A ciência de Dr. Stone

Dr. Stone é um mangá que me surpreendeu bastante pelo jeito divertido que ele trata de ciência real. Mais legal ainda, ele mostra como a ciência pode salvar nossas peles, nos ajudar bastante e como ela é fundamental para a nossa civilização!

Fiquei pensando em que postagem eu usaria para estrear o mangá aqui no blog. Pensei em uma lista de personagens, mas talvez eu faça isso depois. Então tive a ideia de explicar um pouco melhor sobre a ciência em Dr. Stone e como ela é usada na história.

Para ler essa postagem não é preciso conhecer muito do mangá, não vai ter spoilers diretos do enredo, somente das utilizações de ciência. Na verdade você nem precisa ter lido o mangá, basta saber que temos dois personagens principais: Senku, que é um gênio em ciências, e Taiju, o entusiasta que está sempre aprendendo algo novo.

A primeira demonstração do conhecimento em química de Senku acontece logo nas primeiras páginas do mangá, com a suposta poção do amor, que na verdade era gasolina que ele fez no laboratório. A pergunta é: dá pra fazer gasolina usando tampinhas de garrafa? 

As tampinhas são feitas do material plástico mais comum e barato que existe: polietileno. O polietileno é um polímero, uma cadeia bem grande de átomos de carbono e hidrogênio ligados. Os componentes da gasolina também são compostos de carbono e hidrogênio. Ou seja, temos os mesmos elementos nos dois lados da transformação. Só é preciso um método para modificar a estrutura do polietileno e transformar na da gasolina, e esse é um procedimento que já existe! Existem métodos diferentes que ainda estão sendo pesquisados, então o passo a passo ainda é incerto e não é tão fácil fazer em larga escala, mas na quantidade de Senku fez é realmente muito possível, mesmo que para um estudante em um laboratório de escola. Repare que usei a palavra "possível", mas é difícil definir se ele conseguiria em um laboratório comum.

E que história é essa de que cocô de morcego tem ácido nítrico? Isso é verdade! Cocô de morcego possui uma combinação de várias substâncias, entre elas o ácido nítrico. A palavra "ácido" pode assustar pelo que os filmes nos passam, de que é uma substância mortal que sai corroendo tudo, mas não é bem assim. No caso das substâncias do cocô de morcego elas até fazem bem para o solo, por isso são usadas como fertilizantes.

A principal fórmula para despetrificar as pessoas foi chamada de nital. O nital é a mistura de ácido nítrico com etanol (popularmente conhecido como álcool). É uma substância com capacidade de corroer metal e algumas rochas, por isso é muito usada para fazer desenhos em peças de metal. Foi muito usado no passado para fazer enfeites e desenhos em armaduras, espadas e várias outras peças, o que mostra que já era uma substância desenvolvida antes mesmo do conhecimento em química como temos hoje em dia. Então, de fato, o nital é uma substância que poderia ser produzida nas condições dos personagens de Dr. Stone. Lembrando que o ácido nítrico foi encontrado no cocô dos morcegos e o álcool já veremos de onde veio.

Na busca por álcool, Taiju sugere que eles façam vinho usando uvas. Acho que todo mundo sabe que vinho vem da uva, mas sabem como isso é feito? É possível fazer vinho com uvas em um acampamento? Novamente a resposta é sim. A humanidade já sabia fazer vinho a pelo menos 7 mil anos atrás, com equipamentos que podem ser feitos facilmente em um acampamento improvisado.

Basicamente é preciso esmagar as uvas (pisando, por exemplo) para que casca e a polpa se misturem, formando um suco. Esse suco precisa ser guardado em recipientes, onde vai acontecer a etapa-chave para a criação do vinho: a fermentação. Nesses recipientes alguns fungos, principalmente as chamadas leveduras, vão se desenvolver e realizar alguns processos químicos no suco, consumindo o açúcar que tem nele e transformando em etanol (álcool). Então, de certa forma, quem faz o trabalho são os fungos. A fermentação demora um tempão, em Dr. Stone eles deixam três semanas nos vasos.

Porém como eles precisam apenas do etanol era preciso seguir adiante. Depois de obter vinho, Senku resolve destilá-lo. Mas o que é destilação? Quando você tem uma mistura de substâncias uma das formas de separá-las é usando a destilação. Substâncias diferentes evaporam com temperaturas diferentes, então vamos supor duas delas, A e B. A substância A evapora com 80 graus, enquanto a B evapora com 100. Se você tiver elas misturadas e aquecer até 90 graus, por exemplo, só a substância A vai evaporar, deixando só a B. Assim você consegue separar elas. Na destilação é isso que é feito, só que de forma controlada, assim dá pra separar várias substâncias somente controlando as temperaturas. 

Voltando. O que Senku quer fazer é obter conhaque destilando o vinho. Ele faz isso porque o vinho tem um teor alcoólico de, no máximo, 20%, ou seja, pouco álcool pode ser tirado dele. Mas, destilando, o álcool pode ser separado de outras substâncias, dando origem a uma bebida "mais forte": o conhaque, que possui um teor alcoólico que pode chegar a 60%. Isso quer dizer que, em um copo de conhaque, mais ou menos 60% do que tem ali é álcool. Como o conhaque tem mais álcool ele é melhor para a fórmula do nital.

Fermentação, destilação... esses são todos processos básicos para a preparação de alimentos. São bem simples e precisam de pouco equipamento, tanto que são usados há milênios. Senku parece ter estudado eles bem, porque logo em seguida vem outro bem importante: defumação. Ele pendura alguns peixes acima de uma fogueira, de modo que a fumaça passe diretamente por eles. Acontece que a fumaça carrega várias substâncias da madeira queimada, entre elas algumas substâncias químicas conhecidas como aldeídos, que servem como conservantes ao matar micróbios e impedir que a carne apodreça rápido. É um método bem eficiente, só que não é recomendado consumir em grandes quantidades porque essas substâncias podem fazer mal em excesso.

Logo depois de falar da defumação, Senku diz que chegou a hora de obter o que ele considera a coisa mais importante para a civilização. De fato ele está falando em um dos principais materiais usados pelos povos na pré-história: carbonato de cálcio. É tão importante que é isso que dá o nome ao mangá: Dr. Stone! Estamos falando do que forma, por exemplo, as conchas de caracóis (que é a principal fonte para Senku e Taiju). Está presente também em algumas rochas, como o calcário, e em corais (em certo quadrinho do mangá podemos ver Taiju pegando corais no fundo do mar). Por um processo chamado calcinação, o calcário moído é queimado, expulsando gás carbônico de sua estrutura, o que o transforma em cal, um subproduto com muitos usos.

Senku disse que havia quatro usos principais do carbonato de cálcio (o que podemos incluir calcário e cal, entre outros subprodutos). Vou explicar cada um deles:

1. O primeiro uso é na agricultura. Quando jogado no solo, a cal consegue se ligar facilmente com átomos de hidrogênio que estão "soltos" (os íons de hidrogênio). O que torna algo ácido é exatamente a quantidade de íons de hidrogênio, então com a cal rouba todos o solo fica menos ácido, melhorando sua qualidade para plantas. Isso também fornece nutrientes.
2. O segundo uso é na alvenaria. Cal é um substituto para o cimento nas construções, para fazer argamassa. O que ele faz é absorver gás carbônico do ar, voltando a virar carbonato de cálcio, solidificando.
3. O terceiro é na higiene pessoal. Carbonato de cálcio pode ser usado na produção de sabão. Às vezes podemos não parar para pensar nisso, mas sem sabão algumas doenças simples não seriam evitadas e no cenário pós-apocalíptico, sem hospitais ou médicos, isso pode significar a morte.
4. O quarto ele manteve em segredo de Taiju, e seu uso só foi revelado cinco capítulos depois. Ele também pode ser usado como um tipo de arma química. A cal realmente é bem perigosa, em contato com a pele pode causar irritações severas e é bem mais perigosa em contato com os olhos, podendo causar cegueira. Aparentemente não foram esses os usos que Senku planejou, veremos qual foi a seguir.

Agora, finalmente, vamos ver sobre um dos pontos altos na produção científica: a criação de pólvora. É inegável que a pólvora provocou grandes avanços na humanidade. Antes as guerras exigiam força física dos soldados para combates diretos, depois da pólvora os canhões podiam acabar com dezenas e usavam apenas algumas pessoas para carregá-lo e disparar. Isso sem falar no poder de destruição de edifícios. Pois bem, como fazer pólvora?

O mangá já avisa, então quero só deixar um pequeno alerta. Não recomendo que vocês tentem fazer pólvora em casa, o resultado pode ser desastroso. Não só o resultado final, mas também alguns dos componentes são meio perigosos. Só estou escrevendo esse procedimento aqui por uma questão educacional.

A pólvora é feita com três ingredientes:

• Enxofre: um elemento químico que é encontrado na maioria das vezes ligado a outros elementos. Porém um bom lugar para achá-lo em sua forma pura é perto de vulcões. Senku vai coletá-lo em fontes termais, que são acúmulos de água perto de vulcões (por isso a água é quente), onde também há o enxofre.
• Carvão: o ingrediente mais simples e fácil de achar. Os personagens usaram basicamente madeira queimada. O carvão é basicamente o que restou depois da queima fazer evaporar todos os demais compostos da madeira, como seiva, a celulose, etc., deixando apenas blocos de carbono.
• Salitre: nome popular para o nitrato de potássio. O nitrato é mais um composto de nitrogênio que pode ser achado no cocô de morcego, que foi onde Senku conseguiu. Ele não revela como preparou o salitre, porém é nessa preparação que entra o carbonato de cálcio (o quarto uso).

Para essa mistura dar certo é preciso obedecer as proporções. No mangá é dito que essa proporção é 75% salitre, 15% carvão e 10% enxofre. Senku ainda adiciona um pouco de açúcar.

Os ingredientes e a proporção estão corretos (as porcentagens estão arredondadas, mas ainda certas, isso ia atrapalhar um pouco na eficiência, mas ainda funcionaria) e realmente é possível fazer pólvora assim. Com essa complexidade de proporções e ingredientes inusitados é claro que a humanidade demorou um bom tempo para desenvolver essa fórmula, afinal não conheciam tão bem as propriedades químicas dos materiais, apenas sabiam o que aconteciam se os misturassem. Isso explica a demora para a pólvora aparecer na história, porém Senku trata de fazer esse avanço logo, afinal a situação exigia...

Vou ficando por aqui por enquanto, ainda preciso reler alguns capítulos para pegar os tópicos e completar esse post! Teremos atualizações em breve!

A parte 2 já está disponível! E a parte 3 também, um especial sobre a criação de remédios!

Confira todas as partes que já fiz (é só clicar na imagem):

Parte 1
Parte 2
Parte 3: Especial da criação de Remédios
Parte 4
Parte 5: Especial da criação do celular
Parte 6
Parte 7: Armas de guerra

Parte 8

Até a próxima postagem!