Um ícone da indústria química citado na Bíblia 

Yahweh, o próprio Deus, fez chover do céu fogo e enxofre sobre Sodoma e Gomorra. Assim Ele destruiu completamente aquelas cidades e toda a planície, com todos os habitantes das cidades e toda a vegetação ao redor. Gênesis 19.

O enxofre é assim: poderoso e utilizado desde épocas remotas na história da humanidade, citado na Bíblia e, talvez, por todos estes motivos, seja intrinsecamente associado a crenças e religiões. Mas, ao mesmo tempo, é um elemento químico que assume vários papéis, desde o biológico, dentro das nossas células e das de plantas, até como protagonista do composto químico mais utilizado pela indústria em todo o mundo: o ácido sulfúrico. Não é pouca coisa.

Amarelo e tóxico

O enxofre é um sólido amarelo-claro, inodoro, insolúvel em água, que queima com facilidade. É mau condutor de calor, tem brilho resinoso e ocorre na forma elementar, ou seja, como substância simples, em depósitos vulcânicos. Ele é mais abundante como sulfeto, quando acompanha um metal. [1]

Na Tabela Periódica o enxofre está no grupo 16, dos calcogênios, junto com oxigênio, selênio, telúrio e polônio. O enxofre tem número atômico 16 e símbolo S, derivado de seu nome em sânscrito, sulvere, e do latim, sulphurium. É o décimo elemento químico mais abundante no universo. O enxofre elementar é formado principalmente por moléculas contendo oito átomos de enxofre (S₈) formando uma estrutura similar a uma coroa. [2]

O enxofre aparece como componente de muitos minerais comuns, como galena (PbS), gipsita (CaSO₄·2H₂O), pirita (FeS₂), esfalerita (ZnS), cinábrio (HgS), estibinita (Sb₂S₃), epsomita (MgSO₄·7H₂O), celestita (SrSO₄) e barita (BaSO₄). [2]

Originalmente o enxofre elementar (S₈), retirado de depósitos subterrâneos principalmente pelo Processo Frasch, era a matéria prima para a produção de compostos de enxofre, como o ácido sulfúrico. Tal processo consome muita energia e seu sucesso comercial depende de acesso a água e energia baratas. Posteriormente ele passou a ser obtido também a partir de sulfetos, como o mineral pirita, por um processo denominado ustulação, conforme a reação a seguir:

O dióxido de enxofre (SO₂) liberado na ustulação é, posteriormente, transformado em trióxido de enxofre (SO₃) e ácido sulfúrico (H₂SO₄).

Desde o início do século XXI o enxofre é obtido principalmente como subproduto do refino de petróleo, no qual se encontra como parte das moléculas orgânicas, e pela remoção do gás sulfeto de hidrogênio (H₂S) presente no gás natural. Ele também é obtido em processos metalúrgicos com metais não ferrosos, como cobre e zinco. A obtenção do enxofre elementar a partir do gás natural e do petróleo pelo processo Claus é cada vez mais importante. Nesse processo, o H₂S é primeiramente oxidado a altas temperaturas e, em uma etapa posterior, o dióxido de enxofre (SO₂) que resulta desta etapa reage com o sulfeto de hidrogênio restante sobre um catalisador. [3]

Estas formas de produção mais recentes surgiram para cumprir legislações bastante restritivas no mundo e no Brasil quanto à redução de emissões de compostos de enxofre para a atmosfera provenientes da produção de combustíveis fósseis, e para reduzir ou eliminar gases contendo enxofre gerados durante os processos metalúrgicos. [4]

Poucos países, como a Polônia, que possuem reservas de enxofre elementar, ainda utilizam o Processo Frasch, mas a produção diminui a cada ano. Aqui no Brasil, em função da legislação ambiental, a Petrobrás remove os compostos sulfurosos que existem em pequenas quantidades nos combustíveis derivados de petróleo, como o diesel e a gasolina. Ao retirar o enxofre, os combustíveis tornam-se menos poluentes para o ar. [5, 6]

Assista o vídeo produzido pela Universidade de Nottingham, no Reino Unido, e disponibilizado no canal de YouTube Periodic Table of Videos:

Cerca de 90% do enxofre consumido no mundo é convertido em ácido sulfúrico ou produzido diretamente como tal, e a maior parte do ácido sulfúrico é consumida pela indústria de fertilizantes, majoritariamente na solubilização da rocha fosfática (ver texto sobre fósforo). Além dos fertilizantes, destacam-se os usos do enxofre na indústria de papel e celulose, para fabricação de polpa de madeira; como matéria-prima para a indústria química, especialmente para a formulação de detergentes biodegradáveis; na fabricação de corantes e pigmentos; na vulcanização da borracha para aumentar sua resistência, principalmente em pneus; na formulação de inseticidas e fungicidas; em agentes alvejantes; como complemento alimentar para gado; e na produção de acetato de celulose, celofane, raiom, viscose, fibras e produtos têxteis. [7,6].

O enxofre e seus compostos são usados na fabricação da pólvora e em fármacos, como sulfas, sulfatos e antibióticos. Ele faz parte da composição de cimentos, sabão em pó e, também, líquidos para fazer permanentes no cabelo. [8]

A produção mundial de enxofre, considerando todas as formas de obtenção, foi de 80 milhões de toneladas em 2021, sendo os maiores produtores China, Estados Unidos, Rússia e Arábia Saudita. A produção brasileira foi de 500 mil toneladas naquele ano, segundo o Sumário das Commodities Minerais, publicado pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos. [5]

No Brasil o enxofre ocorre em depósitos da bacia sedimentar de Sergipe, no município de Siriri. Volumes representativos estão contidos na pirita (FeS₂) associada ao carvão da Bacia do Paraná. As reservas oficiais de enxofre no Brasil compreendem sulfetos de chumbo, ou galena (PbS) e de zinco, ou blenda (ZnS), que ocorrem em depósitos em Minas Gerais, no município de Paracatu, e São Paulo, no município de Morro Agudo. Os depósitos de enxofre associado ao ouro em Minas Gerais possuem reservas em torno de 748 mil toneladas. A reserva de enxofre contido no folhelho pirobetuminoso (comercialmente conhecido como xisto betuminoso) da Formação Irati, no Paraná, foi calculada em 47 milhões de toneladas. [1]

O enxofre ocorre nos meteoritos e está presente em grande quantidade em Io, a terceira maior lua de Júpiter. Io é o corpo com maior atividade vulcânica conhecida no sistema solar, e sua superfície mostra as cores amarela, laranja, vermelha e preta que se devem a depósitos de enxofre em diferentes temperaturas. [9]

Papel biológico

O enxofre é um elemento químico essencial a todos os organismos vivos. Ocorre no organismo humano, principalmente como constituinte de aminoácidos (cistina, cisteína e metionina). É encontrado no esqueleto, na ordem de 1,4 g por quilo de osso, na insulina e na queratina da pele, cabelos e unhas. Ele está presente em muitos alimentos, como germe de trigo, lentilha, feijão e aveia; a cebola tem um efeito lacrimogênio devido a um composto contendo enxofre. [8]

Nas plantas o enxofre exerce funções essenciais para seu desenvolvimento e qualidade, desde a formação de aminoácidos e proteínas até no controle hormonal, fotossíntese e mecanismos de defesa contra patógenos. [10]

A principal função do enxofre nas plantas é estrutural, na composição de alguns aminoácidos (cisteína, cistina, metionina, taurina) e, devido a isso ele está presente em todas as proteínas vegetais, inclusive enzimáticas. Também, de forma indireta, está envolvido na formação da clorofila. Por esse motivo o enxofre é suprido para as plantas via adubos. [11]

Por outro lado, alguns compostos de enxofre são tóxicos à saúde humana, provocam dores e diarreias e são danosos ao meio ambiente. O dióxido de enxofre (SO₂) é corrosivo, oriundo da queima de combustíveis fósseis; os óxidos de enxofre presentes na atmosfera se dissolvem em água e provocam a chuva ácida, prejudicial ao meio ambiente; e o sulfeto de hidrogénio ou gás sulfídrico (H₂S), produzido pela degradação anaeróbica de materiais contendo enxofre, provoca a morte por parada respiratória. [8]

O gás sulfídrico possui cheiro de ovo podre. Esse cheiro se deve à degradação anaeróbica da albumina, proteína sulfurada presente no ovo. Ele é obtido em laboratório pela ação de ácido clorídrico (HCl) sobre sulfeto ferroso (FeS). Conforme sua concentração no ambiente, ele pode afetar rapidamente o olfato antes de causar a morte. O gás sulfídrico, bem como o dissulfeto de carbono (CS₂), provoca paralisia, convulsão e narcose. [8]

Alquimistas

O enxofre já era conhecido por povos sem escrita e utilizado como pigmento de pinturas em cavernas. Em diversas civilizações, sua queima fazia parte de rituais religiosos, e ele era utilizado para clarear o algodão e a lã e para a fumigação. Como medicamento dermatológico, foi empregado em unguentos. [4]

O Genesis refere-se a ele como a pedra que queima. Homero menciona o enxofre como desinfetante; os romanos usavam-no como medicamento dermatológico. Plínio considerava o enxofre como um dos tipos mais singulares de terra e um agente de grande poder sobre outras substâncias. [12]

Na Idade Média, alquimistas pensavam que o enxofre fosse uma substância mineral oleosa que podia ser derretida para se tornar um óleo combustível, e achavam que todos os materiais combustíveis continham enxofre. Em 1777, Lavoisier finalmente classificou-o como um elemento químico, mas Humphry Davy, em 1808, ainda pensava que o enxofre fosse um composto que continha oxigênio, similar às resinas. [12]

Mesmo sendo classificado como um elemento por Lavoisier, foi só na primeira metade do século XIX que os químicos franceses Gay-Lussac e Thenard demonstraram que ele é uma substância simples. [4]

Até 1838 o enxofre elementar era retirado de depósitos superficiais de origem vulcânica na Sicília, que detinha o monopólio de sua produção. Com isso os preços subiram, e a indústria buscou fontes alternativas, como as piritas, produzidas principalmente na Espanha e em Portugal, ainda na metade do século XIX. Nessa época os principais usos do enxofre eram para a fabricação de pólvora, para produção de branqueadores e para manufatura de compostos medicinais. [13]

No início do século 20, o método Frasch, nos Estados Unidos, reduziu os custos de produção e levou à hegemonia norte-americana na produção a partir de 1913. Com o advento da química industrial moderna, ao longo do século, o enxofre passou a ser aplicado sobretudo na produção do ácido sulfúrico. [13].

Referências

[1] – Enxofre-DNPM. Disponível em https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/outras-publicacoes-1/7-4-enxofre. Acesso em 08/04/2022.

[2] – Chemistry in its Elements: Sulfur. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele016.html. Acesso em 06/06/2022.

[3] – Shriver D. et al. Química Inorgânica. 4. ed. Porto Alegre; Bookman, 2008.

[4] – Enxofre. Disponível em https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/outras-publicacoes-1/7-4-enxofre. Acesso em 07/04/2022.

[5] – Sulfur Statistics and Information. Disponível em https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/sulfur-statistics-and-information. Acesso em 07/04/2022.

[6] – Petrobras. Disponível em https://petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/produtos/industriais/enxofre/. Acesso em 20/04/2022.

[7] – Souza M. Processos inorgânicos. Rio de Janeiro. Synergia Ed. 2012.

[8] – Vaitsman, D.; Dutra P.; Afonso J. Para que servem os elementos químicos. Rio de Janeiro, Interciência. 2001.

[9] – Enxofre DNPM. Disponível em https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/sumario-mineral/sumario-mineral-brasileiro-2008/enxofre#:~:text=O%20pre%C3%A7o%20por%20tonelada%20de,destinados
%20%C3%A0%20produ%C3%A7%C3%A3o%20de%20biocombust%C3%ADveis. Acesso em 25/04/2022.

[10] – Burrows A.; Holman J.; Parsons A.; Pilling G.; Price G. Introdução à Química Inorgânica, Orgânica e Físico-Química. Vol. 3. Rio de Janeiro. LTC Livros Técnicos e Científicos.2012.

[11] – O ciclo do enxofre aplicado à agricultura e agroindústria. Disponível em http://anais.unespar.edu.br/xi_eepa/data/uploads/artigos/9/9-07.pdf. Acesso em 08/004/2022.

[12] – Enxofre: nutriente indispensável para altos rendimentos. Disponível em https://maissoja.com.br/enxofre-nutriente-indispensavel-para-altos-rendimentos/. Acesso em 25/04/2022.

[13] – Ullmann?s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol. 25. 5.ed. 1994.

[14] – Enxofre. Cetem. Disponível em http://mineralis.cetem.gov.br/bitstream/cetem/1042/3/06.%20Agrominerais%20-%20ENXOFRE.pdf. Acesso em 07/04/2022.

ATENÇÃO! Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.

Artigo produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV,
sob orientação técnica de Vera Regina Leopoldo Constantino,
docente do Instituto de Química da USP.
Publicado em 06/10/2022