O presente ensaio pretende examinar a dependência brasileira do arroz como fonte primária de energia para sua população e os riscos inerentes às alterações climáticas. Estas alterações intensificaram o estresse ambiental nas lavouras em diversas partes do mundo, sendo imprescindível debater um estatuto jurídico para este cereal, que não possui substituto em larga escala, visando à autossuficiência nacional na sua produção, em conformidade com os planos de adaptação do setor agropecuário previstos no art. 2º, VII, da Lei nº 14.904/24.

As visitas aos extensos arrozais em Tegalalang, em Bali, ou no delta do Mekong, no Vietnã, são um dos principais atrativos turísticos destes países. Porém, essas paisagens fascinantes estão ameaçadas, e com elas suas imensas produções de arroz. No mundo são produzidas cerca de 780 milhões de toneladas de arroz, com dez países concentrando 85% da produção, especialmente na Ásia. O arroz está em segundo lugar em extensão de área cultivada.

Contudo, essa produção em larga escala está ameaçada pelas mudanças climáticas. Mesmo com as medidas de mitigação em curso, o nível de alteração climática inevitável no curto e médio prazo aumentarão o estresse ambiental sobre as culturas de arroz, impactando sua produção de forma substancial.

No Brasil, o arroz sofre desajuste entre produção e consumo, já que o país produz anualmente 10 milhões de toneladas e consome 12 milhões de toneladas, importando cerca de dois milhões de toneladas, o que o torna um dos maiores produtores e consumidores do mundo. O arroz é tido como um alimento essencial, com a recente reforma tributária estipulando alíquota zero para o arroz, feijão e farinha de mandioca.

O arroz (Oryza Sativa) é um dos cereais mais antigos do mundo, sendo consumido há cerca de cinco mil anos. Atualmente, o arroz alimenta metade da população mundial, tendo uma importância nutricional fundamental para a dieta dos brasileiros. De fato, o papel histórico antes representado pela mandioca é hoje atribuído ao arroz, com as imagens diárias de milhões de brasileiros correndo pelas estações de metrô nos grandes centros possibilitada pela energia fornecida por esse cereal.

No entanto, tanto questões mercadológicas quanto climáticas colocaram essa realidade em risco. Em março de 2025, o Japão, um dos maiores produtores de arroz do mundo, recorreu às suas reservas emergenciais diante da escassez do grão. Esse recurso é normalmente usado em casos de desastres, mas foi a primeira vez que o país recorreu a ele por problemas na cadeia de abastecimento. De fato, as quebras nas colheitas decorrentes do calor excessivo provocaram um aumento de cerca de 100% no preço do arroz em menos de ano, forçando o país a leiloar suas reservas para controlar o nível de preço. Riscos semelhantes rondam diversas outras nações asiáticas.

O arroz é uma cultura de fácil adaptação, desde que se escolha a cultivar adequada para cada região. A fase de plântula, que se segue ao embrião, necessita de solos úmidos e drenados, com pH entre 5,5 e 6,5. A colheita ocorre entre 3 a 5 meses, a depender se o arroz é de sequeiro ou irrigado. Por sua vez, o arroz de terras altas consome menos água. Contudo, um padrão anormal de secas prolongadas e chuvas concentradas decorrentes das alterações climáticas está afetando continuamente o ciclo de desenvolvimento do arroz, resultando em perdas frequentes de lavouras. Além disso, as altas temperaturas diurnas e noturnas reduzem drasticamente o potencial produtivo, tanto no Brasil quanto nos países exportadores.

Esse grão contém alta concentração de amido e é a principal fonte de carboidratos do corpo humano. Apenas três moléculas dão combustível ao corpo: carboidratos, lipídios e proteínas. O arroz é rico em carboidratos, em especial amido, que é formado por longas cadeias de glicose. As vias metabólicas transformam a energia química do amido em energia térmica, cinética e em outras formas de energia química.

A importância do arroz pode ser constatada pela sua bioquímica energética no corpo humano. A elevada energia química do arroz, da ordem de 350 kcal, vem da transformação da energia solar através da fotossíntese. De fato, o arroz usa energia luminosa para fixar CO2 e gerar glicose, seguindo a fórmula 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.

Os processos fotoquímicos e bioquímicos da fotossíntese ocorrem nos cloroplastos, que são organelas ricas em clorofila, presentes no dossel dos arrozais, seguindo dois estágios: reação de luz e reação de escuridão. O primeiro estágio é conhecido como reação de transporte de energia de elétrons fotossintéticos, e transforma energia luminosa em energia química na membrana do tilacoide por meio da absorção da energia de fótons. A taxa de transporte de elétrons é avaliada como o rendimento quântico do fotossistema. De fato, esse transporte é possível devido ao fenômeno da superposição quântica, que permite que a energia se espalhe simultaneamente por diferentes estados eletrônicos, de pigmento em pigmento, até virar energia química.

O arroz é autotrófico, produzindo seu próprio alimento por meio das moléculas de clorofila, que coletam a energia luminosa. A genômica moderna das plantas busca mutações para aumentar a eficiência fotossintética do arroz. A triagem de combinações aleatórias de genes para obter ganho de rendimento de culturas é bastante dispendiosa, com pesquisadores apostando em abordagens com redes de genes e transcriptoma, que trazem mais eficiência na pesquisa genômica.

Além da eficiência fotossintética, esses estudos buscam aumentar o tamanho da panícula e a produção total de biomassa acima do solo. As panículas abrigam as flores e espiguetas do arroz, definindo o número potencial de grãos. Mas a depender da intensidade do estresse ambiental, podem não completar seu desenvolvimento. Os estresses ambientais e climáticos também estão afetando drasticamente o metabolismo do carbono fotossintético (PCM).

Por fim, as pesquisas buscam aumentar a concentração de carboidratos nos grãos. Diversos experimentos genéticos no fator de transcrição HYR (Higher Yield Rice) elevaram a produtividade do arroz, e estudos de engenharia genética mediados pelo método CRISPR/Cas9 geraram outras linhagens mutantes benéficas. Merecem destaque as pesquisas no programa Super Rice da China e os estudos do Instituto Internacional de Pesquisa do Arroz (IRRI).

O arroz é formado por até 85% de carboidratos complexos, figurando como a principal fonte de energia do corpo. Ao contrário do feijão, o arroz tem digestão rápida. De fato, o feijão contém oligossacarídeos, um carboidrato que não é digerido, e deve ser eliminado pela fervura. Não à toa o arroz é a escolha preferencial para alimentação de convidados em eventos noturnos. Além disso, o arroz tem alta densidade energética, uma vez que fornece grandes quantidades de energia em pequenos volumes de alimento.

Ao contrário dos carboidratos simples, os carboidratos complexos presentes no amido são essenciais para o metabolismo da glicose cerebral, estando relacionados aos correlatos neurais, como a espessura cortical e a carga amiloide cerebral. Os carboidratos complexos do arroz são fundamentais para a função cognitiva global e para memória, tanto de curto quanto de longo prazo.

Além disso, os carboidratos do arroz são especiais. De fato, a amilopectina se decompõe muito rápido, liberando velozmente glicose na corrente sanguínea para uso imediato, ou armazenando-a como glicogênio no fígado e células musculares para uso futuro. O glicogênio é uma molécula altamente ramificada e faz o papel do amido como reserva energética, desta feita em animais, liberando glicose por meio da glicogenólise.  

O amido é um polissacarídeo com elevada massa molar e peso molecular. Sua molécula é formada pela união de muitos monômeros por meio de ligações glicosídicas, que são quebradas por reações de desidratação, eliminando-se uma molécula de água para formar dissacarídeos e monossacarídeos, como a glicose, um monossacarídeo usado como fonte de respiração pelas células e geração de ATP, conhecidas como as baterias biológicas do corpo.

A glicose, a galactose e a frutose são todas hexoses, ou seja, isômeros estruturais que possuem a mesma fórmula química (C6H12O6), diferindo apenas quanto ao arranjo dos átomos, suficiente para lhes conferir diferentes funções fisiológicas. Como exemplo, o arranjo da glicose a classifica como uma aldose, por conter um grupo aldeído. Também é importante não confundir amilose com amilase. O primeiro é um polímero da glicose, assim como a amilopectina. O segundo é uma enzima salivar que quebra o amido ainda na boca durante a mastigação, onde ocorre até 30% da sua digestão.

A digestão da molécula de combustível, como o amido, é a quebra em pedaços menores para serem absorvidos na corrente sanguínea, possibilitando assim que as células transformem a energia química do amido em trabalho útil. Mas ao contrário do que é normalmente propagado, esse metabolismo energético não provém apenas da glicólise, mas também da oxidação dos ácidos graxos e aminoácidos.

Historicamente, Lavoisier estudou como o papel do oxigênio na combustão se relacionava com a respiração dos organismos vivos. Ele usou o próprio corpo em experimentos com calorímetro para deduzir que a respiração nada mais é que uma forma lenta de combustão. Mais tarde, Rubner demonstrou que, para um animal em repouso, a produção de calor era igual à eliminação de calor, confirmando que a lei da conservação de energia de Lavoisier também era aplicável aos organismos vivos.

Com isso, o que torna a vida possível é a transformação da energia química potencial armazenada nas moléculas de combustível por meio de reações dentro das células, possibilitadas pelo oxigênio, em energia de movimento, energia cinética, energia térmica e outras formas de energia química. Para tanto, as células usam um transportador de energia (ATP), cuja síntese pode ser feita por duas vias com várias etapas. Na base deste processo está a remoção de elétrons das moléculas de combustível feita pelo oxigênio e seu transporte por complexos de proteínas, seguida pelo bombeamento de prótons.

Atualmente, sabe-se que a degradação de lipídios e aminoácidos também convergem no ciclo TCA (ciclo de Krebes). Além disso, nem todas as células possuem o maquinário enzimático e os compartimentos necessários para usar as três moléculas de combustível. Os glóbulos vermelhos, p. ex., não possuem mitocôndrias, o que os impede de oxidar ácidos graxos e aminoácidos, tornando-os inteiramente dependentes da glicose para a síntese de ATP. Mesmo células que podem usar os três combustíveis podem ser influenciadas por estados fisiológicos e sinais hormonais que alteram as atividades enzimáticas. Daí a importância universal do arroz, que fornece uma fonte em grande escala de carboidratos complexos por meio do amido.

Após a mastigação do arroz, a massa chega ao estômago como bolo alimentar, que em seguida se transforma em quimo por meio de ácidos estomacais e contrações mecânicas. Chegando na primeira seção do intestino delgado (duodeno), a bile do fígado e as enzimas liberadas pelo pâncreas, com amilase, quebram as moléculas de amido presentes no quimo, transformando-as em glicose. Nas seções seguintes (jejuno e íleo), as moléculas de glicose são absorvidas pela corrente sanguínea e chegam às células do corpo.

A baixa concentração de glicose no corpo pode causar falta de concentração, sonolência, tremores, dor de cabeça, irritabilidade, falta de coordenação, sensação de cansaço e nervosismo. A hipoglicemia pode ser uma ameaça grave à integridade do cérebro, já que ele depende da glicose sanguínea como combustível, respondendo por até 80% da captação total de glicose corporal. Quando a concentração de glicose cai abaixo da faixa normal, o corpo desencadeia uma resposta contrarregulatória para restaurar os níveis de glicemia, com secreção de glucagon e epinefrina, que estimulam a produção de glicose hepática. Caso a hipoglicemia seja prolongada, o corpo também secreta norepinefrina e cortisol. A vigilância do nível de glicose é feita por sensores centrais e periféricos, a exemplo de neurônios localizados na cavidade oral, trato gastrointestinal e veia portal-mesentérica, além de quimiossensores polimodais do corpo carotídeo.

A atuação do arroz como reserva energética da humanidade está em grave risco, com sua escassez decorrente do estresse ambiental gerando explosões inflacionárias. De fato, sua larga escala de produção, sua elevada densidade energética e sua configuração bioquímica no organismo o tornam um alimento único, sem substituto a médio prazo. Mas as alterações climáticas estão impedindo o desenvolvimento da panícula e afetando o metabolismo do carbono fotossintético, afetando fortemente a produtividade das lavouras.

Essa preocupação não é de todo recente, mas se tornou premente nos últimos anos, demandando intensas pesquisas na área. Segundo Madana Ambavaram e colaboradores, em artigo científico publicado em 2014:

“As plantas capturam energia solar e dióxido de carbono atmosférico (CO) por meio da fotossíntese, que é o principal componente do rendimento das culturas e precisa ser aumentado consideravelmente para atender à crescente demanda global por alimentos. As tensões ambientais, que estão aumentando com as mudanças climáticas, as perspectivas do metabolismo do carbono fotossintético (PCM) e limitam o rendimento de cereais como o arroz (Oryza sativa), que alimenta metade do mundo. Para estudar a regulação da fotossíntese, desenvolvemos uma rede reguladora de genes de arroz e identificamos um fator de transcrição HYR (HIGHER YIELD RICE) associado ao PCM, que, quando expresso no arroz, aumenta a fotossíntese sob múltiplas condições ambientais, determinando um programa morfofisiológico que leva a um maior rendimento de grãos sob condições normais, de seca e de estresse de alta temperatura.” ¹

Uma década depois o tema continua candente, conforme exposto por Dongliang Xiang em artigo científico publicado em setembro de 2024:

“O arroz se destaca como um alimento básico vital em escala global, com uma demanda crescente. Foi projetado que para cada incremento de um bilhão de pessoas na população global, 100 milhões de toneladas extras de arroz devem ser produzidas anualmente. Dada a improbabilidade de uma maior expansão em terras agrícolas, o rendimento de grãos de arroz por unidade de terra agrícola precisará acelerar além das taxas recentes para satisfazer as crescentes demandas de consumo de arroz da crescente população global. Ao examinar fatores fisiológicos, o rendimento do arroz emerge da interação entre o volume de recursos que a cultura absorve e a eficiência com que esses recursos são utilizados. Dado que o acúmulo de biomassa decorre predominantemente da luz por meio da fotossíntese , o aprimoramento dos processos fotossintéticos é considerado uma rota crucial para aumentar os rendimentos em culturas, incluindo o arroz. Nas últimas décadas, os pesquisadores propuseram várias estratégias e metas destinadas a aprimorar a fotossíntese do arroz. No entanto, a comunidade científica mais ampla reconhece que esses esforços para ampliar a produtividade têm sido amplamente malsucedidos.”²

A importância do arroz pode ainda ser vista na exposição de Maurício de Oliveira e Gilberto Wageck Amato, organizadores de obra nacional sobre o tema que se tornou referência no mercado editorial:

“O arroz é um cereal consumido em praticamente todo o mundo e faz parte da dieta base de mais da metade da população mundial. É considerado fonte de carboidratos, fornecendo energia pela alimentação…O arroz em casca contém, em média, de 6,7% a 8,3% de proteínas, de 2,1% a 2,7% de lipídios, de 3,4% a 6% de cinzas e de 70,5% a 84,2% de carboidratos…A qualidade dos grãos de arroz influencia o valor comercial do produto, a aceitação pelos consumidores e a escolha de novos cultivares. Nesse sentido, o processo de parboilização apresenta-se como importante tecnologia para atender as exigências dos consumidores no cenário atual, principalmente em países como Paquistão, Bangladesh, Nigéria e Brasil, proporcionando a obtenção de grãos com maior teor de vitaminas, mais estáveis ao armazenamento e com menor percentual de grãos quebrados após descascamento e polimento…O arroz é um dos cereais mais conhecidos e consumidos no mundo na forma integral, parboilizado ou polido. Apresenta-se com um aporte nutricional importante devido a presença de diversos macro e micronutrientes, como carboidratos, proteínas, lipídios, vitaminas e minerais. A proteína presente no arroz merece destaque por sua composição de aminoácidos e por ser uma fonte alimentar hipoalergênica…O arroz está entre as cinco principais fontes comerciais de amido em âmbito mundial, ao lado do milho, do trigo, da batata e da mandioca…Estima-se que em algumas áreas da África e do Extremo Oriente o amido seja responsável por fornecer até 80% da ingestão calórica diária, sendo representado, principalmente por uma fonte: o arroz. O amido pode corresponder a aproximadamente 90% do peso do grão de arroz esbramado e está presente em especial nas células do endosperma…A extração de amido de arroz se baseia em técnicas para remover as proteínas e, assim, isolar o amido. As proteínas do arroz são consideradas únicas em comparação com as proteínas de outros cereais, e por isso, sua remoção para o isolamento do amido requer alguns procedimentos diferentes.”³

Frente a estes desafios na adaptação climática, muitas variedades de arroz foram propostas. O arroz sintético é fabricado em laboratório misturando sorgo, milho e farinha de mandioca, que também contém muitos carboidratos, mas numa escala bem distante da necessária para conter a escassez do arroz natural. O arroz bovino rosa combina o grão com células de gordura bovina, tornando-o um cereal híbrido. O arroz fortificado inclui micronutrientes fixados por extrusão, com pressão e temperatura elevadas, para que permaneçam no grão após a lavagem e cozimento. Esse arroz fortificado busca combater a fome oculta, com carência de micronutrientes. O arroz negro é utilizado na medicina tradicional chinesa, e é conhecido como o arroz proibido, porque era reservado apenas aos poderosos. Ele contém antocianina, um pigmento que lhe confere a coloração escura. Por fim, ao contrário do que muitos pensam, o arroz basmati não é sintético, mas sim uma variedade natural com grãos longos e finos, contendo sabores e aromas específicos. Contudo, nenhuma destas variedades é capaz de contornar o problema de escassez que se avizinha.   

Em conclusão, o cenário de quebras de safras e alterações climáticas que impactam o Brasil e os principais países exportadores demanda esforços para a criação de um estatuto jurídico do arroz, buscando a autossuficiência desta reserva de energia da população. Esse marco legal deve atuar em duas frentes: incentivar as pesquisas para contornar as adversidades que afligem a produtividade do cereal, a exemplo dos esforços da EMBRAPA na produção de arroz de terras altas; e prever mecanismos regulatórios para conter medidas governamentais populistas, como o controle de preços, que causam desabastecimento e explosões inflacionárias.

O tema também deve ser inserido na questão mais ampla das mudanças climáticas tratadas na COP 30, em especial na adaptação do setor agropecuário prevista no art. 2º, VII, da Lei nº 14.904/2024, que alterou a Lei nº 12.187/2009 (Política Nacional sobre Mudança do Clima). Para mais, um pavilhão da conferência deve contrastar o desvio do arroz para a produção de energia, a exemplo do que já ocorre com o milho e a mamona. De fato, o arroz pode se tornar uma fonte renovável para geração de energia para máquinas na atividade industrial, mas essa utilização pode diminuir ainda mais sua oferta como reserva energética da população.     

Referências:

 A Regulação Coordenada da Fotossíntese no Arroz Aumenta o Rendimento e a Tolerância ao Estresse Ambiental (traduzido do inglês), publicado em 31/10/2014.

Perspectivas de melhoria da Fotossíntese do Arroz para Maior Rendimento de Grãos (traduzido do inglês), Cultura e Meio Ambiente, Vol. 3, Ed. 3, pp. 123-137, setembro de 2024.

Arroz: tecnologia, processos e usos, editora Blucher, 1ª edição, 2021, pp. 114/134.