéria
D Proliferação celular S
Após a cirurgia para liberar uma artéria parcialmente bloqueada, o ATP
liberado pelo tecido danificado se liga a receptores nas células epiteliais
e musculares, induzindo-as a se multiplicar. O resultado pode ser um
duradouro reestreitamento da artéria chamado restenose.
ção de GABA com glicina, dopamina com serotonina e acetilcolina com glutamato. A cotransmissão
é, portanto, outro exemplo de como os estudos da
transmissão de sinais pelo ATP revelaram princípios
fisiológicos mais gerais, bem como moldaram e
guiaram a pesquisa em outros campos.
ATP NA SAÚDE E NA DOENÇA
À luz do papel ocupado pelo ATP na transmissão de
sinais entre as células nervosas, não surpreende que
ele tenha papel importante no funcionamento dos
cinco sentidos. No olho, por exemplo, os receptores
de ATP das células nervosas da retina influenciam
as respostas celulares à informação recebida dos
cones e bastonetes, os detectores de luz. Os nervos da retina, por sua vez, enviam ATP e acetilcolina
como cotransmissores para levar suas informações
aos centros de processamento sensorial no cérebro.
AULA ABERTA
CORTESIA DE VAHRI BEAUMONT (KHAKH); CORTESIA DE GEOFFREY BURNSTOCK (BURNSTOCK); CORTESIA DE M. J. GRIMOSN E L. R. BLANTON TEXAS TECH UNIVERSITY (MOFO)
A
Além dessa função comum do ATP, vários grupos
de pesquisa mostraram que a transmissão de sinais
pelo ATP em um ponto-chave durante a formação
do olho do embrião pode ter efeitos que duram por
toda a vida. Nicholas Dale, da University of Warwick,
na Inglaterra, e colegas mostraram que a liberação
de ATP em um momento crítico no embrião é o sinal
para o início do desenvolvimento dos olhos.
A liberação de ATP durante a gestação é fundamental para a formação da cóclea, o órgão responsável pela audição, e a transmissão de sinais pelo
ATP continua a ser crucial no funcionamento do
ouvido interno dos adultos. Cerca de 50 mil células
ciliadas – os neurônios que captam o som no ouvido interno – revestem a cóclea humana, e cerca
de metade delas apresentam receptores de ATP, que
comprovadamente reduzem a atividade neuronal
em algumas circunstâncias. Além disso, as papilas
gustativas (as terminações nervosas sensoriais da
língua) têm receptores P2X que medeiam o sabor.
Em um estudo particularmente bem elaborado, Sue
C. Kinnamon e seus colegas da Colorado State University demonstraram que o ATP é um transmissor
vital entre as células gustativas e os nervos correspondentes e que ratos desprovidos dos subtipos
de receptores P2X2 e P2X3 não conseguem sentir
sabores. Curiosamente, esses receptores presentes
nas papilas gustativas são os mesmos que atuam
em certos tipos de transmissão de sinais de dor. Por
décadas, os cientistas sabiam que a introdução de
ATP na pele causa dor. Stephen B. McMahon e seus
colegas das escolas londrinas de biomedicina Guy’s,
King’s e St. Thomas mostraram que a dor é causada
pela ativação dos receptores de ATP P2X3 nas terminações nervosas da pele que medeiam respostas
ao toque e à dor. Outra forma de dor, associada aos
danos aos nervos, é chamada dor neuropática
e envolve o ATP por uma rota diferente. Estudos engenhosos de Kazuhide Inoue, da Universidade de
Kyushu, no Japão, e Michael Salter, da University of
Toronto, mostram que um passo importante no desenvolvimento desse tipo de dor envolve a ativação
dos receptores de ATP das células imunológicas da
coluna, chamadas microgliócitos, que, por sua vez,
liberam moléculas que irritam as fibras nervosas,
causando dor crônica.
Com base nas novas descobertas do papel do
ATP como neurotransmissor, várias empresas farmacêuticas veem agora os receptores P2X como
novos alvos de drogas para tratar a dor neuropática e a dor causada por inflamações. E a dor é
apenas um dos aspectos da saúde humana a se
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
41
OS AUTORES
Baljit S. Khakh é professor-assistente de
fisiologia e neurobiologia na David Geffen
School of Medicine da University of California
em Los Angeles. Ele desenvolveu novas
ferramentas, como receptores modificados
de ATP que podem ser monitorados pela luz,
para descobrir como as células o detectam
e respondem a ele. Geoffrey Burnstock,
o primeiro a mostrar que o ATP age como
uma molécula transmissora de sinais,
foi o responsável pelo departamento de
anatomia e biologia de desenvolvimento
da University College London por 22 anos,
sendo hoje presidente do Centro Autônomo
de Neurociência da Royal Free and University
College Medical School em Londres. Ele
ganhou vários prêmios e honrarias. Burnstock
e Khakh se conheceram em 1994 em uma
cafeteria em Viena, onde conversaram sobre
o ATP comendo strudel de maçã.
HYPERLINK
DOR
NEUROPÁTICA
Sensação dolorosa que pode
acometer diversas partes do
corpo, estando associada
a doenças relacionadas ao
sistema nervoso central,
como nos nervos periféricos,
na medula espinhal ou no
cérebro. Essa dor pode ser
consequência de doenças
degenerativas que levam à
compressão ou lesões no
nível da coluna.
Como neurotransmissor, o ATP está diretamente envolvido na função cerebral, na percepção sensorial e no controle dos músculos e órgãos pelo
sistema nervoso. Quando é liberado
por células não neurais, costuma iniciar tarefas de proteção, como a construção de ossos e proliferação celular.
Abaixo estão algumas áreas em que
há esforços para entender e explorar
as várias funções do ATP.
Medula
espinhal
Nervos
CÉREBRO: O ATP modula a comunicação
entre os neurônios e entre eles e as células
de suporte chamadas glia. Os sinais transmitidos pelo ATP e seu subproduto, a adenosina, estão envolvidos no sono, na memória, no aprendizado, no movimento e
em outras atividades cerebrais, e o excesso
de sinais pode ter relação com a epilepsia
e alguns distúrbios psicológicos. O ATP
também estimula o desenvolvimento de
tecidos e o reparo pós-traumático, mas
pode promover a morte celular em doenças neurodegenerativas.
Coração
Intestinos
ÓRGÃOS SENSORIAIS E CAMINHOS DE
DOR: O ATP regula, e em alguns casos carrega, a informação que flui dos sensores
nos olhos, orelhas, nariz e língua para o cérebro. Nervos sensíveis à dor também
usam a molécula para transmitir sinais
para a espinha.
Bexiga
CORAÇÃO: O ATP liberado junto com a noradrenalina por nervos autônomos estimula a contração dos músculos cardíacos. A
disfunção nessa sinalização causa arritmia
e alterações de pressão sanguínea.
Pênis
OUTROS ÓRGÃOS: As contrações intestinais normais e as secreções enzimáticas
durante a digestão são fortemente influenciadas pelo ATP, que leva sinais dos
nervos das vísceras. O controle e as contrações da bexiga também são regulados
por ele, e a ereção e o relaxamento do pênis requerem sinais de ATP dos nervos
para os músculos lisos e para as células
epiteliais, que, por sua vez, liberam o relaxante muscular óxido nítrico.
Ossos
OSSOS: A ativação dos receptores de ATP
estimula as células que criam ossos e reprime as que os destroem.
PELE: Os receptores de ATP medeiam a
renovação celular da pele na regeneração normal, na cicatrização de ferimentos e possivelmente nas doenças de proliferação celular como a psoríase e a
esclerodermia.
Pele
SISTEMA IMUNITÁRIO: O ATP liberado pelos tecidos lesionados leva as células imunológicas a provocar inflamação, uma resposta que também pode causar dor. A inflamação excessiva e prolongada pode danificar o tecido, como na artrite reumatoide.
A transmissão de sinais pelo ATP também
ajuda as células imunológicas a matar células infectadas por bactérias.
42
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
SCIEN
beneficiar em pouco tempo das terapias voltadas
ao ATP e seus receptores.
Pessoas com problemas cardíacos e circulatórios estão entre os que se beneficiarão das futuras
drogas que poderão agir sobre os receptores de
ATP. A razão fica clara quando vemos os eventos
que se seguem a um ferimento. As células afetadas ou fisicamente danificadas podem liberar ou
derramar ATP no espaço extracelular. Nessas situações, a transmissão de sinais pelo ATP resulta em
respostas de proteção e cura, incluindo as plaquetas, células do sangue responsáveis pela fomação
de coágulo para parar o sangramento de uma
ferida. As plaquetas têm o receptor P2Y12, e sua
ativação pelo ATP extracelular as induz a transformações que levam à formação do coágulo. É
claro que esse processo também contribui para a
formação de coágulos nos vasos, que causam os
ataques cardíacos e derrames. Uma droga “arrasaquarteirão”, o clopidogrel, funciona bloqueando o
receptor P2Y12 das plaquetas, evitando que o ATP
promova a coagulação. Várias drogas que funcionam de modos parecidos também estão em testes
clínicos avançados para doenças coronarianas.
Uma área terapêutica igualmente promissora é
o aparelho digestivo. James J. Galligan, da Michigan State University, e outros demonstraram que o
ATP enviado pelo sistema nervoso intestinal para a
parede do intestino atua nos receptores P2X e P2Y
controlando as contrações rítmicas que empurram
a comida pelo trato digestivo. Enquanto isso, o ATP
que se liga aos receptores P2Y nas células que revestem a superfície interna do intestino estimula
a liberação de enzimas digestivas. Os agentes que
atuam nesses receptores para modular essas funções estão sendo avidamente procurados pelas empresas farmacêuticas como potenciais tratamentos
para a síndrome do cólon irritado e sua forma mais
severa, a doença de Crohn.
O envolvimento do ATP no funcionamento
sadio de outros órgãos e tecidos faz dele um
possível medicamento para uma longa lista de
doenças, como as renais, ósseas, císticas, cutâneas e até neurológicas e psiquiátricas. Mais que
isso, pode ser uma das ferramentas naturais do
corpo contra o câncer. Eliezer Rapaport, quando
na Boston University School of Medicine, descreveu um efeito antitumonal da molécula pela
primeira vez em 1983. Ele também foi recebido
com ceticismo, mas a pesquisa realizada desde
então por vários laboratórios independentes
mostrou que ela pode inibir o crescimento dos
AULA ABERTA
PRECISION GRAPHICS
ANATOMIA DO ATP
Cérebro
ORIGENS REMOTAS
CONCEITO
COÁGULO
A descoberta dos receptores de ATP
nas plantas e formas de vida
primitivas, como amebas e vermes,
sugere que a molécula ganhou essa
função logo no início da evolução da
vida. No fungo Dictyostelium
discoideum (ao lado), receptores
ativados pelo ATP que lembram os
canais P2X em humanos controlam a
entrada e saída de água das células.
tumores do câncer de próstata, mama, intestino,
ovário e esôfago, assim como o das células do
melanoma. O ATP age em uma frente promovendo o suicídio das células tumorais e em outra
promovendo a diferenciação celular, que retarda
a proliferação de células tumorosas.
Muito trabalho ainda tem de ser feito para
transformar as novas descobertas sobre o ATP em
novos remédios que possam ser usados nas clínicas.
Mas muitos laboratórios e companhias farmacêuticas buscam ativamente drogas que ativem ou silenciem seletivamente os subtipos de receptores de
ATP, inibam ou aumentem sua liberação ou inibam
sua quebra quando for liberado pelas células.
O SUPREMO MENSAGEIRO
A onipresença do ATP como molécula transmissora
de informações traz ao menos um grande desafio: desenvolver drogas destinadas a apenas um
órgão ou tecido, sem causar efeitos colaterais em
outras partes do corpo. Essa preocupação não se
restringe a ele, no entanto, e a grande variedade
de subtipos de diferentes tipos de células tornará a
restrição das novas terapias mais viável. Khakh tem
feito experiências com a criação de receptores “desenhados”, que podem ser incorporados a células
cultivadas ou até mesmo a cobaias vivas e usados
para testar os efeitos de mudar sutilmente a função
de uma proteína receptora P2X. Esse é apenas um
método que permite aos pesquisadores manipular
a transmissão de sinais pelo ATP de modo controlado e estudar os resultados em organismos vivos.
Uma das descobertas mais importantes dos últimos 20 anos foi a estrutura em forma de cristal de
um canal P2X de um peixe-zebra por Eric Gouaux
e seus colegas da Oregon Health and Science University. Essa conquista marcante mostra detalhes
em escala atômica de como um receptor de ATP
funciona e abre caminho para um entendimento
da transmissão de sinais pelo ATP desde o nível
AULA ABERTA
Estrutura formada durante
o processo de coagulação
sanguínea composta por células
como hemácias, leucócitos e
plaquetas as quais ficam retidas
na rede de fibrina, impedindo o
vazamento do sangue.
molecular até o de sistemas fisiológicos inteiros.
Isso vai acelerar significativamente o processo de
descoberta de drogas.
Evidências recentes da existência de receptores
de ATP nas plantas e organismos simples, como algas verdes, amebas e esquistossomos, oferecem a
possibilidade de que o estudo da transmissão de
sinais pelo ATP também pode ser útil na agricultura e no tratamento de doenças infecciosas. Sua
presença em formas de vida tão diferentes sugere, também, que a função do ATP como molécula
transmissora surgiu no início da evolução da vida
– talvez mais ou menos simultaneamente à sua
adoção como fonte de energia. Muitos relatos de
efeitos potentes causados pela molécula e seus derivados na maioria dos invertebrados e nos vertebrados inferiores também sugerem que sua
influência seja realmente disseminada.
É gratificante para nós ver como o papel do
ATP como molécula transmissora de sinais deixou de ser a ideia dúbia de 50 anos atrás para
um grande e vibrante campo de pesquisa hoje,
de interesse para toda a comunidade da biologia
e de grande importância para a medicina. Estamos ansiosos para ver como as próximas descobertas na compreensão da fascinante jornada
dupla do ATP serão exploradas para melhorar a
qualidade da vida humana.
CONCEITO
MELANOMA
Tipo de câncer que tem
origem nos melanócitos
(células produtoras de
melanina, substância que
determina a cor da pele).
HYPERLINK
VERTEBRADOS
INFERIORES
Animais que apresentam
coluna segmentada e crânio,
para proteção cerebral, como
peixes, anfíbios, répteis e aves.
Nestes, o cérebro controla
predominantemente as funções
de órgãos sensoriais.
PARA CONHECER MAIS
Physiology and pathophysiology of purinergic
neurotransmission. Geoffrey Burnstock, em Physiological Reviews, vol. 87, no 2, págs. 659-797, abril de 2007.
Pathophysiology and therapeutic potential of purinergic signalling. Geoffrey Burnstock, em Pharmacological Reviews, vol. 58, no 1, págs. 58-86, março de 2006.
Molecular physiology of P2X receptors and ATP
signalling at synapses. Baljit S. Khakh, em Nature
Reviews Neuroscience, vol. 2, págs. 165-174, março de
2001.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
43
ÃO DE
SUGEST
S
DE
ATIVIDÁA
G. 60
NA P
O fim
GEOGRAFIA
da MISÉRIA
A economia está tirando grande parte da humanidade
da pobreza, mas são necessárias medidas especiais para
ajudar aqueles em situação de desespero
HYPERLINK
POBREZA
Medido por diferentes
indicadores, estado de carência
de indivíduos e grupos, seja
por renda insuficiente ou
ausência de bens e serviços
coletivos. Não atendimento
de necessidades básicas
como moradia, alimentação,
vestuário, saúde, educação etc.
HYPERLINK
METAS DO MILÊNIO
Estabelecidas pela ONU para
serem cumpridas pelos países até
2015: erradicar a pobreza e a fome,
universalizar a educação básica,
igualdade entre os sexos, reduzir
a mortalidade infantil, melhorar a
saúde materna, combate ao HIV/
aids e outras doenças, garantir
a sustentabilidade ambiental
e estabelecer parcerias para o
desenvolvimento em escala mundial.
Q
uase todas as pessoas que viveram ao longo da história foram
tremendamente pobres. A fome, a
morte no parto, doenças infecciosas e inúmeros outros riscos constituíram a norma na maior parte dos séculos. O triste
destino da humanidade passou a mudar com a
Revolução Industrial, que começou em torno de
1750. Novos conhecimentos científicos e inovações
tecnológicas permitiram que uma proporção crescente da população global rompesse os grilhões da
pobreza extrema.
Dois séculos e meio depois, mais de 5 bilhões
dos 6,5 bilhões de pessoas conseguem satisfazer
as necessidades básicas, podendo-se portanto dizer que escaparam das condições precárias que
permeavam outrora a vida diária. Contudo, um
de cada seis habitantes deste planeta ainda luta
diariamente para satisfazer algumas ou todas as
suas necessidades críticas, como nutrição adequada, água não contaminada, abrigo seguro e saneamento, bem como acesso aos cuidados de saúde.
Essas pessoas vivem com 1 dólar por dia ou menos,
sendo ignoradas pelos serviços públicos na saúde,
educação e infraestrutura. Cada dia, mais de 20 mil
morrem por falta de comida, água potável, remédios ou outras necessidades essenciais.
44
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
Pela primeira vez na história, a prosperidade
econômica global, proporcionada pelo progresso
científico e tecnológico contínuo e pela acumulação autorreforçadora de riqueza, trouxe ao mundo
a perspectiva da total eliminação da pobreza extrema. Essa possibilidade pode parecer fantasiosa
para alguns, mas o progresso econômico substancial da China, Índia e outras regiões de baixa renda da Ásia nos últimos 25 anos demonstra ser ela
realista. Além disso, a estabilização da população
mundial, prevista para perto de meados deste século, ajudará a abrandar as pressões sobre o clima,
ecossistemas e recursos naturais da Terra – pressões que poderiam anular os ganhos econômicos.
Mas embora o crescimento econômico tenha
mostrado uma capacidade notável de tirar grandes
números de pessoas da pobreza extrema, o progresso não é automático nem inevitável. Forças do
mercado e o livre comércio não bastam. Muitas regiões estão dominadas pela armadilha da pobreza:
faltam os recursos financeiros para fazer os investimentos necessários em infraestrutura, educação,
sistemas de saúde e outras necessidades vitais. No
entanto, o fim de tal pobreza é factível se um esforço global conjunto for realizado, como as nações
do mundo prometeram ao adotar as Metas de
Desenvolvimento do Milênio, em uma cúpula da
AULA ABERTA
AN BERRY MAGNUM PHOTOS
Por Jeffrey D. Sachs
A POBREZA EXTREMA pode se tornar coisa do
passado em poucas décadas se os países afluentes
aplicarem uma pequena porcentagem de sua
riqueza para ajudar 1,1 bilhão de pessoas a superar
sua condição. Aqui, um vilarejo em Gana, abastecido
com água de uma única cisterna.
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
45
ALÉM DA INÉRCIA ECONÔMICA
Nos últimos anos, os economistas aprenderam
muita coisa sobre como os países se desenvolvem
e quais barreiras podem obstruir o caminho. Uma
nova espécie de economia do desenvolvimento vem
emergindo, mais fundamentada na ciência: uma
“economia clínica” semelhante à medicina moderna. Os atuais profissionais médicos compreendem
que as doenças resultam da interação de um amplo
conjunto de fatores e distúrbios: patógenos, nutrição,
meio ambiente, envelhecimento, genética individual
e da população e estilo de vida. Eles também sabem
que uma chave para o tratamento apropriado é a
capacidade de fazer diagnósticos individualizados
da origem da doença. De forma semelhante, os
economistas do desenvolvimento precisam de uma
melhor capacidade de diagnóstico para reconhecer
que as patologias econômicas têm uma ampla variedade de causas, inclusive muitas fora do alcance
da prática econômica tradicional.
A opinião pública dos países afluentes costuma
atribuir a pobreza extrema a falhas dos próprios
países pobres – ou pelo menos de seus governos.
A raça era outrora considerada um fator decisivo.
Depois foi a cultura: desvios e tabus religiosos, divisão em castas, falta de espírito empreendedor, desigualdade entre os sexos. Tais teorias vêm perdendo
força, à medida que sociedades com uma variedade
crescente de religiões e culturas têm alcançado uma
prosperidade relativa. Além disso, certos aspectos
supostamente imutáveis da cultura (como opções de
fertilidade e os papéis dos sexos e castas) na verdade mudam, muitas vezes profundamente, à medida
que as sociedades se tornam urbanas e economicamente desenvolvidas.
46
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
Recentemente, os comentaristas têm se concentrado no “mau governo”, muitas vezes um eufemismo para corrupção. Eles argumentam que a pobreza
persiste porque os governos deixam de abrir seus
mercados, fornecer serviços públicos e combater a
corrupção. Se esses regimes arrumassem a casa, tais
países floresceriam. Os programas de ajuda para o
desenvolvimento se tornaram, em grande parte, uma
série de palestras sobre a boa governança.
A disponibilidade de dados comparativos entre
os países e em séries temporais agora permite aos
especialistas análises bem mais sistemáticas. Embora o debate continue, dados indicam que não é
só a governança que afeta o crescimento econômico. De acordo com pesquisas da Transparência
Internacional, muitos países asiáticos em rápido
ENCRUZILHADA DA POBREZA
O PROBLEMA:
■
■
Embora a maior parte da humanidade tenha
conseguido se libertar da pobreza extrema e
endêmica desde o início da Revolução Industrial, cerca de 1,1 bilhão dos atuais 6,5 bilhões
de habitantes globais são miseráveis em um
mundo de abundância.
Essas pessoas, que sobrevivem com menos
de 1 dólar por dia, têm pouco acesso a nutrição
adequada, água potável e abrigo, bem como
saneamento básico e cuidados de saúde. O que
podemos fazer para tirar da pobreza extrema
essa enorme fatia da população?
O PLANO:
■
■
Dobrar o auxílio financeiro de países afluentes
contra a pobreza para cerca de US$160 bilhões
anuais traria uma melhora significativa para o
apuro em que se encontra um sexto dos humanos. Esse valor constituiria cerca de 0,5% do PIB
dos países ricos. Como esses investimentos não
incluem outros tipos de ajuda, como gastos com
grandes projetos de infraestrutura, combate à
mudança climática ou reconstrução pós-conflito,
doadores deveriam se comprometer com a velha
meta de 0,7% do PIB em 2015.
Essas doações, frequentemente fornecidas a grupos locais, precisam ser monitoradas de perto e
auditadas para garantir que sejam direcionadas
de maneira correta aos realmente necessitados.
CHRIS STEELE-PERKINS MAGNUM PHOTOS
ONU em 2000. Um núcleo dedicado de agências
de desenvolvimento, instituições financeiras internacionais, organizações não governamentais e
comunidades no mundo em desenvolvimento já
constitui uma rede global de expertise e boa vontade para ajudar a atingir esse objetivo.
Eu e meus colegas do Projeto do Milênio da
ONU publicamos um plano para reduzir pela metade a taxa de pobreza extrema até 2015 (em
comparação com 1990) e para alcançar outras
metas quantitativas em redução da fome, doenças e degradação ambiental. Em meu livro The end
of poverty (O fim da pobreza), argumento que um
programa de investimentos públicos em grande escala e direcionado poderia eliminar esse problema
até 2025, assim como a varíola foi erradicada.
Comida para jovens refugiados africanos.
AULA ABERTA
DOENÇA CRÔNICA: MUNDO RICO, GENTE POBRE
APESAR DE A MISÉRIA estar espalhada pelo mundo, existem áreas de concentração. De acordo com muitos estudos, o problema da pobreza extrema
(pessoas vivendo com menos de US$ 1 por dia) é mais indomável na África Subsaariana, nos Andes, na América Central e nas nações isoladas na Ásia Central.
No mapa abaixo, produzido pelo Centro de Pesquisas da Pobreza Crônica, a escala de tamanho dos países está de acordo com seu número de habitantes em
pobreza irreversível. A cor indica o nível de renda da maior parte dos habitantes pobres de cada país. Quando dados oficiais são insuficientes, os
pesquisadores estimam as taxas nacionais de pobreza.
Afeganistão
Estados
Unidos Canadá
Paquistão
Europa
Rússia
Nepal
Coreia do
Norte
Bangladesh
Iraque
Mianmar
México
ML
MR
Haiti
Colômbia
SN
GN
SL
LR
Venezuela
Equador
BF
GH
ER
SU
TD
BJ
Índia
SO
ET
NI
Vietnã
CF
UG
IC TG
Peru
Bolívia
NE
China
Brasil
Paraguai
KE
CM
CG
AO
CD
BI
RW
MW
ZM
ZW
KM
MG
Indonésia
MZ
ZA
FONTE: CENTRO DE PESQUISAS EM POBREZA CRÔNICA (WWW.CHRONICPOVERTY.ORG)
Abr.
AO
BF
Desesperadamente pobres BI
Muito pobres
BJ
Relativamente não pobres CD
Dados insuficientes
CF
CG
Nações industrializadas
CM
ER
Nome do país
Angola
Burkina Fasso
Burundi
Benin
República Democrática do Congo
República Centro-Africana
Congo (Brazzaville)
Camarões
Eritreia
crescimento são percebidos pelos líderes empresariais como mais corruptos que países africanos de
crescimento lento.
A geografia – incluindo recursos naturais, clima,
topografia e proximidade das rotas comerciais e
grandes mercados – é pelo menos tão importante
quanto a boa governança. Em 1776, Adam Smith já
argumentava que altos custos de transporte inibiam o
desenvolvimento nas áreas do interior da África e da
Ásia. Outros aspectos geográficos, como o alto índice
de doenças nos trópicos, também interferem. Um estudo recente de meu colega Xavier Sala-i-Martin da
Universidade Columbia, demonstrou mais uma vez
que os países tropicais assolados pela malária têm
experimentado um crescimento menor que aqueles
livres da doença. A boa notícia é que os fatores geográficos moldam, mas não decidem, o destino econômico de um país. A tecnologia pode neutralizá-los:
a seca pode ser combatida com sistemas de irrigação,
o isolamento, com estradas e telefones celulares, as
doenças, com prevenção e terapia.
AULA ABERTA
Filipinas
Camboja
TZ
LS
Abr.
ET
GH
GN
IC
KE
KM
LR
LS
MG
Nome do país
Etiópia
Gana
Guiné
Costa do Marfim
Quênia
Comores
Libéria
Lesoto
Madagascar
Abr.
MW
ML
MR
MZ
NE
NI
RW
SL
SN
Nome do país
Malauí
Mali
Mauritânia
Moçambique
Níger
Nigéria
Ruanda
Serra Leoa
Senegal
A outra grande ideia é que, embora o mecanismo mais poderoso de redução da pobreza extrema seja encorajar o crescimento econômico geral,
uma maré ascendente não eleva necessariamente
todos os barcos. A renda média pode aumentar,
mas se ela for distribuída desigualmente, os pobres poderão pouco se beneficiar, e os bolsões de
pobreza extrema persistirão (especialmente em regiões geograficamente desprovidas). Além disso, o
crescimento não é um simples fenômeno de livre
mercado. Ele requer serviços públicos básicos: infraestrutura, saúde, educação e inovação científica
e tecnológica. Desse modo, muitas das recomendações das últimas duas décadas emanadas de
Washington – de que os governos dos países de
baixa renda deveriam reduzir os gastos públicos
para abrir espaço ao setor privado – erram o alvo.
O gasto governamental, direcionado a investimentos em áreas críticas, é em si um incentivo vital ao
crescimento, especialmente se seus efeitos atingirem a população mais pobre.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
47
Abr.
SO
SU
TD
TG
TZ
UG
ZA
ZM
ZW
Nome do país
Somália
Sudão
Chade
Togo
Tanzânia
Uganda
África do Sul
Zâmbia
Zimbábue
O AUTOR
Jeffrey D. Sachs dirige o Instituto da
Terra da Universidade Columbia e o Projeto
do Milênio da ONU. Como economista,
fez sua formação acadêmica toda na
Universidade Harvard. É conhecido por ter
assessorado governos da América Latina,
leste da Europa e ex-União Soviética, Ásia
e África sobre reformas econômicas e por
seu trabalho em órgãos internacionais
para promover a redução da pobreza, o
controle das doenças e a redução da dívida
dos países pobres.
GLOBALIZAÇÃO, POBREZA E AJUDA EXTERNA
Cidadãos de países industrializados costumam ter dúvidas sobre onde e como são gastas as doações de seus governos (oriundas do dinheiro
dos impostos) para ajudar os pobres de nações estrangeiras. Eis algumas respostas breves:
A globalização está tornando os ricos mais ricos e os pobres
mais pobres?
O aumento da renda nos países pobres resultará na queda da
renda nos países ricos?
Em geral, a resposta é “não”. A globalização está promovendo avanços
muito rápidos de muitas economias pobres, em especial na Ásia. O
comércio internacional e os influxos de investimentos externos foram
fatores importantes do crescimento econômico notável da China no último
quarto de século e do rápido crescimento econômico da Índia desde o
início da década de 1990. Os países mais pobres, marcadamente na África
Subsaariana, não são mantidos na pobreza pela globalização;
eles são em grande parte ignorados por ela.
De modo geral, o desenvolvimento econômico é um processo de soma
positiva, significando que todos podem participar sem que ninguém saia
prejudicado. Nos últimos 200 anos, o mundo como um todo obteve um
aumento maciço da produção econômica, e não uma mudança da produção
econômica para certas regiões à custa de outras. Sem dúvida, restrições
ambientais globais já começam a se impor. À medida que os países pobres
atuais se desenvolverem, o clima, as áreas de pesca e as florestas sofrerão
uma pressão crescente. O crescimento econômico global é compatível
com a exploração sustentável dos ecossistemas de que todos
os seres humanos dependem – na verdade, a riqueza pode ser
benéfica ao meio ambiente –, mas somente se as políticas
públicas e tecnologias encorajarem práticas sensatas e forem
feitos os investimentos necessários na sustentabilidade
ambiental, metas ainda longe de ser atingidas.
As nações afluentes repetidamente pilharam
e exploraram os países pobres por meio da
escravidão, governo colonial e práticas comerciais
injustas. No entanto, talvez seja mais exato dizer
que a exploração é o resultado da pobreza (que deixa
os países pobres vulneráveis ao abuso) do que sua
causa. A pobreza costuma decorrer da baixa produtividade
por trabalhador, que reflete a saúde ruim, falta de qualificação
para o mercado de trabalho, precariedade de infraestrutura (estradas,
centrais elétricas, portos etc.), subnutrição crônica e coisas semelhantes.
A exploração desempenhou um papel na produção dessas condições, mas
fatores mais profundos (isolamento físico, doenças, ecologia, dificuldade
de produção de alimentos) tendem a ser mais importantes e difíceis de
superar sem ajuda externa.
HYPERLINK
REVOLUÇÃO
VERDE
Processo de aumento da
produtividade e das áreas
produtivas de cereais
como trigo, milho e arroz,
desenvolvido a partir dos anos
1950 em projetos experimentais
na Ásia e América Latina, com
financiamento de instituições
de pesquisa dos EUA.
As contribuições privadas americanas compensam os
baixos níveis de ajuda oficial dos EUA?
Alguns alegam que, embora o orçamento governamental americano
forneça relativamente pouco auxílio aos países mais pobres, o setor
privado preenche a lacuna. Na verdade, a Organização para Cooperação
e Desenvolvimento Econômico (OCDE) estimou que fundações privadas
e organizações não governamentais fornecem cerca de US$ 6 bilhões
por ano, ou 0,05 % do PIB dos países. Neste caso, a ajuda internacional
americana total é de cerca de 0,21% do PIB – ainda uma das menores cotas
proporcionais de todas as nações doadoras.
ARMADILHA DA POBREZA
na educação dos filhos. Os meninos das cidades freEntão, o que essas ideias informam sobre os mais quentaram a escola numa proporção maior que seus
afligidos pela pobreza hoje, os africanos? Há 50 primos do campo. E com o surgimento de sistemas
anos, a África tropical era tão rica quanto a Ásia de infraestrutura urbana e saúde pública, as populatropical e subtropical. Enquanto a Ásia progrediu, a ções das cidades se tornaram menos propensas às
África estagnou. Certos fatores geográficos tiveram doenças que seus colegas do campo.
papel crucial. O principal é a existência do Himalaia,
Os africanos não viveram uma revolução verde.
que produz o clima das monções do sul da Ásia e Faltam à África tropical as abundantes planícies
vastos sistemas fluviais. Terras cultiváveis supridas aluviais que facilitam a irrigação de grande escala e
de água serviram de pontos de partida para a su- baixo custo encontrada na Ásia. Além disso, a chuperação da pobreza pela Ásia nas últimas cinco va é altamente instável, e os agricultores pobres
décadas. A Revolução Verde das décadas de não têm condições de adquirir fertilizantes. A pes1960 e 1970 introduziu cereais de alto rendimento, quisa inicial da Revolução Verde envolveu culturas
irrigação e fertilizantes, que acabaram com o ciclo de – especialmente arroz e trigo – pouco cultivadas na
fome, doenças e desespero. Ela também liberou uma África (embora variedades de alto rendimento adeboa parte da mão de obra para procurar empregos quadas a esse continente já tenham sido desennas cidades. A urbanização, por sua vez, incentivou volvidas, ainda não foram suficientemente dissemio crescimento, fornecendo local para a indústria e nadas). Na verdade, a produção de alimentos vem
a inovação e estimulando mais investimentos em caindo na África, a ingestão calórica por pessoa é a
uma força de trabalho qualificada e saudável. Os menor do mundo e a força de trabalho está presa
habitantes urbanos reduziram as taxas de fertilidade à agricultura de subsistência.
e, assim, puderam gastar mais em saúde, nutrição e
Além dos problemas agrícolas, a África é assola48
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
EMILYH ARRISON
A pobreza é o resultado da exploração dos
pobres pelos ricos?
JEN CHRISTIANSEN; FONTE: INDICADORES DE DESENVOLVIMENTO DO BANCO MUNDIAL (WWW.WORLDBANK.ORG/DATA/WDI2005/WDITEXT/SECTION1–1–1.HTM)
da por terríveis doenças tropicais. A malária se aproveita do clima e dos mosquitos endêmicos. E os altos
custos do transporte isolam a África economicamente. No leste da África, por exemplo, chove mais no
interior do continente, fazendo com que a maioria
das pessoas viva longe dos portos e das rotas de
comércio internacional.
Uma situação idêntica persiste em outras partes
do mundo, marcadamente os Andes, os planaltos da
América Central e os países no interior da Ásia Central. Economicamente isolados, não atraem investimentos externos (exceto para extração de petróleo,
gás e pedras preciosas). Os investidores tendem a
ser desestimulados pelos altos custos do transporte
no interior. As áreas rurais, portanto, permanecem
presas num ciclo vicioso de pobreza, fome, doença
e analfabetismo.
DINHEIRO BEM APLICADO
A tecnologia para superar essas desvantagens e dar
partida no desenvolvimento econômico existe. A malária pode ser controlada com mosquiteiros, pesticida borrifado nas casas e remédios melhores. Áreas
castigadas pela seca na África, com solos pobres em
nutrientes, podem se beneficiar muito da irrigação
gota a gota e do maior uso de fertilizantes. Países
sem acesso ao mar podem ser interligados por redes
de rodovias, aeroportos e cabos de fibra óptica. Mas
todos esses projetos custam dinheiro, é claro.
Muitos países grandes, como a China, possuem
regiões prósperas que podem ajudar a sustentar as
áreas mais atrasadas.
A ONU listou os investimentos necessários para
ajudar as atuais regiões pobres a cobrir necessidades
básicas em saúde, educação, água, saneamento, alimentos, estradas etc. Calculamos o custo do auxílio
e estimamos quanto poderia ser financiado pelas
próprias famílias pobres e instituições internas. O
resto é a “lacuna de financiamento” que doadores
externos precisam preencher.
Para a África tropical, o investimento total chega
a US$ 110 por pessoa por ano. Lá, a renda média
hoje é de US$ 350 anuais, todos gastos apenas para
sobrevivência. O custo pleno do investimento total
está claramente além da possibilidade de financiamento interno desses países. Dos US$ 110, talvez
US$ 40 pudessem ser financiados internamente, de
modo que US$ 70 per capita seriam necessários
na forma de ajuda internacional.
Somando tudo, a necessidade total de ajuda ao
redor do globo é de cerca de US$ 160 bilhões ao
ano, o dobro dos US$ 80 bilhões do orçamento atual
AULA ABERTA
CONCEITO
ELIMINAÇÃO DO PROBLEMA
EM QUE PÉ ESTAMOS
GLOBALIZAÇÃO
O NÚMERO DE pessoas vivendo nos níveis mais baixos da
pobreza diminuiu desde o início da década de 1980, com o
fortalecimento da economia global. Mas esses ganhos se
concentraram no leste da Ásia, deixando para trás mais de
1 bilhão de pessoas na África Subsaariana, Ásia Central e
nas montanhas da América Central e dos Andes. Um esforço
concentrado para ajudar essas populações carentes durante
os próximos dez anos poderia reduzir seu número à metade.
América Latina e Caribe
Oriente Médio e norte da África
Europa e Ásia Central
1981:
1,5 bilhão de
pobres
Mais da metade dos
que viviam em extrema
pobreza estava no
leste da Ásia e mais
de um quarto no sul
da Ásia
Leste da Ásia e Pacífico
Sul da Ásia
África Subsaariana
475
164
MILHÕES
36
9
3
796
1990:
1,2 bilhão de
pobres
O número de pessoas
vivendo na pobreza
extrema no leste da
Ásia diminuiu em
278 milhões. Se as
taxas de pobreza não
caíssem, o crescimento
da população teria
adicionado 285
milhões às fileiras dos
gravemente pobres
227
462
2015:
0,7 bilhão de
pobres
Se as Metas de
Desenvolvimento
do Milênio forem
alcançadas, em
2015 mais de 500
milhões de pessoas
terão sido tirados da
pobreza extrema, em
comparação a 1990, e
milhões de vidas terão
sido salvos
6
2
472
2001:
1,1 bilhão de
pobres
O número de pessoas
vivendo na pobreza
extrema diminuiu em
129 milhões em relação a
1990, mas o número dos
extremamente pobres na
África Subsaariana subiu
para 313 milhões — um
terço do total global
49
265 milhões
de pessoas a
menos na
pobreza extrema
313
431
50
7
394 milhões
de pessoas a
menos na
pobreza extrema
17
271
198
90
4
49
825 milhões de
pessoas a menos
na pobreza extrema
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
317
49
Nova escala geográfica
de relações humanas,
baseada, entre outros
pontos, na liberalização
econômica e na livre
circulação de bens,
pessoas e serviços
(embora muitos
encontrem barreiras nas
fronteiras nacionais) e
nos avanços tecnológicos
das comunicações e
transportes.
METAS DE DESENVOLVIMENTO DO MILÊNIO DA ONU: ESTADO ATUAL
NA CÚPULA DO MILÊNIO da ONU, em 2000, as nações do mundo prometeram fazer os investimentos necessários para ajudar as atuais regiões pobres a
melhorar o bem-estar de suas populações em áreas-chave incluindo saúde, educação, água, saneamento e produção de alimentos. A ONU especificou
oito Metas de Desenvolvimento do Milênio abrangentes para reduzir substancialmente a pobreza extrema ao redor do globo até 2015. Os dados
nessas duas páginas ilustram os desafios de atingir esses objetivos. As medições do progresso são baseadas em níveis estatísticos de 1990.
META 1 ERRADICAR A POBREZA EXTREMA E A FOME
Objetivo: Reduzir pela metade o número de pessoas vivendo com menos de
US$ 1 por dia.
Status: Entre 1990 e 2001, a fração das populações na África Subsaariana,
América Latina e Caribe vivendo em pobreza extrema permaneceu estagnada
e, tragicamente, aumentou na Ásia Central. A alimentação está melhorando,
mas a fome ainda está espalhada por muitas regiões.
Leste da Ásia
Europa Oriental
e Ásia Central
América Latina/
Caribe
Oriente Médio e Norte da África
400
Sul da Ásia
Sul da Ásia
Leste da Ásia
África Subsaariana
0
1984
1990
Status: Educação é provavelmente a melhor maneira
de fomentar a igualdade entre os sexos. Os maiores
desafios estão na África Subsaariana, onde a taxa geral
de escolaridade completa tem beirado os 50%. Meninas
e mulheres estão ainda piores, como mostra abaixo a
razão entre mulheres e homens alfabetizados no
continente africano.
África
Subsaariana
Oriente Médio/
Norte da África
América Latina
e Caribe
800
1996
500
2001
1.500 2.500 3.500
Consumo médio de calorias diárias
(quilocalorias per capita)
Ano
META 4 REDUZIR MORTALIDADE INFANTIL
Objetivo: Reduzir em dois terços a taxa de mortes entre crianças menores de 5 anos
Status: A mortalidade infantil caiu em todas as regiões, com exceção das ex-repúblicas
soviéticas da CEI (Comunidade dos Estados Independentes), mas continua alta na África
Subsaariana e no Sul da Ásia. Para comparação, a taxa de mortalidade infantil em países
de alta renda em 2000 era de 6 por 1.000 nascimentos.
Causas de mortes entre crianças menores de 5 anos, de 2000 a 2003
Outras
13%
3%
Sarampo 4%
Aids
Malária
Causas neonatais
Mais de
metade
associada
à subnutrição
MILLENNIUM
SPREAD TK
8%
Diarreia
(pós-neonatal)
Mortes de crianças menores de 5
anos por cada mil partos bem-sucedidos
37%
17%
19%
META 3 PROMOVER IGUALDADE ENTRE
OS SEXOS E DAR PODER ÀS MULHERES
Objetivo: Eliminar disparidade entre os sexos na
educação primária, secundária e superior até 2015.
1997–1999
2015
2030
1.200
Objetivo: Garantir que em 2015 todas as crianças
completem um curso de educação primária.
Infecções respiratórias
agudas
Proporção entre números de
mulheres e homens alfabetizados
abaixo de 15 anos na África
Extremamente pobres (milhões)
1.600
META 2 ATINGIR A EDUCAÇÃO
PRIMÁRIA UNIVERSAL
1,0
0,6
0,4
Progresso
até agora
1990
1990 / 2002
META 5 MELHORAR SAÚDE MATERNA
Mortes de mães para cada
100 mil recém-nascidos vivos
450
Sudeste asiático
120
Oeste da Ásia
80
América Latina
e Caribe
Norte da África
40
0
Norte África Sul da América Leste Sudeste Oeste Oceania
da
Ásia Latina/ da Ásia asiático da Ásia
SubÁfrica saariana
Caribe
CEI
2015
Objetivo: Reduzir em 75% a taxa de mortes por parto
até 2015.
Status: Índices de mortalidade materna por parto
continuam muito altos em todas as regiões em
desenvolvimento do mundo. Aumentar a proporção de
partos assistidos por trabalhadores de saúde
qualificados será fundamental para aliviar o problema.
Sul da Ásia
160
2000
Ano
África Subsaariana
200
Taxa de
progresso
necessária
para atingir
a meta
0,8
Leste da Ásia
Todas as regiões
em desenvolvimento
920
540
210
190
190
130
55
450
Partos assistidos por trabalhadores
de saúde qualificados
1990
2003
40%
28%
41%
37%
34%
64%
61%
62%
74%
86%
41%
76%
51%
41%
82%
57%
SARA BEARDSLEY (compilação de dados); JEN CHRISTIANSEN (ilustrações); FONTES: META 1: WWW.WORLDBANK.ORG/DATA/WDI2005/WDITEXT/SECTION1–1–1.HTM (gráfico); WWW.FAO.ORG/DOCREP/007/Y5650E/Y5650E04.HTM (quadro de
barras); METAS 2 E 3: ACHIEVING THE MILLENNIUM DEVELOPMENT GOALS IN AFRICA, JUNHO 2002 (gráfico); META 4: THE MDG REPORT 2005 (gráfico circular); HTTP://UNSTATS.UN.ORG/UNSD/MI/MI–COVERFINAL.HTM (gráfico de linhas); META 5: THE
MDG REPORT 2005 (quadro de barras)
50
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
8
6
2,0
HIV na
África
Subsaariana
1,5
Mortes por aids
na África
Subsaariana
HIV em todas as
regiões em
desenvolvimento
4
2
1,0
4
Redes de mosquito vendidas ou
distribuídas na África Subsaariana (milhões)
Objetivos: Deter e começar a reverter a
disseminação da aids. Reduzir a dispersão
da malária e outras doenças.
Status: O HIV, hoje infectando cerca de
40 milhões de pessoas, domina partes
da África Subsaariana e representa uma
ameaça séria para outras regiões em
desenvolvimento. Enquanto isso, a
malária mata 3 milhões de pessoas por
ano, a maioria na África, sendo a vasta
maioria crianças. Nos últimos anos,
distribuição de redes contra mosquitos
se expandiu, mas centenas de milhões
de pessoas em regiões endêmicas
ainda precisam delas.
1,5
Percentagem de
adultos com HIV
Mortes por aids
Número anual de mortes
por aids (milhões)
10
Adultos entre 19 e 45 anos
com HIV (em %)
META 6 COMBATE À AIDS,
MALÁRIA E OUTRAS DOENÇAS
0,5
0
0,0
1990
1994
1998
2002
Leste da África
Oeste da África
Sul da África
África Central
3
2
1
0
1999 2000 2001 2002 2003
Ano
Ano
META 7 GARANTIR SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL
Objetivo: Reduzir pela metade, até 2015, a proporção de pessoas sem acesso à água potável segura e saneamento básico.
Status: Com exceção da África Subsaariana, o acesso à água limpa em áreas urbanas é relativamente alto, apesar de o acesso no meio rural continuar
limitado. A baixa disponibilidade de serviços de saneamento na África Subsaariana e no sul da Ásia contribui para espalhar a diarreia.
90
Projeção da
tendência
Meta para 2015
Saneamento
Ritmo atual
Projeção da
tendência
Meta para 2015
População sem acesso à água
encanada e melhorias sanitárias
Água
Ritmo atual
90
África Subsaariana
Sul da Ásia
90
60
60
60
30
30
30
0
90
0
0
1990 1995 2000 2005 2010 2015
1990 1995 2000 2005 2010 2015
Ano
Ano
90
América Latina e Caribe
60
60
30
30
0
Ano
Europa e Ásia Central
Oriente Médio e Norte da África
60
Dados sobre água indisponíveis
30
0
1990 1995 2000 2005 2010 2015
1990 1995 2000 2005 2010 2015
Ano
Ano
Crescimento percentual
anual médio do PIB
(quanto menor, menos corrupção) per capita, 1980-2000
Ranking de níveis de
corrupção percebidos
África
Subsaariana
Objetivo: Atender às necessidades especiais das nações menos
desenvolvidas (incluindo assistência mais generosa).
Status: Países ricos prometeram repetidas vezes doar 0,7% de sua
renda nacional para ajuda externa. Contudo, 17 dos 22 doadores
não atingiram a meta. Apesar disso, alguns progressos ocorreram:
países da União Europeia se comprometeram com a meta dos 0,7%
para 2015. Enquanto isso, outros doadores alegam que os países
pobres são corruptos demais para atingir o crescimento
econômico. A tabela à direita ajuda a afastar esse mito; na verdade,
muitas economias em alto crescimento na Ásia têm níveis maiores
de corrupção percebida do que alguns países africanos de
crescimento lento.
90
CORRUPÇÃO E CRESCIMENTO ECONÔMICO
Leste
da Ásia
META 8 PRODUZIR UMA PARCERIA
GLOBAL PARA O DESENVOLVIMENTO
1990 1995 2000 2005 2010 2015
Ano
0
1990 1995 2000 2005 2010 2015
Leste da Ásia e Pacífico
Gana
Senegal
Mali
Malauí
Índia
Paquistão
Indonésia
Bangladesh
70
76
78
83
83
92
122
133
0,3
0,5
–0,5
0,2
3,5
2,4
3,5
2,0
META 6: THE MDG REPORT 2005 (gráficos); META 7: GLOBAL MONITORING REPORT 2005: MDG: FROM CONSENSUS TO MOMENTUM (dados); META 8: RELATÓRIO DA CORRUPÇÃO GLOBAL, POR TRANSPARÊNCIA INTERNACIONAL, 2004 (tabela)
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
51
AJUDA EXTERNA:
COMO O DINHEIRO DEVE SER GASTO?
Listamos aqui os investimentos necessários a três típicos países
africanos de baixa renda para que atinjam as Metas de Desenvolvimento
do Milênio. Para todas as nações que receberem ajuda, a assistência
total anual média por pessoa seria de cerca de US$ 110. Esses
investimentos seriam financiados tanto por estrangeiros quanto pelos
próprios países.
Área de investimento
Média por ano entre
2005 e 2015
(dólares per capita)
Gana
Fome
Educação
Igualdade entre os sexos
Saúde
Água e saneamento
Melhorias em favelas
Energia
Estradas
Outros
Total
7
19
3
25
8
2
15
10
10
100
Tanzânia Uganda
8
14
3
35
7
3
16
22
10
117
6
15
3
34
5
2
12
20
10
106
Calculado com dados de Investing in Development (Projeto do Milênio-ONU, Earthscan
Calculad
Publications, 2005). A soma não confere com o total porque os números estão arredondados
Publicat
ÃO DE
SUGEST
S
DE
ATIVIDÁA
G. 62
NA P
PARA CONHECER MAIS
Investing in development: a practical plan to achieve the millennium
development goals. United Nations
Millennium Project, Nova York, 2005.
www.unmillenniumproject.org
The end of poverty: economic possibilities for our time. Jeffrey D. Sachs.
Penguin Press, 2005. www.earth.columbia.edu/endofpoverty
The development challenge. Jeffrey
D. Sachs, em Foreign affairs, vol. 84, no 2,
págs. 78-90, março/abril de 2005. www.
sachs.earth.columbia.edu
Ending Africa’s poverty trap. Jeffrey
D. Sachs, J. W. McArthur, G. SchmidtTraub, M. Kruk, C. Bahadur, M. Faye e G.
McCord, em Brookings Papers on Economic Activity, vol. 1, págs. 117-216, 2004.
www.sachs.earth.columbia.edu
Institutions matter, but not for
everything. Jeffrey D. Sachs, em IMF
Finance and Development, vol. 40, no 2,
págs. 38-41, junho de 2003. www.sachs.
earth.columbia.edu
de ajuda dos países ricos. Esta cifra representa cerca
de 0,5% do Produto Interno Bruto (PIB) combinado
das nações doadoras afluentes. Ela não inclui outros projetos humanitários, como a reconstrução do
Iraque pós-guerra ou a ajuda às vítimas do tsunami
no oceano Índico. Para atender também a essas necessidades, uma cifra razoável seria 0,7 % do PIB,
aquela que países doadores há muito prometem
sem cumprir. Outros organismos, inclusive o FMI, o
Banco Mundial e o governo britânico, chegaram
mais ou menos à mesma conclusão.
Acreditamos que esses investimentos permitiriam
reduzir a pobreza pela metade nos países em maior
apuro, até 2015 e, caso prossigam, a eliminá-la totalmente até 2025. Não se trataria de “esmolas” dos
ricos aos pobres, mas de algo bem mais importante e
durável. Famílias vivendo mais, acima do limite de sobrevivência, poderiam poupar para o futuro; elas poderiam aderir ao círculo virtuoso de rendas crescentes,
poupança e influxos tecnológicos. Estaríamos ensinando bilhões de pessoas a pescar, em vez de dar o peixe.
Se as nações ricas deixarem de fazer esses investimentos, receberão pedidos de ajuda de emergência
praticamente para sempre. Elas enfrentarão a fome,
epidemias, conflitos regionais e a disseminação de
refúgios terroristas. E não apenas os países pobres,
mas também elas próprias estarão sendo condenadas à instabilidade política crônica, emergências
humanitárias e riscos à segurança.
O debate está agora passando do diagnóstico
52
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
básico da pobreza extrema e dos cálculos das necessidades financeiras para a questão prática de como
prestar melhor o auxílio. Muitos acreditam que as
tentativas de ajuda falharam no passado e que é
preciso cuidado para evitar a repetição dos erros.
Algumas preocupações são fundamentadas, mas
outras são alimentadas por mal-entendidos.
Quando as pesquisas de opinião pública perguntam aos americanos quanta ajuda eles acham
que os EUA fornecem, estes superestimam muito o
montante – em até 30 vezes. Acreditando que tanto
dinheiro foi doado e tão pouco foi aproveitado, o
público conclui que esses programas “falharam”. A
realidade é bem diferente. A ajuda oficial americana à África Subsaariana vem oscilando entre US$ 2
bilhões e US$ 4 bilhões ao ano, ou cerca de US$ 3
a US$ 6 para cada africano. A maior parte da ajuda
tem sido na forma de “cooperação técnica” (que vai
para os bolsos de consultores), alimentos de emergência para vítimas da fome e cancelamento de dívidas vencidas. Pouco dessa ajuda tem vindo de uma
forma que possa ser investida em sistemas capazes
de melhorar a saúde, nutrição, produção de alimentos e transporte. Devíamos dar à ajuda externa uma
chance antes de decidirmos se funciona ou não.
Um segundo engano comum diz respeito ao grau
em que a corrupção tende a dilapidar o dinheiro doado. Parte da ajuda externa já foi mesmo parar em bancos suíços. Isto aconteceu quando os recursos foram
cedidos por razões geopolíticas, e não de desenvolvimento. Um bom exemplo foi o apoio americano ao
regime corrupto de Mobutu Sese Seko, do Zaire (atual
República Democrática do Congo), na época da Guerra Fria. Quando a ajuda é voltada ao desenvolvimento,
os resultados têm sido altamente favoráveis, variando
da Revolução Verde à erradicação da varíola.
A sociedade ocidental tende a pensar na ajuda externa como um dinheiro jogado fora. Mas, se
fornecido de forma apropriada, é um investimento
que um dia trará retornos enormes, à semelhança
da ajuda americana à Europa ocidental e leste da
Ásia após a Segunda Guerra Mundial. Ao prosperarem, os atuais países pobres não dependerão mais
da eterna caridade. Eles contribuirão para o avanço
internacional da ciência, tecnologia e comércio. Eles
escaparão da instabilidade política, que os deixa
vulneráveis à violência, tráfico de drogas, guerra civil
e até à tomada do poder por terroristas. A segurança dos países ricos também aumentará. Como
escreveu o ex-secretário-geral da ONU Kofi Annan:
“Não haverá desenvolvimento sem segurança, e
não haverá segurança sem desenvolvimento”.
AULA ABERTA
Por Marcelo Vettori
56 QUÍMICA
A reinvenção da folha vegetal
Por Rodrigo M. Liegel
58 MATEMÁTICA
O lúdico na teoria dos jogos
Por Walter Spinelli
60 BIOLOGIA
A vida dupla do ATP
Por Danielle Macêdo
62 GEOGRAFIA
O fim da miséria
Por Roberto Giansanti
AULA ABERTA
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
53
professor
para o
54 FÍSICA
Lixo nuclear bem reciclado
FÍSICA Lixo nuclear bem reciclado
COMPETÊNCIAS E
HABILIDADES SEGUNDO A
MATRIZ DE REFERÊNCIA
DO ENEM
• Associar intervenções que resultam
em degradação ou conservação
ambiental a processos produtivos e
sociais e a instrumentos ou ações
científico-tecnológicos.
Apropriar-se de conhecimentos da
física para, em situações-problema,
interpretar, avaliar ou planejar
intervenções científico-tecnológicas.
• Identificar etapas em processos de
obtenção, transformação, utilização
ou reciclagem de recursos naturais,
energéticos ou matérias-primas,
considerando processos biológicos,
químicos ou físicos neles envolvidos.
• Compreender fenômenos
decorrentes da interação entre
a radiação e a matéria em suas
manifestações em processos
naturais ou tecnológicos, ou em
suas implicações biológicas, sociais,
econômicas ou ambientais.
• Avaliar possibilidades de geração,
uso ou transformação de energia em
ambientes específicos, considerando
implicações éticas, ambientais,
sociais e/ou econômicas.
CONTEÚDOS
• Fissão nuclear
• Usinas e reatores nucleares
• Desintegração radioativa
54
PROPOSTAS PEDAGÓGICAS
Para a leitura do texto
A energia nuclear sempre foi apontada como alternativa diante da futura
escassez de recursos naturais para a obtenção de energia elétrica.
Outras alternativas, como as energias eólica e solar, se destacam por
não oferecerem os riscos e impactos ambientais atribuídos a usinas
nucleares. O último caso, decorrente do tsunami que atingiu a usina
nuclear de Fukushima, Japão, em março de 2011. E quando se trata
de energia nuclear, é comum lembrarmos de dois outros acidentes,
de naturezas distintas, mas ambos de graves proporções: a explosão
da usina de Chernobyl (1986) e a contaminação com o Césio 137 em
Goiânia (1987).
O caso de Goiânia é um exemplo da falta de cuidado com o armazenamento
de material radioativo. Encontrada por catadores de sucata nas instalações
de um hospital abandonado, a cápsula de césio foi aberta para o
reaproveitamento do chumbo que a envolvia, provocando a contaminação
de centenas de pessoas de forma direta e indireta. Em Chernobyl, por
outro lado, a catástrofe foi provocada durante o teste de um mecanismo
de segurança que garantiria a produção de energia em caso de acidentes.
Na época, a construção da usina estava incompleta e, provavelmente
devido a uma combinação de erros humanos e à instabilidade do reator,
ela explodiu. Nos dois casos é importante refletir com os estudantes
que o erro humano esteve sempre presente e que, atualmente, a
tecnologia empregada na geração de energia por reatores nucleares está
significativamente mais avançada. Além disso é preciso questionar: por
que a maioria das usinas nucleares no mundo não apresentou problemas
desde sua criação até hoje? Essas usinas têm muitas vantagens em
relação às usinas termoelétricas que utilizam combustível fóssil e às
hidrelétricas que necessitam do alagamento de milhares de hectares de
terra, como o que se fez para a construção da usina de Itaipu, que eliminou
boa parte da fauna e da flora local.
É importante ressaltar que uma das questões centrais do uso da energia
nuclear é que da fissão dos átomos resulta o lixo nuclear, o qual, quando
mal armazenado, contamina a natureza. Muitos argumentam que os locais
para o armazenamento não são apropriados, mas esses resíduos podem
ser reaproveitados para gerar mais energia. O artigo aborda as técnicas
de reaproveitamento do lixo nuclear de forma sustentável para gerar mais
energia sem esgotar as fontes de urânio.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
Matriz de Referência de Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Proposta de atividades
Antes de tratar do assunto com os estudantes convém dialogar com eles e ouvir o que sabem sobre a matéria a ser
explorada. É possível elaborar uma sequência de atividades capaz de encaminhar os estudantes aos novos saberes.
Organize-as de acordo com as competências e habilidades descritas pela matriz de referência dos campos do
conhecimento a serem trabalhados.
1. Depois que os alunos expuserem
seus conceitos sobre a energia e o lixo
nucleares, será bastante motivadora a
apresentação de um vídeo, seguindo
a ordem apresentada no final desta
proposta. Se a escola não tiver acesso
à internet, é possível gravá-los (CDROM, DVD ou pen drive). Esses vídeos
referem-se ao acidente de Chernobyl,
à segurança da usina nuclear de Angra
dos Reis e ao depoimento de uma
professora da Universidade Federal de
Sergipe sobre a energia nuclear.
2. Os alunos deverão ler o artigo
em duplas, assinalando os aspectos
que acharem relevantes para serem
discutidos nas atividades posteriores.
© SERGEJ KHAKIMULLIN/SHUTTERSTOCK
3. Após a leitura, peça que os alunos
redijam um pequeno texto com
base nos vídeos apresentados e,
principalmente, no artigo lido. Sugira
que façam uma reflexão sobre as
fantasias e os excessos de cuidados
com a energia nuclear. Discuta com os
estudantes: Por que a energia nuclear
é vista como vilã pela opinião pública?
grupo apresente prós e contras em
relação aos ciclos do urânio. Estimule as
equipes a elaborar novos argumentos
em torno do assunto. É interessante
que os estudantes elaborem painéis ou
cartazes para apresentação ao público.
Essa atividade pode servir para uma
mostra científica na escola.
4. O artigo aborda a questão do
enriquecimento de urânio 235,
processo que pode permitir a fabricação
de bombas nucleares. Existe uma
alternativa ao reprocessamento que
não envolve o plutônio em nenhuma
etapa. Examine com a turma como se
faz esse enriquecimento e proponha
que pesquisem os países que já
dominam esse processo. O que essas
nações estão fazendo (ou não) para
aderir à produção de energia nuclear
sustentável, necessária ao planeta?
5. Divida a turma em três grupos. O
objetivo desta atividade é que cada
SUGESTÃO DE VÍDEOS
http://www.youtube.com/watch?v=wHUChyztI5M&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=fNavNLqdLNQ
http://www.youtube.com/watch?v=qBXE_jcA2-Q&feature=related
AULA ABERTA
6. As redes sociais, que permitem a
formação de fóruns e comunidades,
podem ser um aliado valoroso na
realização de pesquisas. Sugira aos três
grupos que cada um disponibilize um
tópico/enquete em uma comunidade
criada pela turma sobre as vantagens e
desvantagens da utilização da energia
nuclear em comparação com as demais
fontes de energia utilizadas no Brasil. Os
resultados obtidos podem servir para a
realização da atividade seguinte.
7. Com base no artigo oriente os
alunos a elaborar um documentário
apresentando as principais ideias,
ali expostas, a respeito do lixo
nuclear e as diferentes formas de
obtenção de energia.
Roteiro elaborado por MARCELO
VETTORI, professor de física dos
colégios Anchieta e Província de
São Pedro (Porto Alegre, RS).
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
55
QUÍMICA A reinvenção da folha vegetal
COMPETÊNCIAS E
HABILIDADES SEGUNDO A
MATRIZ DE REFERÊNCIA
DO ENEM
• Avaliar propostas de intervenção no
ambiente, considerando a qualidade
da vida humana ou medidas
de conservação, recuperação
ou utilização sustentável da
biodiversidade.
• Identificar etapas em processos de
obtenção, transformação, utilização
ou reciclagem de recursos naturais,
energéticos ou matérias-primas,
considerando processos biológicos,
químicos ou físicos neles envolvidos.
• Avaliar métodos, processos ou
procedimentos das ciências naturais
que contribuam para diagnosticar
ou solucionar problemas de ordem
social, econômica ou ambiental.
• Avaliar possibilidades de geração,
uso ou transformação de energia em
ambientes específicos, considerando
implicações éticas, ambientais,
sociais e/ou econômicas.
CONTEÚDOS
• Reações de oxirredução
• Fontes de energia limpa
• Termoquímica
• Catalisadores
• Células a combustível
56
CONTEXTUALIZAÇÃO
O artigo apresenta os avanços e desafios encontrados no
desenvolvimento de dispositivos capazes de utilizar a energia solar
na produção de combustíveis. Esse processo é conhecido como
fotossíntese artificial, pois, como ocorre nas plantas, substâncias
de alto conteúdo energético são sintetizadas da energia solar e de
reagentes de menor teor de energia.
A expectativa é que essa fonte de combustível seja uma alternativa
viável e limpa em comparação com os combustíveis fósseis. Para
que isso ocorra, é necessário baratear as células fotovoltaicas e o
catalisador que possibilita obter, da água, o gás hidrogênio.
Proposta de atividades
A leitura do artigo proporciona uma ótima oportunidade para que os
alunos relacionem conceitos básicos da química com o desenvolvimento
de uma tecnologia de ponta para a produção de energia limpa. A atividade
sugerida pressupõe que eles já conheçam os conceitos de reações
exotérmica e endotérmica e que consigam reconhecer e compreender
uma reação de oxirredução.
Peça que todos leiam individualmente
o texto e respondam em grupo
à seguinte pergunta: Quais os
principais desafios, levantados
pelo artigo, para que a fotossíntese
artificial seja aplicada em larga escala
para a obtenção de combustível?
Compare os processos da
fotossíntese natural e da fotossíntese
artificial. Sugira que os alunos
equacionem os processos, analisem
em termos do tipo de reação e do
envolvimento da energia e confronte
também o uso (aplicação) dos
produtos formados em cada etapa.
Promova um debate em que um grupo
apresenta sua resposta e os demais
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
comentam e complementam.
O artigo faz um paralelo entre os
dois processos, a fotossíntese e
a folha artificial, principalmente
o quadro da pág. 27. Entretanto,
utilizando conceito de oxirredução e
reações endotérmicas e exotérmicas,
é possível aprofundar essa
comparação, além de generalizar
os processos biológicos e químicos
utilizados para a geração de energia.
A reação de decomposição da
água que ocorre na folha artificial
é endotérmica, ou seja, absorve
energia, suprida pela radiação solar
(fótons), que a a célula fotovoltaica
absorve e transforma em energia
AULA ABERTA
química com auxílio do catalisador,
segundo a equação:
H2O(l) J H2(g) + 1/2 O2(g)
ΔH = 286 kJ/ mol de H2 produzido
A variação de entalpia do sistema pode
ser também representada no diagrama
de energia seguinte:
H (kJ)
H2(g) + 1/2 O2(g)
água é, simultaneamente, o redutor
e o oxidante do processo. Como está
representado no quadro Como funciona,
a reação ocorre em duas etapas
simultâneas no dispositivo. As duas
etapas podem ser representadas pelas
semirreações:
H2O(l) J 2 H+(aq) + 1/2 O2(g) + 2 eoxidação
2 H+(aq) + 2 e-J H2(g)
redução
Δ H = 286 kJ/mol
H2O(l)
A análise da equação e do diagrama
evidencia que os produtos oxigênio e
hidrogênio apresentam mais energia
do que a água. A fonte (externa ao
sistema) que fornece a energia
necessária para a transformação é a
luz solar – o dispositivo formado pelos
nanofios de silício e pelos catalisadores
é o responsável pela transferência da
energia.
O gás hidrogênio produzido poderá ser
utilizado como combustível, gerando
água, em processo que libera energia
(exotérmico):
Já na combustão do gás hidrogênio, o
hidrogênio é o agente redutor (oxidado)
e o gás oxigênio, o agente oxidante.
A fotossíntese também envolve uma
reação endotérmica, a transformação
de dióxido de carbono (CO2) e água em
glicose e gás oxigênio:
6 CO2(g) + 6 H2O(l) J C6H12O6(s) +
6O2(g) ΔH = 2800 kJ/ mol de glicose
formada
A entalpia de reagentes e produtos
pode ser representada pelo diagrama a
seguir:
H (kJ)
C6H12O6(s) + 6 O2(g)
Δ H = 2800 kJ/mol
H2(g) + 1/2 O2(g) J H2O(l)
ΔH = - 286 kJ/ mol de H2 consumido
6 CO2(g) + 6 H2O(l)
É importante ressaltar o custo
ambiental do processo.
As reações em questão são
classificadas como de oxirredução,
pois envolvem transferência de
elétrons. A decomposição da água
é uma auto-oxirredução em que a
AULA ABERTA
Como em toda reação endotérmica, os
reagentes apresentam menor energia
do que os produtos, e novamente é
a energia solar captada pelo sistema
fotossintético que irá possibilitar
a transformação. Ocorre uma
transformação de energia luminosa
(fótons) e energia potencial química,
que fica armazenada nas moléculas
de glicose. Essa transferência se
faz graças à captação do sistema
fotossintético (clorofila e outros
corantes) modulada pelas enzimas
responsáveis pela transferência dos
elétrons entre as espécies, o que se dá
em diversas etapas.
A fotossíntese e a respiração celular
também são processos de oxirredução,
em que há transferências de elétrons,
mediadas por complexos enzimáticos,
sem contato direto entre os reagentes.
O quadro Como Funciona esquematiza
as etapas de oxidação e redução que
acontecem na fotossíntese. A energia
solar captada pela clorofila e demais
corantes é transferida para a água,
oxidando-a e gerando gás oxigênio e
cátions H+ (fase clara da fotossíntese).
Os cátions H+ se combinam com o
dióxido de carbono na fase escura para
gerar o carboidrato, em um processo
de redução do CO2. Vale a pena pedir
que os alunos identifiquem os agentes
oxidante e redutor na reação de
fotossíntese com base na análise
do número de oxidação médio (Nox)
dos elementos em cada substância.
Identifica-se, assim, que o CO2 é o
agente oxidante, com o C passando de
Nox +4 para Nox 0 na glicose, ou seja,
sofrendo redução. Já a água é oxidada
a O2, de forma análoga ao processo da
folha artificial.
Roteiro sugerido por RODRIGO M.
LIEGEL, professor do Colégio Santa Cruz
e do Colégio Móbile (São Paulo, SP).
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
57
MATEMÁTICA O lúdico na teoria dos jogos
COMPETÊNCIAS E
HABILIDADES SEGUNDO A
MATRIZ DE REFERÊNCIA
DO ENEM
• Compreender o caráter aleatório e
não determinístico dos fenômenos
naturais e sociais e utilizar
instrumentos adequados para medidas,
determinação de amostras e cálculos
de probabilidade para interpretar
informações de variáveis apresentadas
em uma distribuição estatística.
• Interpretar informações de
natureza científica e social obtidas
da leitura de gráficos e tabelas,
realizando previsão de tendência,
extrapolação, interpolação e
interpretação.
• Resolver situação-problema
que envolva conhecimentos de
estatística e probabilidade.
• Calcular o número de
agrupamentos distintos de n
elementos quando se dispõe de p
elementos, sendo n ≤ p.
• Resolver problema com dados
apresentados em tabelas ou gráficos.
• Analisar informações expressas
em gráficos ou tabelas como recurso
para a construção de argumentos.
CONTEÚDOS
• Análise combinatória: Cálculo do
número de combinações simples
• Probabilidades: Probabilidade da
reunião de dois ou mais eventos
58
CONTEXTUALIZAÇÃO
O cálculo de probabilidades, em seus primórdios associado apenas
aos jogos de azar, ganhou no final do século 19 uma nova dimensão,
por causa, principalmente, das descobertas da física no campo da
mecânica quântica. Nesse mundo, do muito pequeno, as variáveis que
caracterizam o movimento e a posição dos corpos vêm acompanhadas
de cálculos estatísticos, ou seja, exigem o conhecimento das
probabilidades. A estatística e a probabilidade, antes restritas ao
campo de estudo da física, hoje são necessárias na economia,
psicologia, moda, gastronomia, medicina, isto é, em praticamente
todas as áreas do conhecimento.
Os jogos lotéricos constituem um bom contexto para a apresentação
e a aplicação de alguns dos principais conceitos associados aos
cálculos combinatórios e às probabilidades. O texto oferece uma
série de elementos para serem abordados em sala de aula, como o
cálculo das combinações simples e o cálculo da probabilidade da
reunião de eventos.
Vale ainda considerar especialmente duas questões de natureza social
associadas aos jogos lotéricos, que o professor poderá introduzir a
partir da leitura do texto. A primeira questão diz respeito à destinação
dos recursos arrecadados a cada sorteio, uma vez que boa parte deles,
cerca de 50%, não chega até os ganhadores, sendo revertida para obras
sociais que nem sempre são discriminadas com clareza. A segunda
questão está relacionada com o estímulo, que os concursos com
prêmios tão elevados fornecem à concentração da renda já tão mal
distribuída em nosso país.
Proposta de atividades
Jogar ou não jogar na loteria nos remete à diferença entre o “praticamente”
e o “exatamente”. Quer dizer, se quando jogamos nossa chance de sucesso
é “praticamente” nula, quando não jogamos ela é “exatamente” nula.
Sonhar, portanto, é a atividade humana que nos aproxima do cálculo
probabilístico, pois dimensiona a passagem do “nunca” para o “quase
nunca”. Não é à toa que o homem sempre jogou e apostou.
Duas são as vertentes a ser consideradas pelo professor em seu trabalho
de apresentação do cálculo teórico de alguma probabilidade. No primeiro
caso, que deve ser, de fato, o primeiro a ser apresentado aos alunos, os
problemas não envolvem cálculos combinatórios, reduzindo-se, dessa
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
forma, à identificação da “parte” e do
“todo”, de maneira que a probabilidade
resulta da divisão entre as quantidades
de elementos dessas duas partes. Isto
feito, está preparado o terreno para a
introdução do segundo caso, ou seja,
aquele em que os problemas exigem a
aplicação de raciocínio combinatório,
como ocorre, por exemplo, com o
cálculo associado à chance de sucesso
no jogo da Super Sena. Entre um e outro
caso existe um salto considerável de
abstração que não pode ser evitado.
Por isso, há no texto publicado o
seguinte trecho que merece destaque:
Como sorteamos seis elementos e só
temos cinco possíveis fica claro que
pelo menos uma dezena aparecerá
mais de uma vez! Aplicando a fórmula
de combinações com repetição
determinamos que temos apenas 210
resultados possíveis.
O cálculo dos 210 resultados
possíveis, acima citados, precisa
ser compreendido pelos alunos e o
professor poderá incentivá-los nessa
tarefa, sem necessidade de recorrer ao
cálculo de combinações com repetição.
Para tanto, poderá considerar 5
elementos denominados pelas letras A,
B, C, D e E, e avaliar junto com os alunos
a possibilidade de tomar 6 desses
elementos. Nessa situação, poderão
ocorrer os seguintes casos, dos quais
alguns são apresentados com as
respectivas resoluções:
1. 1 par e outros 4 elementos
diferentes
Temos 5 possibilidades, uma para cada
par (AA, BB, CC, DD ou EE)
2. 2 pares e outros 2 elementos
diferentes (por exemplo, AABBCD ou
AULA ABERTA
AACCBD ou AADDCB etc.)
Temos 10 possibilidades para a
formação dos 2 pares, resultante da
operação ,5_4-2. = ,__-5,2.. Além disso,
precisamos considerar ainda mais dois
elementos dentre os outros 3 que não
formaram par. Isto pode ser indicado
da seguinte forma: ,__-3,2. = 3. Portanto,
teremos 10x3 = 30 grupos possíveis
formados por 2 pares e outros dois
elementos diferentes.
3. 1 trinca e outros 3 elementos
diferentes (por exemplo, AAABCD ou
BBBACD ou CCCABD etc.)
Podemos formar 5 trincas diferentes.
Além disso, cada trinca deverá ser
seguida de outros 3 elementos
tomados dentre 4 disponíveis. Isto
nos leva a ,__-4,3. = 4. Assim, o total de
grupos neste caso é igual a 5x4 = 20.
4. 1 quadra e outros dois elementos
diferentes (por exemplo, AAAABC ou
AAAABD ou BBBBCD etc.)
São 5 quadras possíveis que devem
compor o grupo com outros 2
elementos escolhidos dentre 4. Assim,
podemos calcular o número total de
grupos pelo produto 5_,__-4,2. = 5_6 = 30
5. 1 quina e mais um elemento
diferente = 20 casos
6. 1 sena = 5 casos
7. 1 trinca, um par e outro elemento
diferente (por exemplo, AAABBC ou
AAACCD ou BBBCCD)
Neste caso teremos 5 trincas possíveis
seguidas de 4 pares possíveis e, por
fim, 3 elementos únicos. Podemos
traduzir o cálculo desta maneira:
,__-5,1._,__-4,1._,__-3,1. = 60 casos
8. 2 trincas diferentes = 20 casos
9. 1 quadra e um par diferente da
trinca = 20 casos
A adição dos resultados (de 1 a 9)
produz o total citado no texto, de 210
casos possíveis.
Os alunos poderão ainda ser
estimulados a perceber que os casos
elencados anteriormente possuem
“pesos” diferentes, conforme
destacado na tabela 2 do artigo. Por
exemplo, o caso 1, com um único par,
pode ter seu “peso” assim calculado:
Para um par da dezena D0, com 9
elementos, seguida de elementos de
outras 3 dezenas com 10 elementos
cada e por mais um elemento da
dezena D4 que possui 9 elementos:
,__-9,2._,__-10,1._,__-10,1._,__-10,1._,__-9,1. =
324.000
Para um par das dezenas D1, D2 ou
D3, com 10 elementos cada, seguido
de dois elementos de dezenas com 10
elementos e por mais dois elementos
de dezenas com 9 elementos cada:
,__-10,2._,__-10,1._,__-10,1._,__-9,1._,__-9,1. =
364.500
As quantidades de combinações,
expressas na tabela 2, são, dessa
forma, fundamentais para que
se compreendam os valores das
probabilidades expressos na mesma
tabela e também nas próximas.
Em resumo, para que nossos alunos,
no futuro, tomem a decisão de tentar
ou não a sorte em jogos lotéricos,
conhecendo os cálculos dos valores
das probabilidades envolvidas, será
necessário que dominem, e bem, o
raciocínio combinatório.
Roteiro elaborado por WALTER SPINELLI,
autor de livros didáticos e professor do
Colégio Móbile (São Paulo, SP).
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
59
BIOLOGIA A vida dupla do ATP
COMPETÊNCIAS E
HABILIDADES SEGUNDO A
MATRIZ DE REFERÊNCIA
DO ENEM
• Compreender as ciências naturais e
as tecnologias a elas associadas como
construções humanas, percebendo
seus papéis nos processos de
produção e no desenvolvimento
econômico e social da humanidade.
• Compreender interações entre
organismos e ambiente, relacionando
conhecimentos científicos, aspectos
culturais e características individuais.
• Entender métodos e procedimentos
próprios das ciências naturais e aplicálos em diferentes contextos.
• Associar a solução de problemas de
comunicação, transporte, saúde ou
outro com o desenvolvimento científico
e tecnológico.
• Identificar padrões em fenômenos e
processos vitais dos organismos.
• Interpretar modelos e experimentos
para explicar fenômenos ou processos
biológicos em qualquer nível de
organização dos sistemas biológicos.
• Compreender o papel da evolução
na produção de padrões, processos
biológicos ou na organização
taxonômica dos seres vivos.
• Relacionar propriedades físicas,
químicas ou biológicas de produtos,
sistemas ou procedimentos tecnológicos
às finalidades a que se destinam.
CONTEÚDOS
• Moléculas, células e tecidos
• Bioenergética; sistema nervoso
• Fisiologia humana
CONTEXTUALIZAÇÃO
O conteúdo abordado no presente artigo provoca a curiosidade do
leitor desde o título até sua conclusão. Ao propormos esta leitura aos
alunos, devemos reforçar antecipadamente alguns conceitos básicos
para uma melhor interpretação e entendimento. Podemos iniciar com a
questão: “Como se explica que a mesma molécula carreadora de energia
possa desenvolver tantas atividades biológicas específicas, inclusive
com potencial aplicação no tratamento de doenças?”. Contextualizar
com situações reais um conteúdo tão complexo vai gerar interesse
e questionamentos, assim como vem ocorrendo entre cientistas de
diversas áreas da medicina, ressaltando que este artigo tem estado na
pauta de discussões em congressos importantes.
O professor terá a oportunidade de reforçar o que é o método científico,
as fases de uma pesquisa para aplicação humana, os cuidados para
aceitação pelo mercado, entre outras competências.
A discussão das funções do ATP, especialmente aquelas que abordam
tecido nervoso e transmissões neuronais, trará ao aluno um conteúdo
novo e instigante, motivando inclusive na escolha profissional.
Proposta de atividades
1. É importante relembrar com os
alunos a história de descobertas
científicas que culminaram nos
conhecimentos mais atuais sobre
o ATP. Sugira que eles desenhem
uma linha do tempo e insiram
dados não apresentados no artigo,
além de aplicações hipotéticas
dos novos medicamentos ou
dados de interesse, permitindo
que eles se coloquem no lugar
de um pesquisador. O produto
dessas pesquisas pode gerar boas
discussões após ser socializado
com a turma em momento
oportuno.
2. Explore o papel tradicionalmente
60
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
conhecido da molécula de ATP.
O que é essa molécula e sua
estrutura, como é gerada nas
células e quais as suas principais
funções. A realização de um préteste contendo questões atuais
sobre o ATP na bioenergética lhe
permitirá progredir nas discussões
do artigo com mais segurança.
3. Será bastante enriquecedora
a reprodução de algum vídeo com
imagens sobre o processo de
coagulação sanguínea, sugerido
no quadro no final desta proposta.
Ao apresentá-lo à classe, relembre
conceitos básicos essenciais
como a trombose. Posteriormente,
AULA ABERTA
© SEBASTIAN KAULITZKI/SHUTTERSTOCK (COÁGULO SANGUÍNEO),
© CHEPKO DANIL VITALEVICH/SHUTTERSTOCK (CAFEÍNA)
provoque a turma: ao bloquear os
receptores P2Y12 nas plaquetas,
qual seria a provável ação do
medicamento Clopidogrel nos
pacientes com essa doença?
Quais seriam os efeitos adversos
em caso de uma hipotética
não especificidade?
4. A turma pode ser dividida em
cinco equipes, cada uma responsável
pelo trabalho com um dos sentidos
humanos (visão, olfato, tato,
paladar, audição). A tarefa deve
culminar com uma apresentação
sobre a importância do ATP no
desenvolvimento dos sentidos e
na sua homeostase, reforçando
conteúdos de fisiologia e embriologia
humanas, o que ampliará o
significado das discussões.
5. A cafeína é a substância
estimulante de maior consumo em
todo o mundo e está presente no
café, chá, chocolates, refrigerantes
à base de cola ou medicamentos.
Segundo dados divulgados,
podemos afirmar que cerca de
80% da população geral faz uso
dessa substância diariamente.
Baseado nisso, levante uma
discussão acerca do consumo
desses produtos entre os alunos
e encomende uma pesquisa mais
detalhada sobre a ação fisiológica
do neurotransmissor adenosina
(derivado do ATP) em contraste com
a ação estimulante da cafeína.
6. Mutações no DNA mitocondrial
podem conduzir à síntese
insuficiente de ATP, resultando
em um grupo
de distúrbios
multissistêmicos
denominado doenças
mitocondriais. Organize
com os alunos
seminários de curta
duração que esclareçam
o papel do ATP
nessas doenças.
Questões do Enem
Ao beber uma solução de
glicose (C6H12O6), um
cortador de cana ingere
uma substância
SUGESTÃO DE VÍDEO
Sobre coagulação sanguínea: http://www.youtube.com/watch?v=MvgCgP3rTpk
AULA ABERTA
a) que, ao ser degradada
pelo organismo, produz
energia que pode ser usada
para movimentar o corpo.
b) inflamável que, queimada
pelo organismo, produz água
para manter a hidratação
das células.
c) que eleva a taxa de açúcar
no sangue e é armazenada
na célula, o que restabelece o
teor de oxigênio no organismo.
d) insolúvel em água, o que
aumenta a retenção
de líquidos pelo organismo.
e) de sabor adocicado que,
utilizada na respiração celular,
fornece CO2 para manter
estável a taxa de carbono
na atmosfera.
Resposta: alternativa a
Roteiro sugerido pela biomédica e
professora doutora DANIELLE MACÊDO,
do Colégio Damas (Recife, PE).
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
61
GEOGRAFIA O fim da miséria
COMPETÊNCIAS E
HABILIDADES SEGUNDO A
MATRIZ DE REFERÊNCIA
DO ENEM
• Analisar diferentes processos de
produção ou circulação de riquezas e
suas implicações socioespaciais.
• Analisar a ação dos Estados nacionais
em relação ao enfrentamento de
problemas de ordem econômico-social.
• Identificar os significados históricogeográficos das relações de poder entre
as nações.
• Ler e interpretar diferentes
representações gráficas e cartográficas
para compreender fenômenos
geográficos.
• Com base em indicadores sociais
e econômicos, avaliar aspectos do
desenvolvimento de diferentes países.
• Compreender processos de
constituição da globalização como nova
etapa do sistema econômico e nova
escala de relações humanas.
• Selecionar argumentos favoráveis ou
contrários às modificações impostas
pelas mudanças econômicas e as novas
tecnologias à vida social e ao mundo do
trabalho.
• Avaliar propostas de alcance social
que visam ao combate ou erradicação
da miséria e das desigualdades sociais
em diferentes países e regiões.
CONTEÚDOS
• Riqueza e pobreza
• Indicadores econômicos e sociais
• Globalização, redes e tecnologias
• Geografia econômica do mundo
• Ajuda externa
62
CONTEXTUALIZAÇÃO
O artigo de Jeffrey Sachs traz uma ambiciosa e louvável proposta
de erradicação da pobreza no mundo, referenciada nas Metas de
Desenvolvimento do Milênio estabelecidas pela ONU. Apresenta uma
radiografia das condições sociais e econômicas em diferentes países,
identificando os principais bolsões de pobreza e discutindo os termos da
ajuda externa (leia-se: dos países desenvolvidos) para combatê-la. O tema
é de interesse da geografia econômica e da geopolítica contemporâneas,
voltadas a estudantes do ensino médio. O tema em questão cria também
a oportunidade para que a turma possa dissecar termos, conceitos e
processos associados ao advento da globalização – e as eventuais
repercussões do seu advento no campo das melhorias sociais.
Proposta de atividades
1. Para iniciar a sequência de aulas, apresente algumas questões para
os estudantes: O que entendem por globalização? Como ela vem se
constituindo? Qual sua relação com mecanismos de ajuda externa e combate
à pobreza? O que podem fazer os países ricos ou “afluentes” e também os
eventuais países beneficiários nesse quadro? Considere que a globalização,
baseada no neoliberalismo, está associada à liberalização de mercados e
fronteiras, à livre circulação de bens, pessoas e serviços (nem tão livre assim
para imigrantes do mundo pobre). Além disso, baseia-se nos extraordinários
avanços tecnológicos dos meios de comunicação e informação, permitindo
múltiplas conexões a distância para quem dispõe desses recursos. Cada
vez mais, grandes corporações e o sistema financeiro desenvolvem suas
atividades em redes globais. Ouça as respostas de todos e exponha as ideias
centrais defendidas por Sachs no artigo, sugerindo sua leitura.
2. É recomendável que os estudantes, organizados em pequenos grupos,
recolham as informações disponíveis no texto sobre os principais bolsões
de pobreza (África Subsaariana, Ásia central, parcelas da América Central e
do Sul) e dados dos gráficos e mapas com indicadores sociais e econômicos.
Poderão também levantar novos dados e informações sobre essas áreas,
considerando o crescimento econômico de países pobres, mas grandes
produtores de petróleo como Angola e Sudão (apesar dos conflitos de Darfur),
entre os maiores do continente africano. Além disso, destacar a escala de
investimentos externos – em especial, da China – ocorrida nos últimos anos
em solo africano.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
AULA ABERTA
DIVULGAÇÃO
3. Esclareça que
o tema da ajuda
externa está presente
em diversos fóruns
internacionais. É o caso
das “responsabilidades
comuns, mas
diferenciadas”, das
cúpulas do meio
ambiente ou das propostas de taxação
de atividades do setor financeiro (tanto
de organizações sociais globais como
do FMI) e de ninguém menos que
Barack Obama – neste caso, criando
impostos para instituições financeiras
responsáveis pela forte crise de 20082009. Convém que os alunos conheçam
também experiências de distribuição de
renda e combate à pobreza, como as de
Bangladesh, com o Graemen Bank, ou do
Bolsa Família no Brasil.
4. Discuta os termos da ajuda externa
que constam da proposta defendida
por Sachs, a fim de que a turma avalie
o montante previsto – em torno
de US$ 160 bilhões ao ano – e as
condições político-econômicas para
sua viabilização. Os estudantes poderão
comparar os valores com o PIB das
nações mais desenvolvidas do planeta –
EUA, China e Japão – o primeiro na casa
dos US$ 15 trilhões e os outros dois no
patamar dos US$ 4,5 trilhões a US$ 5
trilhões. Os dados apresentados auxiliam
a identificar também áreas prioritárias
para investimentos, como combate à
fome, redução da mortalidade infantil
e melhorias na saúde e educação. A
turma deverá considerar as diversas
situações em que o aparelho do Estado
e os sistemas de governo precisam
AULA ABERTA
ser construídos
ou reconstruídos
em muitos países,
não raro assolados
por guerras civis e
conflitos internos
– caso de países
africanos como
Guiné Bissau, Serra
Leoa e Sudão, ou de asiáticos como o
Afeganistão. No continente americano,
é preocupante a situação do Haiti, que,
além da pobreza de sua população, ainda
não se recuperou do forte terremoto
ocorrido no início de 2010. Como o texto
aponta, está em jogo o modo como esses
espaços são produzidos e apropriados,
tanto no uso dos recursos naturais
como na criação de objetos geográficos
(infraestruturas, redes de comunicação
e transportes, escolas, sistemas de
saúde etc.), portanto, envolvendo a ação
dos Estados.
5. Os resultados dos levantamentos,
debates e estudos comparativos
poderão compor uma dissertação sobre
o tema, em que os alunos irão abordar
a viabilidade da ampliação da ajuda
externa como medida de combate à fome
e à pobreza no mundo – o que envolve
a disposição política dos atores mais
poderosos e a preparação das condições
políticas, econômicas e culturais para
receber e efetivar a ajuda externa por
aqueles que mais necessitam dela. Para
tanto, sugere-se que todos assistam
ao documentário “Encontro com Milton
Santos – ou o Mundo Global visto do
lado de cá” (2006, Caliban Produções,
direção de Silvio Tendler, 89 minutos).
O grande geógrafo, falecido em 2001,
ficou conhecido por suas críticas ao
modo como a globalização atual se
constitui, de modo “perverso”, baseada
na “tirania do dinheiro e da informação”
e na imposição de padrões tecnológicos,
não acessíveis a todos. De outro lado,
ele defendia que “outra globalização é
possível”, mediante a valorização dos
lugares, novos usos para as técnicas e
a criação de uma cidadania planetária,
uma “consciência de ser mundo”.
Questão do Enem 2010
Os meios de comunicação funcionam
como um elo entre os diferentes
segmentos de uma sociedade. Nas
últimas décadas, acompanhamos
a inserção de um novo meio de
comunicação que supera em muito
outros já existentes, visto que pode
contribuir para a democratização da
vida social e política da sociedade à
medida que possibilita a instituição
de mecanismos eletrônicos para
a efetiva participação política e
disseminação de informações.
Constitui o exemplo mais expressivo
desse novo conjunto de redes
informacionais a
(A) internet.
(B) fibra óptica.
(C) TV digital.
(D) telefonia móvel.
(E) portabilidade telefônica.
Resposta: alternativa a.
Roteiro elaborado por ROBERTO GIANSANTI,
geógrafo, autor de livros didáticos para
o ensino fundamental e médio e para a
Educação de Jovens e Adultos (EJA).
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
63
LIVROSLIVROSLIVR
ALEX NO PAÍS DOS NÚMEROS
Alex Bellos. Companhia das Letras, 490 págs., 2011, R$ 44,00
O
subtítulo (Uma viagem ao mundo
maravilhoso da matemática) já dá
uma ideia do que o jornalista e escritor
inglês Alex Bellos, ex-correspondente
do jornal The Guardian no Brasil, tem a
dizer a respeito desse tema que assusta
tanta gente. Graduado em matemática e
filosofia, ele surpreende ao assinalar que
nossa noção de escala numérica não é universal. Para
todos, o 5 vem depois do 4, que vem depois do 3 e
assim sucessivamente até o 1. Para representar esses
números em uma reta, parece que instintivamente
os dispomos com espaçamentos iguais entre um
número e seu antecessor. Mas isso não é intuitivo.
Bellos observou que entre os índios mundurucus, uma
etnia amazônica, essa distância na reta numérica não
é a mesma para todos os números e seus sucessores
(aliás, os mundurucus só contam até 5). Nessa representação na reta, os números grandes estão mais
próximos entre si que os números pequenos, o que
sugere que sejam percebidos segundo uma escala
logarítmica. A razão de tal representação, segundo
o autor, está vinculada à nossa visão em perspectiva,
que nos apresenta os objetos mais longe de nós como
se estivessem mais próximos um do outro do que
aqueles que estão menos afastados. Esse distanciamento entre a aritmética e a realidade que o mundo
nos apresenta explicaria em parte a dificuldade que
muitos têm para lidar com a matemática.
Sem perder o rigor que o tema exige, Bello
nos oferece de forma leve e divertida uma jornada
ilustrada sem limites geográficos ou temporais.
Vai dos sumérios aos dias atuais, com incursões à
teoria dos conjuntos e à informática. Ele aborda os
conceitos de cardinalidade e ordinalidade, que nos
são ensinados na escola e através dos quais transitamos com facilidade, façanha que não ocorre com
os chimpanzés, por exemplo. Sim, nessa viagem, o
autor nos revela como a percepção das quantidades é importante também para os animais: “Um
chimpanzé corre menos risco de ficar com fome
se conseguir olhar para uma árvore e quantificar
o número de frutas maduras que vai comer no
almoço”. E aponta pesquisas que levam a crer que
“os leões usam uma noção numérica ao decidir se
atacam ou não outros leões”.
ECONOMIA E ECOLOGIA
Franck-Dominique Vivien. Editora Senac, 152 págs., 2011, R$ 30,00
P
rofessor de ciências econômicas
da Universidade de Reims-Champagne-Ardenne, Franck-Dominique
junta a este outros títulos, já publicados, em que aborda os problemas
do desenvolvimento sustentável nas
economias da atualidade.
Neste livro, ele faz um balanço
das relações entre economia e ecologia, que
se estende pelo menos até 200 anos atrás.
Depois de um período em que a economia
política estava aberta para a história natural
e economistas renomados se ocupavam com
as consequências ecológicas da Revolução
Industrial, seguiu-se uma fase de ruptura entre
64
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
ambas. Hoje, elas tentam retomar a mútua abertura, mas falam sozinhas na maioria das vezes:
de um lado estão as concepções tradicionais
de economia ambiental e de recursos naturais
confiantes nos “mecanismos” de mercado; de
outro lado, levantam-se as ideias da nova
ecologia, desenvolvida pelos engenheiros, a
ecoenergética, que busca submeter o conflito
economia/ecologia à arbitragem de uma lógica
única. Há uma terceira corrente, no entanto, ainda em gestação, que se volta para a elaboração
de uma síntese desses dois monólogos, criando
a economia ecológica, cujos princípios incluem
visão naturalista, ecologia global e concepção
crítica dos fenômenos ecológicos.
AULA ABERTA
ROSLIVROSLIVROSL
O GÊNIO EM TODOS NÓS
David Shenk. Zahar, 358 págs., 2011, R$ 44,00
DIVULGAÇÃO
D
ias atrás, quando entrei no estacionamento que
uso diariamente, não consegui enxergar meu
carro, de tão lotado que estava o local. Enquanto
aguardava ser atendido, pensei nas mil manobras que
seriam necessárias para abrir espaço na garagem e
permitir a saída dos veículos. Um verdadeiro quebracabeça para mim, mas o manobrista, com muita
eficiência, achou a solução (que jamais me passaria
pela mente) num piscar de olhos: bastou deslocar dois
automóveis e pronto: lá estava aberta a passagem
para a saída. Refleti a respeito dessa habilidade dele,
que tantos outros não têm. Seria ele um manobrista
inato? Diante de um puzzle, ele certamente se sairia
melhor do que eu.
Fatos semelhantes ocorrem sempre e em todo
lugar. Sem pecar por exagero, podemos estender essa
comparação às habilidades de craques do futebol ou
mesmo de pintores, músicos, escritores e cientistas
consagrados. O que torna essas pessoas diferentes das
demais? Será que elas nasceram com dons específicos? São eles fruto de características genéticas?
Durante muito tempo, fomos levados a acreditar que sim, são dons inatos, e, ainda hoje, no
imaginário popular vigora bastante a ideia de que
a genialidade e algumas habilidades excepcionais
estão restritas a poucos privilegiados, enquanto a
maioria, incapaz de tê-las, sobrevive num patamar
de mediocridade.
Em O gênio em todos nós, David Shenk, jornalista e autor de best-sellers como O jogo imortal
(Zahar), aborda esse mito das genialidades congênitas, baseado em estudos recentes das diversas
áreas de pesquisa da inteligência humana. A ciência
mostra que a verdade é mais interessante, rica, e
oferece oportunidades muito mais amplas que a
crença nos leva a supor – somos sobretudo o que
construímos em nosso processo de desenvolvimento, embora não possamos controlá-lo completamente. Um processo, aliás, que nos acompanha
ao longo de toda a vida. Claro, ao avançarmos na
idade, nossas capacidades diminuem, mas não há
limites impostos pelo nosso DNA. Os genes não
são entidades programadas que nos determinam o
AULA ABERTA
caminho. Eles interagem com o ambiente, e dessa constante interação resulta o
que somos.
Shenk, entretanto, não deixa de considerar a importância das particularidades
genéticas no desenvolvimento de habilidades. “Seria tolice dizer que todos podem
literalmente ser ou se tornar qualquer
coisa. Mas a ciência moderna nos mostra que, da
mesma forma, é tolo pensar que a mediocridade está
embutida na maioria de nós ou que somos capazes de
estabelecer nossos limites enquanto não aplicarmos o
máximo de nossos recursos e investirmos muito tempo
para determiná-los”, assinala o autor.
O livro é dividido em duas partes: “O mito do
dom” e “Cultivando a grandeza”. Na primeira, Shenk
começa explicando o funcionamento dos genes e
como eles interagem com todo o seu entorno para
depois mostrar que os talentos não são inatos,
embora todos nasçam com diferenças e alguns até
com vantagens para a execução de determinadas
tarefas. Trata também da questão das diferenças
entre gêmeos idênticos, que comprovam o equívoco
de pensar que as características genéticas são determinantes para o desenvolvimento de aptidões. Um
dos capítulos dessa parte é dedicado a examinar as
habilidades em faixas etárias distintas, evidenciando
que talentos precoces nem sempre resultam em
adultos que se destacam, mas que determinada
habilidade pode se revelar em fases mais avançadas
da vida. O último capítulo dessa parte é dedicado
à relação entre etnia, genes, cultura e sucesso, em
que o autor aborda sobretudo a crença de que determinados grupos étnicos têm vantagens sobre os
demais em algumas práticas esportivas.
Na segunda parte, Shenk discute o potencial de
todos nós. Que erros podemos evitar a fim de que
nossos filhos sejam bem-sucedidos? Qual a influência da sociedade nessa tarefa? E termina com uma
afirmação intrigante: nossa herança genética pode ser
mudada pelo estilo de vida que temos.
Uma leitura agradável e de linguagem acessível.
(LCPM)
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
65
Acesso limitado
ENSAIO
Com desigualdades econômicas tão profundas no país, o ensino
médio de qualidade e universalizado ainda é um sonho
Por Lúcia Bruno
m visita recente ao Brasil, o ex-presidente dos
Estados Unidos Bill Clinton, ao afirmar que
nosso país precisava expandir o acesso dos
jovens ao ensino médio, mencionou um problema nevrálgico da educação brasileira que
se arrasta há décadas sem solução efetiva.
Segundo dados da Pnad publicados em 2008, a média
da escolaridade dos jovens entre 15 e 29 anos, no Brasil, atingia 8,8 anos. Para ter uma ideia das disparidades
regionais, abaixo dessa média estavam o Norte do país
(8,1 anos) e o Nordeste (7,7 anos), enquanto o Sudeste
(9,5 anos), o Sul (9,4 anos) e o Centro-Oeste (9,1 anos)
situavam-se em patamar superior.
Essa mesma pesquisa mostrou que, em 2008, quase
1,5 milhão de jovens entre 15 e 17 anos não frequentava a escola; na faixa etária de 18 a 24, mais de 15,6
milhões estavam sem estudar e, entre 25 e 29 anos,
eram 13,5 milhões.
No Sudeste, Sul e Centro-Oeste, o percentual de jovens
que encerraram o estudo no ensino médio ou o abandonaram era de 36,26%, 31,29% e 31,04%, respectivamente,
estatística preocupante para regiões consideradas as mais
dinâmicas e produtivas do país.
Os dados da Pnad de 2009 mostram algumas variações nesse quadro, sem contudo indicar tendências de
mudanças substantivas. Se em 2008 84% dos jovens com
idade entre 15 e 17 anos frequentavam a escola, em 2009,
esse índice subiu para 90,6%. Entre a faixa dos 18 aos 24
anos, em 2008, eram 34% dos jovens e, em 2009, 38,5%.
Cabe ressaltar que, apesar do crescimento observado, permanece a redução significativa do percentual de jovens
que deixam a escola na passagem de uma faixa etária para
outra e de um nível de ensino para o seguinte.
Além disso, temos de considerar que muitos jovens
E
matriculados nas escolas estão em séries inadequadas
para a idade, em decorrência da entrada tardia no sistema
educacional ou da repetência ou, ainda, da evasão, o que
significa que muitos nem sequer chegam a frequentar o
ensino médio, embora tenham idade para tal.
Se considerarmos que em 2009 o Brasil ainda apresentava uma taxa de analfabetismo em torno de 14 milhões
de pessoas, ou seja, 9,7% da população com 15 anos ou
mais, e que a taxa de analfabetismo funcional (pessoas de
15 anos ou mais de idade com menos de quatro anos de
escolaridade) era de 20,3%, vemos quão ineficazes são as
políticas educacionais em vigor para cumprir um dever do
Estado que é prover educação básica para todos.
Se cruzarmos esses dados com a renda segundo dados da Pnad, veremos que a relação entre pobreza e escolaridade ainda é um fator determinante, ou seja, quanto
menor a renda das famílias menor a taxa de escolaridade
de seus filhos, obrigados a se inserir precocemente no mercado de trabalho para complementar a renda familiar. De
acordo com dados do Inep em 2008, cerca de 2,8 milhões
de alunos do ensino médio trabalhavam, buscando conciliar atividade remunerada e educação.
No mercado de trabalho, os jovens com baixa escolaridade só são capazes de desenvolver tarefas simples,
mal remuneradas e precárias, alimentando o círculo de
pobreza e sofrendo as consequências do desemprego, especialmente os situados na faixa etária entre 18 e 24 anos.
No quadro de desigualdades econômicas profundas e tão
arraigadas como as existentes no Brasil, ensino médio com
qualidade para todos os jovens ainda é um sonho de uma
noite de verão.
Lúcia Bruno é professora livre-docente da Faculdade de
Educação da USP.
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