Óxido nitroso: o que é e quais seus impactos

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O óxido nitroso, emitido em quantidades significativas pelo setor agropecuário, destrói a camada de ozônio e intensifica o efeito estufa

óxido nitroso
Imagem de Foto-Rabe por Pixabay

O óxido nitroso é um gás incolor e não inflamável em temperatura ambiente, sendo muito conhecido como gás hilariante ou nitro (NOS). Produzido naturalmente no meio ambiente ou em indústrias para diversas aplicações, esse gás tem sido responsável por destruir a camada de ozônio e intensificar o efeito estufa.

O óxido nitroso (N2O)

Formado por dois átomos de nitrogênio e um de oxigênio, o óxido nitroso é utilizado pela indústria como:

  • Agente oxidante em motores de foguetes;
  • Otimizador na queima de combustível em motores (nitro);
  • Propelente em aerossóis;
  • Anestésico (principalmente na área odontológica, conhecido como gás hilariante).

Na natureza, o nitrogênio atmosférico é captado por plantas e convertido em amônia, que é depositada no solo em um processo chamado de fixação. Posteriormente, a amônia pode passar por reações de nitrificação, resultando em nitratos. Os microrganismos presentes no solo, por sua vez, transformam esses nitratos em nitrogênio gasoso (N2) e óxido nitroso (N2O) por meio do processo de desnitrificação, emitindo-os novamente para a atmosfera.

Gases do efeito estufa

Os gases que mais contribuem para a intensificação do efeito estufa são:

Muito é falado a respeito do CO2 devido à sua alta concentração na atmosfera e seu maior impacto no aquecimento global, porém a emissão dos outros gases listados também é muito preocupante para esse fenômeno.

Impactos do excesso de óxido nitroso na atmosfera

Assim como tudo na natureza, o excesso de algo pode alterar o balanço e a estabilidade de um sistema ou do planeta como um todo. O excesso de gases, como os considerados potencialmente causadores do efeito estufa, é um exemplo de impacto em proporções mundiais.

A industrialização e o agrupamento da civilização em centros urbanos geraram necessidades a serem atendidas em larga escala, como a produção de alimentos, o que promoveu um grande crescimento na agricultura. Com isso, muitos gases começaram a ser produzidos e emitidos na atmosfera, ocasionando acúmulo e alterando diversos ciclos terrestres. Um desses gases é o óxido nitroso.

Apesar de estar presente na atmosfera em menores quantidades do que o dióxido de carbono, o óxido nitroso possui um efeito muito maior. Na troposfera, esse gás é responsável por absorver energia térmica e, na estratosfera, por degradar a camada de ozônio.

O óxido nitroso possui a propriedade de retenção de calor cerca de 300 vezes maior do que o CO2, ou seja, uma molécula de óxido nitroso é equivalente a 300 moléculas de CO2 na atmosfera. O óxido nitroso também possui impacto na camada de ozônio, contribuindo para a sua degradação, sendo que ele permanece mais de 100 anos na atmosfera até ser degradado naturalmente. Estima-se que 5,3 teragramas (Tg) de óxido nitroso sejam emitidos pelo homem em um ano (1 Tg é equivalente a 1 bilhão de kg).

Fontes de emissão

Em novembro de 2013, o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma) publicou um relatório a respeito do óxido nitroso e seu impacto no clima do planeta e na camada de ozônio. De acordo com o estudo, o óxido nitroso é o terceiro gás que mais contribui para o aquecimento global, e o gás com maior efeito na degradação da camada de ozônio.

óxido nitroso
Fonte: Drawing Down N2O / unep.org

A partir de uma análise da concentração de gases presentes em bolhas de ar aprisionadas em colunas de gelo nos polos, foi realizada uma comparação entre a concentração atual de CO2 (em partes por milhão) e de N2O (em partes por bilhão) e traçado um gráfico mostrando o aumento desses gases no decorrer do tempo.

Emissão N2O
Fonte: Drawing Down N2O / unep.org

A partir da Revolução Industrial, nota-se uma grande elevação nas concentrações de CO2 e N2O. Além disso, o relatório também apontou as principais fontes humanas de emissão de óxido nitroso como sendo agricultura, indústria e combustíveis fósseis, queima de biomassa, esgoto e aquicultura.

O problema da emissão de N2O em cada setor

Agricultura

O nitrogênio, essencial para a produção de alimentos, é um elemento vital para estruturas moleculares como enzimas, vitaminas, aminoácidos e até para o DNA. A adição de nitrogênio na agricultura, por meio de fertilizantes, acelera e aumenta o rendimento de plantações, entretanto também causa a emissão de N2O.

Estima-se que cerca de 1% do nitrogênio aplicado em um solo irá emitir diretamente N2O. Essa quantidade parece pequena, mas, se você for pensar na área total que a agricultura ocupa no mundo e a quantidade de fertilizantes usada anualmente, pode não ser tão pouco assim.

Dentre os setores que mais emitem óxido nitroso, a agricultura é o maior responsável pela emissão anual: cerca de 66% da emissão total. Para esse setor, não é contabilizado apenas a emissão direta de N2O a partir da aplicação de fertilizantes, mas também as emissões diretas e indiretas provenientes do processo de produção de fertilizantes sintéticos, de esterco animal, animais criados em pastos, lixiviação e manejo de esterco.

Algumas medidas na aplicação e manuseio de fertilizantes e esterco podem ajudar a reduzir esse impacto, como:

  • Testar regularmente o mecanismo de distribuição de fertilizante/esterco para garantir que a aplicação está sendo precisa;
  • Assegurar-se de que a pessoa que está aplicando o fertilizante/esterco esteja bem treinada para aplicar o mínimo necessário;
  • Realizar análises de solo para estabelecer a quantidade necessária de fertilizante;
  • Tentar utilizar mais esterco do que fertilizantes inorgânicos;
  • Melhorar técnicas de manuseio de esterco.

Pesquisas para a diminuição da emissão de N2O por fertilizantes e meios alternativos eficientes devem ser realizadas constantemente.

Indústria e combustível fóssil

As emissões de óxido nitroso causadas por indústrias e veículos ocorrem de duas formas distintas. A primeira delas é chamada de reação homogênea e acontece quando produtos do mesmo estado físico reagem; um exemplo é a queima de combustível gasoso (gás com gás). A segunda diz respeito às reações heterogêneas, em que um produto pode estar na fase gasosa e outro na sólida; um exemplo é a queima de carvão ou a formação de N2O nos catalisadores de automóvel.

Em relação aos combustíveis fósseis, aviões e veículos leves ou pesados são as principais fontes de emissão de óxido nitroso, mesmo sendo pouco relevantes em comparação com a emissão de CO2 que proporcionam.

Já nas indústrias, as emissões de óxido nitroso ocorrem durante a produção de ácido nítrico e de ácido adípico. O ácido nítrico (HNO3) é um produto chave para a fabricação de fertilizantes, ácido adípico, explosivos e para o processamento de metais ferrosos. Mais de 80% dele é destinado à produção de nitrato de amônio e sal duplo de nitrato de cálcio e amônio - 3/4 do nitrato de amônio volta para a elaboração de fertilizantes. Durante a síntese do HNO3, o N2O pode ser formado como produto minoritário de reação (cerca de 5 g de N2O a cada 1 kg de HNO3 produzido).

A produção de ácido adípico (C6H10O4) é a segunda maior fonte de emissão de óxido nitroso no setor industrial. Esse ácido é utilizado na síntese de náilon e na manufatura de carpetes, roupas, pneus, corantes e inseticidas. Vale ressaltar que já existem tecnologias para diminuir a emissão de NO2 na produção de ácido adípico.

Queima de biomassa

A queima de biomassa é aquela feita de qualquer matéria de origem vegetal ou animal para a produção de energia. A quantidade média de óxido nitroso emitida por queima de biomassa é difícil de ser medida, já que ela depende muito da composição do material que é queimado, porém estima-se que essa prática é a terceira maior fonte de emissão de óxido nitroso.

Queimadas para o avanço da agricultura e pecuária, geração de energia e atividades em fogões aparecem como os principais fatores contribuintes para a emissão desse gás. Por isso, é importante que haja a substituição da biomassa por outras fontes que não emitam óxido nitroso e a elaboração de leis que protejam florestas contra essas ações.

Esgoto e aquicultura

O esgoto e a aquicultura totalizam cerca de 4% da emissão total de óxido nitroso ocasionada pelo ser humano. Pode parecer pouco comparado com as outras fontes, mas não deixam de ser preocupantes. O esgoto é caracterizado como qualquer água contaminada que precise ser tratada para não impactar o meio ambiente. Já aquicultura é o cultivo de organismos aquáticos em espaços confinados ou controlados, como a criação de peixes para a comercialização.

A emissão de óxido nitroso pelo esgoto pode ocorrer por meio da transformação química e biológica durante seu tratamento ou por meio de bactérias presentes em afluentes, que transformam nitrogênio em N2O. Na aquicultura, a grande quantidade de nitrogênio presente na alimentação dos organismos cultivados é transformada em óxido nitroso por processo químico e/ou biológico.

Para reduzir a emissão desse gás, técnicas de tratamento que diminuem a quantidade de nitrogênio diluído podem ser aplicadas no esgoto. Além disso, a integração dos sistemas de agricultura e aquicultura, a modificação e a otimização da alimentação e nutrientes também podem minimizar os impactos causados pelo óxido nitroso.

Os impactos causados pela utilização de óxido nitroso chamam atenção para algo importante: os limites planetários. Para entender melhor esse tema dê uma olhada na matéria: "O que são limites planetários?".

Óxido nitroso é uma ameaça ao planeta

Estudos recentes sugerem que as crescentes emissões de óxido nitroso (N2O) estão prejudicando as metas climáticas do Acordo de Paris. Caso continuem no mesmo ritmo, elas podem ser responsáveis por um aumento de 3 °C ainda nesse século.

De acordo com as pesquisas, o condutor dominante do aumento do óxido nitroso atmosférico vem da agricultura, e a crescente demanda por alimentos e rações para animais aumentará ainda mais as emissões globais de óxido nitroso.

Dessa maneira, essa nova análise identifica os fatores que impulsionam o aumento constante dos níveis atmosféricos de N2O e destaca a necessidade urgente de desenvolver estratégias eficazes de mitigação se quisermos limitar o aquecimento global e cumprir as metas climáticas.



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