Um mundo construído na areia

Material World, de Ed Conway, mostra que, apesar das nossas vidas digitais, são as rochas e os minerais que impulsionam a economia global.

Por Will Dunn

Fora da pequena cidade de Spruce Pine, nas Montanhas Apalaches da Carolina do Norte, há um conjunto de edifícios brancos rodeados por cercas de dois andares e guardas de segurança. Abaixo destes edifícios existe uma formação geológica criada há 380 milhões de anos, quando dois paleocontinentes, Laurásia e Gondwana, cruzaram o grande Oceano Rhxeico e se fundiram (não é um termo técnico) um no outro, criando uma única enorme massa de terra: Pangeia.

Vários quilómetros abaixo da superfície, à medida que as placas tectónicas se esmagavam, os minerais eram aquecidos e misturados num cadinho subterrâneo que estava, graças à ausência de água, invulgarmente livre de impurezas. Demorou milhões de anos para a rocha arrefecer e solidificar, mas quando o fez formou uma massa de pegmatite – cristais de quartzo, feldspato e mica – que parece ser única na sua pureza. Se esse quartzo puro existir em qualquer outro lugar da Terra, ainda não foi descoberto.

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O quartzo das minas de Spruce Pine é há muito tempo um segredo bem guardado. Numa mina, os técnicos eram vendados à chegada e conduzidos de e para as máquinas que mantinham, sem nunca verem o funcionamento da própria mina. A razão para tal sigilo é que o quartzo Spruce Pine é usado para fazer um tipo muito especial de tigela: um cadinho, livre de impurezas, onde o silício ultra-refinado (no qual outros elementos constituem menos de um átomo em dez bilhões) pode ser derretido e girado em um único cristal perfeito em um processo conhecido como técnica Czochralski. A pureza excepcional do material resultante significa que ele pode ser fatiado e gravado em escala atômica, criando circuitos eletrônicos de detalhes infinitesimais: um chip semicondutor acabado, combinando muitas camadas deste wafer de silício, pode acomodar 100 milhões de interruptores em um milímetro quadrado.

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Existe apenas uma mina que produz quartzo suficientemente puro para o processo Czochralski e apenas uma fábrica (a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, ou TSMC) que pode transformar estes cristais em grandes volumes dos chips mais avançados. Não só isso, mas dentro da fábrica existem máquinas especializadas que custam centenas de milhões de dólares. Eles gravam o silício usando luz gerada pelo aquecimento de minúsculas gotículas de estanho a um milhão de graus, depois refletem e focam essa luz usando espelhos que são as superfícies mais lisas do universo conhecido. Fabricar essas máquinas é bastante difícil, por isso elas também dependem de uma única fábrica, nos arredores de Berlim.

Em janeiro de 2022, ocorreu um incêndio nesta fábrica, que pertence a uma empresa holandesa chamada ASML Holding. Durante alguns dias, empresas de todo o mundo esperaram para saber se o fornecimento de semicondutores (a TSMC produz 60% da produção mundial e 90% dos chips mais avançados) seria interrompido, levando a uma desaceleração global na produção. de smartphones, carros, aviões, geladeiras, cartões de crédito, painéis solares, TVs e tudo mais que depende deles (o que significa praticamente tudo com cabo ou bateria).

Felizmente, o incêndio não afetou a produção das magníficas máquinas da ASML, e a cadeia de abastecimento de semicondutores – já abalada pela pandemia, que interrompeu a produção e distorceu a procura de bens – continuou. Caso contrário, teria-se desenvolvido uma escassez global, com graves consequências para o fornecimento de bens – e, portanto, para a inflação – em todo o mundo.

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Como Ed Conway explica em Material World, a sua exploração magistral dos materiais que sustentam a civilização, o nosso mundo é construído objetiva e figurativamente sobre areia. As partes mais fundamentais de nossas casas e locais de trabalho são feitas de areia, desde as placas de vidro e concreto que permitiram a criação das cidades modernas, até as fibras de vidro nas quais a Internet é transportada e os chips de silício, que Conway segue de perto. rochas de tamanho reduzido escavadas no norte da Espanha até serem gravadas nas salas limpas de Taiwan. A humanidade pegou o material mais básico e amplamente disponível e o refinou em tudo, desde arranha-céus até componentes menores que o comprimento de onda da luz visível.