Conheça os gases de efeito estufa e sua influência no aquecimento global

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Saiba quais são os principais gases estufa e os impactos do aumento de suas concentrações na atmosfera

Gases do efeito estufa

O que são?

Os gases de efeito estufa (GEE) são gases que absorvem uma parte dos raios do sol e os redistribuem em forma de radiação na atmosfera, aquecendo o planeta em um fenômeno chamado efeito estufa. Os principais GEE que temos são: CO2, CH4, N2O, O3, halocarbonos e vapor d’ água.

A denominação efeito estufa foi dada em analogia ao aquecimento gerado pelas estufas, normalmente feitas de vidro, no cultivo de plantas. O vidro permite a livre passagem da luz do sol e essa energia é parte absorvida, parte refletida. A parte absorvida tem dificuldade de passar novamente pelo vidro, sendo reirradiada e responsável pelo aquecimento da estufa.

O mesmo raciocínio pode ser usado para o aquecimento da Terra, onde os gases de efeito estufa fazem o papel do vidro. O sol, sendo a principal fonte de energia da Terra, emite um conjunto de radiações denominado espectro solar. Esse espectro é composto por radiações luminosas (luz) e por radiações caloríficas (calor), em que sobressaem as radiações infravermelhas. As radiações luminosas são de pequeno comprimento de onda, atravessando facilmente a atmosfera, enquanto as radiações infravermelhas (radiações caloríficas) têm grande comprimento de onda, tendo dificuldade de atravessar a atmosfera e sendo absorvidas pelos gases de efeito estufa quando realizam esse feito.

Veja este vídeo produzido pelo Minuto da Terra sobre como os gases de efeito estufa realmente funcionam:

Confira também o vídeo do Portal eCycle sobre a questão:

Porque a intensificação do efeito estufa é preocupante?

O efeito estufa, como explicado, é um fenômeno natural que permite a existência de vida na Terra como a conhecemos, já que sem ele o calor escaparia, causando um esfriamento que tornaria o planeta inabitável para muitas espécies.

O problema é que esse efeito tem se intensificado bastante devido às ações humanas - houve recorde de emissão de CO2 na atmosfera em 2014, segundo a Organização Meteorológica Mundial (OMM). Esta intensificação se deve, principalmente, à queima de combustíveis fósseis, pelas indústrias e pelos automóveis, à queima de florestas e à pecuária, tendo como consequência o aquecimento global.

De acordo com a OMM, nos últimos 140 anos a temperatura média global aumentou 0,7°C. Embora não pareça muito, foi o suficiente para causar mudanças climáticas significativas. E a previsão é a de que, se a taxa de poluição continuar a aumentar na proporção atual, em 2100 a temperatura média apresente um aumento de 4,5°C a 6°C.

Esse aumento da temperatura global traz como consequência o derretimento de grandes massas de gelo das regiões polares, ocasionando aumento do nível do mar, que pode levar a problemas como submersão de cidades litorâneas e migração forçada de pessoas; aumento de desastres naturais como furacões, tufões e ciclones; desertificação de áreas naturais; secas mais frequentes; mudanças nos regimes das chuvas; problemas na produção de alimentos, pois mudanças na temperatura podem afetar as áreas produtivas; e interferência na biodiversidade, que pode levar várias espécies à extinção. Podemos ver então que o aquecimento global é mais do que um aumento de temperatura - ele está relacionado com as mais variadas mudanças climáticas.

Quais são os principais gases causadores deste efeito?

1. CO2

O dióxido de carbono é um gás liquefeito, incolor, inodoro, não inflamável, solúvel em água, levemente ácido e apontado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças do Clima (IPCC, na sigla em inglês) como o principal contribuinte para o aquecimento global, estando em 78% das emissões humanas e representando 55% do total das emissões mundiais de gases de efeito estufa.

Este gás é produzido naturalmente na respiração, pela decomposição de plantas e animais e pelas queimadas naturais em florestas. Sua produção é natural e essencial à vida, o problema está no grande aumento dessa produção de CO2, que traz prejuízos ao planeta.

O homem é o grande responsável por esse aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera. A queima de combustíveis fósseis e o desmatamento são as duas principais atividades contribuintes para a alta liberação desse gás na atmosfera.

A queima de combustíveis fósseis, substâncias de origem mineral formadas por compostos de carbono, entre eles o carvão mineral, o gás natural e os derivados do petróleo, como a gasolina e o óleo diesel, usados para gerar energia elétrica e movimentar automóveis, são os grandes responsáveis pela emissão exagerada de dióxido de carbono na atmosfera, causando poluição e alteração no equilíbrio térmico do planeta. O desmatamento também é responsável por provocar um desequilíbrio do dióxido de carbono na atmosfera, pois além de liberar o gás pela queima da madeira, reduz o número de árvores responsáveis pela fotossíntese, que absorvem o CO2 presente na atmosfera.

A intensificação do efeito estufa não afeta somente a vida terrestre, tendo também um grande impacto sobre a vida marinha. O aquecimento da água do mar age diretamente sobre os corais. Os corais são cnidários que vivem em simbiose com uma alga do gênero Symbiodinium (zooxantelas). Essas algas se alojam nas cavidades do exoesqueleto de carbonato de cálcio (coloração branca) dos corais, que as ajudam a retirar a luz solar que penetra nas águas do mar, e a energia excedente produzida através da fotossíntese destas algas é transferida para o coral (além de darem a coloração a este). Quando a temperatura da água do mar aumenta, essas algas começam a produzir substâncias químicas tóxicas ao coral. Para se defender, o cnidário tem a estratégia de expulsar as algas. O processo de expulsão é traumático e aquela energia excedente que as algas davam ao coral some de uma hora para outra. O resultado é o branqueamento e morte destes corais (veja mais em nossa matéria “Mudança climática levará a branqueamento dos corais, alerta ONU”).

Estudos comprovam que a pecuária e seus subprodutos são responsáveis ​​por pelo menos 32 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO2) por ano, ou 51% de todas as emissões de gases de efeito estufa em todo o mundo - veja mais em "Muito além da exploração animal: criação de gado promove consumo de recursos naturais e danos ambientais em escala estratosférica"

Além disso, a elevada concentração de CO2 faz com que aumente sua pressão parcial em relação à mistura gasosa que há na atmosfera, o que acelera sua absorção quando em contato direto com um líquido, como no caso dos oceanos. Essa maior absorção causa um desequilíbrio, pois o CO2, em contato com a água, forma o ácido carbônico (H2CO3), que se quebra e libera íons H+ (responsáveis pelo aumento da acidez no meio), íons de carbonato e bicarbonato, saturando o oceano. A acidificação dos oceanos é responsável por dificultar a capacidade dos organismos calcificadores de formarem conchas, levando ao seu desaparecimento (veja mais em nossa matéria "Acidificação dos oceanos: um grave problema para a vida no planeta").

Além disso, O CO2 tem um tempo de permanência longo na atmosfera, que varia de 50 a 200 anos; então, ainda que conseguíssemos parar de emiti-lo, levaria um bom tempo para o planeta de recuperar. Isso mostra a necessidade de reduzir as emissões ao máximo, deixando o gás carbônico ser absorvido de forma natural pelos oceanos e pela vegetação, principalmente pelas florestas, e usando técnicas para neutralizar o CO2 já emitido.

Como o gás carbônico, outros gases de efeito estufa impactam no planeta. Para construir um padrão comparativo entre os potenciais de aquecimento global desses gases, foi criado o conceito de carbono equivalente (CO2-equivalente). Esse conceito baseia-se na representação dos demais gases de efeito estufa em CO2, assim o impacto de efeito estufa de cada gás em CO2 é calculado através da multiplicação da quantidade de um gás por seu Potencial de Aquecimento Global (Global Warming Potential - GWP), que é relacionado à capacidade de cada um deles de absorver calor na atmosfera (eficiência radiativa) em um determinado tempo (geralmente 100 anos), comparada à mesma capacidade de absorção de calor por parte do CO2.

2. CH4

O metano é um gás incolor, inodoro, com pouca solubilidade em água e que se torna uma mistura altamente explosiva quando adicionado ao ar. É o segundo gás-estufa em importância, contribuindo com cerca de 18% do aquecimento global. Sua concentração está hoje em torno de 1.72 partes por milhão por volume (ppmv), aumentando a uma taxa de 0.9% ao ano.

Sua produção por processos naturais provém, principalmente, dos pântanos, atividades térmitas e oceanos. O aumento de sua concentração na atmosfera, porém, se dá principalmente pelos processos biológicos, tais como decomposição anaeróbica (sem oxigênio) de organismos, digestão animal e queima de biomassa, além de estar presente em lixões, no tratamento de efluentes líquidos e de aterros, na criação de gado, em arrozais, na produção e distribuição de combustíveis fósseis (gás, petróleo e carvão) e nos reservatórios de hidrelétricas.

Entre as produções resultantes de fatores humanos, foi avaliado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) que metade de todas as emissões de metano são originárias da agricultura, do estômago de bovinos e ovinos, dos depósitos de excrementos utilizados como adubos e também de plantações de arroz. Como o crescimento populacional só tende a aumentar, a liberação de metano também.

O metano possui um menor tempo de residência (dez anos) na atmosfera quando comparado ao gás carbônico, entretanto seu potencial de aquecimento é muito maior, tendo 21 vezes mais impacto que o CO2 (veja mais em nossa matéria “Gás metano dispara e ameaça meta de 2 graus”). Além da alta capacidade de absorver a radiação infravermelha (calor), o metano gera outros gases do efeito estufa, como CO2, O3 troposférico e vapor de água estratosférico. Se houvesse na atmosfera quantidades iguais de metano e de dióxido de carbono, o planeta seria inabitável.

Um grande sumidouro deste gás de efeito estufa se dá através da reação química entre ele e o radical hidroxila (OH) na troposfera, sendo responsável pela remoção de mais de 90% do metano emitido. Este processo é natural, porém afetado pela reação da hidroxila com outras emissões de gases gerados pelo homem, principalmente o monóxido de carbono (CO) e os hidrocarbonetos emitidos pelos motores de veículos. Além deste, existem mais dois sumidouros menores, que são a absorção pelos solos aerados e o transporte para a estratosfera. Para que o metano estabilize suas concentrações presentes na atmosfera atualmente seria necessária uma redução imediata de 15 a 20% das emissões globais.

3. N2O

O óxido nitroso é um gás incolor, de odor agradável, baixos pontos de fusão e ebulição, não inflamável, atóxico e de baixa solubilidade. É um dos principais gases contribuintes para a intensificação do efeito estufa e consequente aquecimento global. Ainda que haja baixa emissão em relação a outros gases, seu efeito estufa é cerca de 300 vezes mais intenso que o do CO2 e ele permanece na atmosfera por bastante tempo - cerca de 150 anos. O N2O consegue absorver uma quantidade muito elevada de energia, sendo o gás que mais causa destruição na camada de ozônio, responsável pela proteção da superfície terrestre contra a radiação ultravioleta.

O N2O pode ser produzido naturalmente pelas florestas e oceanos. Seu processo de emissão ocorre durante a desnitrificação do ciclo do nitrogênio. O nitrogênio (N2) presente na atmosfera é capturado por plantas e convertido em amônia (NH3) ou íons de amônio (NH4+) em um processo chamado de nitrificação. Essas substâncias são depositadas no solo e usadas posteriormente pelas plantas. A amônia depositada pode passar por um processo de nitrificação gerando nitratos. E, por meio do processo de desnitrificação, os microrganismos presentes no solo podem transformar os nitratos em nitrogênio gasoso (N2) e óxido nitroso (N2O), emitindo-os para a atmosfera.

A principal fonte humana de emissão de óxido nitroso é a atividade agrícola (aproximadamente 75%), enquanto as produções de energia e industrial e a queima de biomassa contribuem com aproximadamente 25% das emissões. O IPCC aponta que cerca de 1% do fertilizante nitrogenado utilizado em plantações acaba na atmosfera na forma de óxido nitroso.

Na atividade agrícola há três fontes de produção do N2O: solos agrícolas, sistemas de produção animal e emissões indiretas. A adição de nitrogênio ao solo pode ocorrer por meio do uso de fertilizantes sintéticos, de esterco animal ou de resíduos de colheita. E sua liberação pode ocorrer via processos de nitrificação e desnitrificação realizados pelas bactérias no solo, ou pela decomposição do esterco. As emissões indiretas podem ocorrer, por exemplo, por conta do aumento da produção de N2O em sistemas aquáticos, como resultado de um processo de lixiviação (erosão com lavagem de nutrientes) de solos agrícolas.

Na produção de energia, os processos de combustão podem formar N2O pela queima de combustível e pela oxidação de N2 atmosférico. São emitidas grandes quantidades deste GEE por veículos equipados com conversores catalíticos. Já a queima de biomassa libera N2O durante as queimas de vegetação, queima de lixo e desflorestamento.

Há ainda uma pequena, porém significativa, emissão desse gás na atmosfera que provém dos processos industriais. Estes processos incluem a produção do ácido adípico e ácido nítrico.

Um sumidouro natural para este gás são as reações fotolíticas (na presença de luz) na atmosfera. Na estratosfera, a concentração do óxido nitroso diminui com a altura, estabelecendo um gradiente vertical na sua taxa de mistura. Uma fração de N2O emitido na superfície sofre decomposição, principalmente por fotólise ultravioleta, ao penetrar na estratosfera, via tropopausa.

De acordo com o IPCC, para estabilizar as concentrações atuais de óxido nitroso deveria haver uma redução imediata de cerca de 70 a 80% de sua produção.

4. O3

O ozônio estratosférico é um poluente secundário, ou seja, não é emitido diretamente pelas atividades humanas, mas é formado por meio de reação com outros poluentes lançados na atmosfera.

Na estratosfera, este composto é encontrado naturalmente e tem a importante função de absorver a radiação solar e impedir a entrada de grande parte dos raios ultravioletas. Porém, quando formado na troposfera a partir da junção de outros poluentes, é altamente oxidante e prejudicial.

O ozônio troposférico pode ser obtido em quantidades limitadas devido ao deslocamento do ozônio estratosférico e em maior quantidade por reações fotoquímicas complexas associadas à emissão de gases pelo homem, normalmente o dióxido de nitrogênio (NO2) e compostos orgânicos voláteis. Esses poluentes são liberados principalmente na queima de combustíveis fósseis, volatilização de combustíveis, criação de animais e na agricultura.

Na atmosfera, esse composto contribui ativamente na intensificação do efeito estufa, com um potencial maior que o CO2, e é responsável pela fumaça cinza nas cidades. Sua alta concentração pode trazer problema à saúde humana, sendo os principais efeitos o agravamento dos sintomas de asma e deficiência respiratória, bem como de outras doenças pulmonares (enfisemas, bronquites, etc.) e cardiovasculares (arteriosclerose). Além disso, um longo tempo de exposição pode ocasionar redução na capacidade pulmonar, desenvolvimento de asma e redução na expectativa de vida.

5. Halocarbonos

Os halocarbonos mais conhecidos desse grupo de gases são os clorofluorcarbonos (CFCs), os hidroclorofluorcarbonos (HCFCs) os hidrofluorcarbonos (HFCs).

O clorofluorcarboneto é uma substância artificial baseada em carbono que contém cloro e flúor. Seu uso começou em torno da década de 1930, como alternativa à amônia (NH3), por ser menos tóxico e não inflamável, em indústrias de refrigeração e ar condicionado, espumas, aerossóis, solventes, produtos de limpeza e extintores de incêndio.

Esses compostos eram considerados inertes até a década de 1970, quando foi descoberto que causam buracos na camada de ozônio. A diminuição da camada de ozônio favorece a entrada de raios ultravioleta que provocam o efeito de estufa e, ao mesmo tempo, aumentam os riscos à saúde humana, como no caso do câncer de pele por exposição solar excessiva.

Com esses dados, o Brasil, entre outros países, aderiram à Convenção de Viena e ao Protocolo de Montreal em 1990, se comprometendo por meio do decreto 99.280/06/06/1990 a eliminar completamente os CFCs até janeiro de 2010, entre outras medidas. As metas não foram cumpridas, mas há uma grande tendência atual de reversão dos danos à camada de ozônio, como informou o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (Pnud). A expectativa é que, por volta de 2050, a camada seja restaurada aos níveis anteriores a 1980.

A destruição da camada de ozônio por estes compostos é grande. A degradação da camada ocorre na estratosfera, onde a luz solar fotoliza esses compostos, liberando átomos de cloro que reagem com o ozônio, diminuindo a sua concentração na atmosfera e destruindo a camada de ozônio.

Primeiro, ocorre a degradação do ozônio pela decomposição das moléculas de CFCs por meio da radiação solar na estratosfera:

CH3Cl (g) → CH3 (g) + Cl(g)

Em seguida, os átomos de cloro que foram liberados reagem com o ozônio, conforme a equação a seguir:

Cl(g) + O3 → ClO(g) + O2 (g)

O ClO(g) formado reagirá novamente com os átomos livres de oxigênio, formando mais átomos de cloro, que reagirão com o oxigênio e assim por diante.

ClO(g) + O (g) → Cl(g) + O2 (g)

Como a reação dos átomos de cloro com o ozônio ocorre 1,5 mil vezes mais rápido do que a reação entre os átomos livres de oxigênio presentes na atmosfera que decompõem o ozônio, há uma destruição intensa da camada de ozônio. Assim, um átomo de cloro é capaz de destruir 100 moléculas de ozônio.

Para substituir o uso dos CFCs, foram produzidos os HCFCs, que são bem menos nocivos à camada de ozônio, porém ainda causam danos e são grande contribuintes para a intensificação do efeito estufa.

Os gases HFCs interagem com os gases de efeito estufa, contribuindo para o aquecimento global. Esses gases possuem uma eficiência radioativa muito maior que a do dióxido de carbono, segundo a comparação com o Potencial de Aquecimento Global (GWP). O desenvolvimento desses compostos diminuiu o problema da destruição da camada de ozônio, porém aumentou a temperatura do planeta, em virtude do aquecimento global gerado pela emissão desses compostos.

Veja também o vídeo produzido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) sobre a degradação da camada de ozônio pelos CFCs.

6. Vapor d’água

O vapor de água é o maior contribuinte para o efeito de estufa natural, pois retém o calor presente na atmosfera e o distribui pelo planeta. Suas principais fontes naturais são as superfícies de água, gelo e neve, a superfície do solo e as superfícies vegetais e animais. A passagem para vapor via processos físicos de evaporação, sublimação e pela transpiração.

O vapor d’água é um constituinte do ar bastante variável, mudando facilmente de fase conforme a condição atmosférica reinante. Essas mudanças de fase são acompanhadas por liberação ou absorção de calor latente, que, associadas com o transporte de vapor d’água pela circulação atmosférica, atuam na distribuição do calor sobre o globo terrestre.

As atividades humanas têm pouca influência direta na quantidade de vapor d’água na atmosfera. A influência irá ocorrer de forma indireta, por meio da intensificação do efeito estufa decorrente de outras atividades.

O ar frio segura pouca quantidade de água em relação ao ar quente, portanto, a atmosfera sobre as regiões polares contém pouca quantidade de vapor d’água se comparada com a atmosfera sobre as regiões tropicais. Então, se há intensificação do efeito estufa gerando aumento da temperatura global, haverá mais vapor d’água presente na atmosfera em decorrência de índices de evaporação mais altos. Este vapor, por sua vez, irá reter mais calor, contribuindo para a intensificação do efeito estufa.

O que podemos fazer para reduzir a intensificação deste fenômeno?

A alta emissão desses GEE é fruto das atividades humanas segundo a linha majoritária do pensamento científico atua. Sua diminuição depende de uma mudança na atitude de empresas, governos e pessoas. São necessárias mudanças na cultura para uma educação voltada ao desenvolvimento sustentável. É preciso que mais pessoas passem a buscar alternativas que causem menos impactos e que cobrem das autoridades e empresas que diminuam a emissão de gases.

No Brasil, as principais fontes de emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE), tanto unidades físicas quanto processos que liberam algum gás de efeito estufa para a atmosfera, são: desmatamento, transporte, pecuária, fermentação entérica, termelétricas movidas a combustíveis fósseis e processos industriais.

O desmatamento é um grande contribuinte, podendo ser mitigado pelo reflorestamento e pelo uso de material reciclado. Para cada tonelada de papel reciclado, de dez a 20 árvores são poupadas. Isso representa uma economia de recursos naturais (as árvores não cortadas continuam absorvendo CO2 pela fotossíntese), e reciclar o papel gasta a metade da energia necessária para produzi-lo pelo processo convencional. Uma latinha reciclada economiza em energia o equivalente ao consumo de um televisor ligado por três horas.

O setor de transporte é muito relevante na emissão por queima de combustíveis fósseis, podendo ser mitigado por tecnologias dominadas e difundidas no país, como o etanol e o biodiesel, por uso de veículos elétricos ou movidos por células de hidrogênio, ou pelo uso de transportes alternativos, como a bicicleta e metrô. Assim como no transporte, nas termelétricas a substituição dos combustíveis fósseis por energias mais limpas, como a oriunda da cana-de-açúcar, também ajuda na redução da emissão desses gases.

A fermentação entérica contribui com a emissão de gases pela digestão dos ruminantes. Essa fonte pode ser reduzida por meio de melhoria da dieta do gado e melhoria do pasto (fertilização adequada dos solos). A substituição dos aditivos alimentares por aditivos que atacam os protozoários no rúmen reduzem as emissões de metano dos animais de 10 a 40%. A ideia é que os estes aditivos matem os protozoários, que contribuem com boa parte da produção do hidrogênio utilizado pelas bactérias archaea (presentes no intestino dos ruminantes). Como essas bactérias ganham energia ao absorver hidrogênio e dióxido de carbono, em um processo que resulta no metano, com menos hidrogênio disponível haverá menor produção de metano.

Há também a necessidade de melhoria no processo produtivo das indústrias, buscando formas de impactar menos e não emitir muitos gases GEE.

Essas mudanças só irão ocorrer pela cobrança das pessoas, então é necessário que todos se movimentem! Se não tomarmos providências imediatas, pagaremos um preço muito alto pelo descaso de nossas atitudes.


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