Por que silos de cereais explodem?

No dia 25 de novembro do ano passado, um silo de armazenamento de grãos da empresa Marasca Comércio de Cereais explodiu de forma violenta, na cidade de Júlio de Castilhos, Rio Grande do Sul. A causa do acidente não foi terrorismo, não foi usado C-4, Semtex ou outro explosivo que você julga conhecer dos filmes. A causa foi a mais simples de todas e muito provavelmente você comeria o causador da explosão sem nem se dar conta: cereais. Pura e simplesmente cereais.

Como pode algo tão simples como poeira explodir? Como pode simples armazenamentos de cereais causar uma explosão tamanha, capaz de matar pessoas. Abra no capítulo 2, da Seção 1 do Livro dos Porquês. Ponto de Fulgor.

Antes de começar a falar sobre Ponto de Fulgor, vamos saber primeiro o que é um explosivo. Há algum tempo, eu passei um trabalho pros meus alunos e pedi que dissertassem sobre explosivos. Nosso, a proverbial inteligência de um deles começa o trabalho com:

Explosivo é aquilo que explode!

A definição está errada por vários motivos. Primeiro, porque não ficou dito o que é essa "explosão". Em segundo lugar, se formos levar isso em conta, qualquer coisa pode ser considerado como explosivo, posto que, praticamente, qualquer coisa pode explodir. Mas, afinal de contas, o que é uma explosão?

Uma explosão nem sempre envolve uma reação química. Ela acontece quando determinada substância aumenta muito seu volume, com liberação de energia de forma rápida e descontrolada. Por exemplo, se eu pegar um palito de fósforo e deixar queimar, a madeira do palito queimará lentamente. Se eu espalhar gasolina no chão e chegar uma pega chama perto, a gasolina começará a queimar mais rapidamente que o palito, mas não haverá explosão. O problema estará em quando eu encerrar a gasolina num recipiente e der ignição a ela. Para facilitar, usarei como exemplo o metano (já que a gasolina não é apenas UMA substância, mas uma mistura delas). A reação de combustão do metano é:

2 CH4  +  4 O2  —>  4 H2O  +  2 CO2  (ΔH = –889,5 kJ)

Como podem ver, eu coloquei uma reação de queima completa, e segundo esta equação, cada molécula de metano gera cerca de 445 quilojoules de energia.

Deixando essa energia de lado, vemos outra coisa: foram produzidas duas moléculas de gás carbônico e 4 moléculas de água, que aparecerá sob a forma de vapor. Acontece que com a energia liberada, a temperatura aumentou também, o que faz os gases se expandirem, ocupando um volume maior. Como os gases não têm para onde expandir, eles começam a chocar-se com as paredes do frasco e isso gera mais calor. Com mais calor, mais as moléculas irem se chocar e isso aumentara a pressão interna. Se o frasco não for muito resistente, KABOOM!!!

Outro exemplo é a combustão da pólvora negra:

2 KNO3  +  S  +  3 C  —>  K2S  +  N2  +  3 CO2

Essa é a reação comumente descrita mas duvida-se que seja exatamente essa, pois nem sempre há queima total e nem mesmo as proporções são claramente estas. Entretanto, serve como ilustração que uma mistura que ocupa um volume bem pequeno produz tantos gases e energia, que atuará bem em cima desses gases de forma a aumentar sua temperatura e volume, conferindo-lhes alto poder de ruptura, de forma vem rápida.

Entretanto, nem sempre é preciso uma reação que se libere (muita) energia. Basta temos uma questão de volume se expandindo. Por exemplo. Pegue um daqueles frasquinhos de filme fotográfico e coloque água dentro até quase a borda. Em seguida, jogue um comprimido de sonrisal lá e feche rapidamente (de preferência, virando o frasco de cabeça pra baixo, de forma que o fundo do frasco fique para cima). O sonrisal irá reagir com a água, produzindo CO2, que como gás ocupa um volume maior. Podem me dizer o que acontece? De outra maneira podemos usar o exemplo de nitrogênio líquido numa garrafa, a qual foi jogada num container com água:

Nosso senso comum diz que é preciso haver queima para haver uma explosão. No caso do vídeo acima acontece algo interessante, pois o nitrogênio não libera energia inicialmente. Ele RECEBE calor. O nitrogênio é um gás à temperatura ambiente e para que ele esteja sob a forma líquida é porque ele foi resfriado sob pressão. Assim, se temos nitrogênio líquido à temperatura ambiente, é porque ele está numa forma metaestável, pronto para voltar à sua condição normal. Ao ser colocado num frasco, estou impedindo-o de se expandir, e quando o coloco num tonel com água, o sistema começa a entrar em equilíbrio, onde o nitrogênio começa a receber calor da água. Quanto mais calor recebe, mais facilmente ele passará para o estado gasoso. Assim, ele começara a expandir-se rapidamente, forçando contra as paredes do frasco. KABOOM!!

É interessante, pois há liberação de energia, sob a forma de energia cinética, principalmente, não sob a forma de energia térmica, já que o nitrogênio precisa absorver calor para poder passar pro estado gasoso. É de dar um nó na cabeça, não?

Tudo bem, cara. Mas o que isso tem a ver com cereais explodindo?

(desculpe, Wallacy, não resisti)

Bom, antes de tocarmos no assunto dos cereais chica-chica-bum, pensemos na diferença entre um prego de ferro e um chumaço de bombril. Quando eu aqueço um prego de ferro no fogo, bem, ele fica quente (D’oh!), a ponto de ficar bem avermelhado, mas só isso. Só tendo um fogo bem quente para chegar ao ponto de fusão do ferro (cerca de 1538 °C). Agora, quando eu coloco lã de aço, tipo "bombril" no fogo, vemos claramente ele começar a queimar com um brilho característico. Isso se deve ao estado de agregação dele, posto que a lã de aço são finos filamentos, enquanto que um prego possui um tamanho maior e precisa de mais energia para chegar ao seu ponto de fusão.

Indo por esse paralelo, vemos que um pedaço de madeira queima bem lentamente, porque o principal constituinte, celulose, reage de forma devagar devido ao tamanho do corpo (como lenha, por exemplo). Se eu diminuir o estado de agregação, como em forma de serragem, a reação de combustão será mais rápida por causa do aumento da área de contato. Aumentando a área de contato, temos uma aceleração de qualquer tipo de reação e se você quiser testar, pegue 2 comprimidos de sonrisal e pulverize um deles. Pegue 2 copos com água na mesma quantidade e em um dos copos jogue o comprimido inteiro, e no outro copo o comprimido pulverizado e veja qual reage totalmente primeiro.

No caso dos silos de cereais, há sempre muita poeira, mesmo não sendo depósito de farinha de trigo (que também é perigoso). Normalmente, eles estão lacrados e são removidos de lá de dentro com bombas de vácuo, mas sempre pode-se ter um acidente, como o relatado no início do artigo. Acontece que como o pó do cereal (ou farinha, mesmo) é tão inflamável quanto madeira – já que são formados pelas mesmas substâncias –, queimam da mesma forma, só que de maneira bem rápida por causa do estado de agregação, como ficou demonstrado no caso do bombril. Então, temos algo queimando muito depressa, liberando gases de combustão e gerando energia com liberação de calor. Este calor fará com que os gases expandam e o resto é história.

Abaixo, vemos uma filmagem de uma explosão acontecida na Sun Flour Mill, em Bow Lock, Inglaterra, em 1965, onde 4 pessoas morreram e 31 ficaram feridas.

Mas lembre-se: era apenas farinha.

Basicamente isso ser deve ao chamado Ponto de Fulgor, o ponto em que um sólido, líquido ou gás se torna combustível. É como quando o óleo na frigideira está tão quente que ele se inflama instantaneamente, assim que seus vapores encontram uma pequena chama, já que foi atingido o seu ponto em que ele se torna combustível. Para isso, ele obedece ao chamado "triângulo do fogo", em que para termos fogo é preciso ter obrigatoriamente:

Retire-se um deles e o fogo será extinto.

No caso de farinha, temos um experimento em que a encerramos num recipiente lacrado, com um fluxo de ar de forma que a farinha fique espalhada como se fosse uma nuvem e uma centelha dá a ignição. A farinha (quanto mais fina, melhor) se inflamará rapidamente, por causa do seu estado de agregação, liberando gás e energia, onde poderemos ouvir claramente a detonação. Um exemplo de farinha explodindo pode ser vista no vídeo abaixo.

Nossa mente pensa em explosivos como algo legal, que faz barulho e é preciso de reagentes complicados. Nem sempre. Primeiro, explosões só são legais no cinema (e NO filme e não DURANTE a exibição). Segundo, praticamente qualquer coisa pode explodir, dependendo das condições a que está submetida. Receitas de idiotinhas no YouTube trazem muitas "receitas" de como explodir coisas e fazer bombinhas maneiras. Vi um, inclusive, em que o idiota tenta apagar o fogo causado pela bombinha de fumaça usando… jornal.

Eu tenho plena noção que pensam que Química é entrar no laboratório e explodir coisas. Isso até pode acontecer, mas com gente idiota e incompetente. Me orgulho em dizer que em todos anos de profissão, o acidente mais grave no qual estive metido foi quando um imbecil deixou cair ácido clorídrico em mim, e eu tive que arriar as calças na mesma hora, ficando de cuecas em pleno laboratório (as meninas disseram que eu tinha pernas sexy, enquanto o idiota estava balbuciando depois que eu lhe dei um soco).

Normas de segurança são empregadas de forma mais paranoica possível. Mesmo porque, você nunca iria imaginar que um punhado de farinha pudesse fazer mais estrago do que lhe fazer engordar, não é mesmo?

6 comentários em “Por que silos de cereais explodem?

  1. Só desculpo porque pensei a mesma coisa na hora! :roll:

    Enquanto estava lendo o texto me lembrei do camarada que disse que para o big bang ter existido precisava de oxigênio, pois explosão tem fogo e fogo precisa de oxigênio, logo big bang precisa de fogo.

    Assim que ele souber que só precisa de farinha, vai entender o porquê do nome Via Láctea.

    1. @Wallacy, também me lembrei daquele jeneo que pelo visto nunca assistiu o Beakman.

      Aliás, será que aquele comentário jeneal também inspirou o André a escrever esse texto?

  2. Excelente artigo!

    Confesso que muitas coisas da química ainda me são obscuras, mas quanto mais leio a respeito, mais interessado eu fico.

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