Gases do efeito estufa

Os gases do efeito estufa (GEEs) são substâncias capazes de absorver a radiação infravermelha refletida pelo nosso planeta após absorção da luz solar. A consequência dessa propriedade é o aumento da temperatura da superfície da Terra, o que permitiu o desenvolvimento da vida em nosso planeta. Contudo, a ação antrópica tem aumentado a concentração dos GEEs de forma descontrolada, gerando efeitos climáticos adversos, entre eles o aquecimento global.

Os GEEs são diversos, destacando-se o dióxido de carbono, o metano e o óxido nitroso. Quando de origem humana, são produzidos por meio de atividades industriais, queima de combustíveis fósseis, agricultura, utilização de fertilizantes, degradação do lixo, entre outras formas. Esses gases devem ter sua produção controlada, com incentivo a formas de energia limpa e renovável, bem como ao desenvolvimento de políticas públicas que desacelerem sua produção.

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Resumo sobre os gases do efeito estufa

• O efeito estufa é um efeito natural de nosso planeta por meio do qual a radiação infravermelha é retida pela nossa atmosfera.

• Esse efeito é o responsável pelo desenvolvimento da vida como conhecemos em nosso planeta.

• A atividade humana aumentou consideravelmente os gases do efeito estufa, intensificando esse fenômeno de forma jamais vista.

• Os principais gases do efeito estufa são o dióxido de carbono, o metano e o óxido nitroso.

• As principais atividades antrópicas que geram aumento desses gases são a indústria, a queima de combustíveis fósseis, a agricultura e a utilização de fertilizantes.

• A intensificação do efeito estufa gera diversos problemas climáticos, entre eles o aquecimento global, uma resposta do planeta à maior retenção de radiação infravermelha.

O que é o efeito estufa?

O nosso Sol envia para nós energia na forma de radiação eletromagnética (ondas curtas). Essa energia é refletida e repelida pela superfície terrestre, fazendo com que a Terra envie de volta essa quantidade energética para o espaço, porém na forma de radiação infravermelha (ondas longas). Entretanto, o nosso planeta possui uma atmosfera substancial (espessa), que acaba absorvendo parte dessa radiação antes que ela alcance o espaço exterior. Como consequência, a radiação infravermelha é reemitida em todas as direções, fazendo com que a baixa atmosfera aqueça. Tal efeito é conhecido como efeito estufa e é essencial para o controle da temperatura do nosso planeta.

Sem ele, acredita-se que a temperatura superficial média da Terra seria 30 °C menor, algo em torno de –18 °C, o que inviabilizaria a vida como conhecemos, e espessas camadas de gelo cobririam nossos continentes.

É um efeito semelhante ao que acontece quando usamos um casaco em um dia de frio. O casaco, no caso, não nos aquece, porém inibe a perda de calor para o ambiente.

Nossa atmosfera desempenha esse papel, pois nela estão presentes os chamados gases do efeito estufa (GEE), em uma concentração menor que 0,04%. O risco, entretanto, é que atividades humanas são capazes de aumentar a concentração dos GEEs na atmosfera, intensificando o efeito estufa e aumentando as temperaturas na superfície do nosso planeta, causando impactos climáticos de longo prazo que afetam sistemas naturais, o chamado aquecimento global antropogênico.

Quais são os gases do efeito estufa?

Diversos são os gases que podem causar o efeito estufa, porém, entre os principais há:

• Dióxido de carbono (CO₂): é responsável por cerca de 60% do efeito estufa, podendo perdurar na atmosfera por até 1000 anos. É proveniente das queimadas, desmatamentos e da queima dos combustíveis fósseis (como diesel, gasolina, querosene de aviação, gás natural, carvão mineral etc.). A perda de vegetação é impactante, pois esta é capaz de absorver o CO₂ do ar.

• Metano (CH₄): o principal componente do gás natural é responsável por 15 a 20% do efeito estufa, podendo perdurar na atmosfera por até uma década. A extração de petróleo e gás, a mineração de carvão e os aterros sanitários representam 55% das emissões de metano antropogênico. Um total de 32% das emissões desse gás pode ser atribuído aos animais ruminantes, como vacas e ovelhas, que fermentam alimentos em seus estômagos. A decomposição do esterco e o cultivo do arroz também são atividades agrícolas que contribuem para a emissão do CH₄. O metano é 80 vezes mais potente que o CO₂ como causa do aquecimento global.

• Óxido nitroso (N₂O): é responsável por cerca de 6% do efeito estufa, perdurando por aproximadamente 120 anos na atmosfera terrestre. As emissões oriundas de práticas humanas são atribuídas, principalmente, à agricultura. As bactérias presentes no solo e na água já convertem, naturalmente, o nitrogênio em óxido nitroso, contudo, o uso de fertilizantes e o escoamento têm adicionado ainda mais nitrogênio no meio ambiente. O óxido nitroso também está presente nas emissões da queima de combustíveis fósseis. É 280 vezes mais potente que o CO₂ como causa do aquecimento global.

Outros GEEs são:

• Clorofluorcarbonos (CFCs): responsáveis por até 20% do efeito estufa, são utilizados em geladeiras, aparelhos de ar-condicionado, isolamento térmico e espumas e também como propelentes de aerossóis. Além disso, conseguem reagir com o ozônio presente na estratosfera, assim criando o chamado buraco na camada de ozônio, um filtro natural dos nocivos raios ultravioletas. Embora possam reter calor, tal característica é compensada pelo resfriamento estratosférico resultante do seu papel de destruição do ozônio.

• Gases fluorados: hidrofluorcarbonos, perfluorcarbonos e hexafluoreto de enxofre. São utilizados como alternativas aos CFCs, que vêm sendo eliminados gradativamente por conta do Protocolo de Montreal. Embora não sejam muito persistentes e não agridam a camada de ozônio, os gases fluorados, em 20 anos, podem possuir um potencial de aquecimento global de 460 a 16.300 vezes maior que o do CO₂.

• Ozônio (O₃): contribui com cerca de 8% para o efeito estufa. Tal gás é formado na baixa atmosfera, sob estímulo do Sol, advindo de óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos provenientes de usinas termoelétricas, veículos e desmatamento.

• Vapor de água (H₂O): é o GEE mais abundante da atmosfera terrestre, sendo o maior contribuinte geral para o efeito estufa. Contudo, quase todo o vapor presente na atmosfera não tem relação antrópica, sendo produzido de forma natural. Porém, considera-se que uma maior temperatura média causa maior evaporação de água, assim aumentando a participação do vapor no efeito estufa.

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Como os gases do efeito estufa agem no planeta?

Os GEEs são capazes de absorver a radiação infravermelha refletida pelo nosso planeta, reemitindo-a em todas as direções. Isso faz com que a temperatura média aumente. Vale frisar que esse é um processo natural e essencial para a vida terrestre, consequência da composição química da nossa atmosfera.

No planeta Vênus, por exemplo, 96% da atmosfera é composto por CO₂, tendo um efeito estufa muito mais intenso, o que faz com que o planeta tenha uma temperatura média da superfície de 464 °C. Para se ter noção, Vênus está a cerca de 108 milhões de km do sol, enquanto Mercúrio está a cerca de 58 milhões de km do mesmo astro. Porém, Mercúrio, cuja atmosfera é composta por hélio, sódio e oxigênio, basicamente, possui uma temperatura média da superfície de 167 °C.

A capacidade de absorção da radiação infravermelha por parte dos GEEs está atrelada aos movimentos de vibração das moléculas. Quando a vibração das moléculas apresenta comprimentos de onda próximos aos da radiação infravermelha emitida pela Terra, os compostos possuem a capacidade de absorver essa radiação, impedindo que ela seja jogada para o espaço exterior.

Efeito estufa x aquecimento global

Apesar de natural, o efeito estufa não é um fenômeno imutável, e mudanças na composição química da atmosfera implicam em mudanças nele. O CO₂, por exemplo, é um gás estufa muito importante para entendermos a história climática do planeta.

Estudos utilizando cilindros de gelo oriundos da Antártica comprovam a relação linear entre a temperatura média do planeta e os índices de CO₂: quanto maior a concentração desse gás, maior a temperatura, e vice-versa. Seus níveis, ao longo dos anos, se alternam entre máximo (período interglacial) e mínimo (período glacial), os chamados ciclos de Milankovitch.

Porém, os níveis de CO₂ nunca haviam ultrapassado os 300 ppm de concentração na atmosfera, até que, com a intensificação das atividades humanas pós-Revolução Industrial, nós temos, atualmente, uma concentração de cerca de 418 ppm, o maior nível já medido.

O CO₂, por exemplo, é um gás não condensável, o que permite que ele perdure por bastante tempo na atmosfera. Com o aumento da temperatura, ocasionado pelo aumento do dióxido de carbono, os níveis de vapor de água presentes na atmosfera aumentam.

É bem verdade que o vapor de água é condensável, sendo a concentração deste consequência da temperatura média de nosso planeta (e não o contrário). Quando os níveis de vapor de água atingem o limite, ele condensa, forma nuvens, e então ocorre a chuva. Com a atmosfera suportando maiores índices de vapor de água, o efeito estufa é ainda mais intensificado, e ocorre um maior aumento da temperatura.

É consenso na comunidade científica que as atividades humanas pós-Revolução Industrial alteraram significativamente a composição química da atmosfera, especialmente a concentração dos GEEs. A partir da segunda metade do século XX, dados meteorológicos e de satélites apontam que está ocorrendo de fato um aumento na temperatura global, que cresceu mais de 1 °C desde o período pré-industrial.

O aquecimento global é, na verdade, uma resposta do planeta. É a forma que a Terra encontra para reestabelecer o equilíbrio energético.

Salienta-se que o aquecimento global não tem relação com aumento da radiação solar, pois desde 1980 é percebido que os níveis de radiação permanecem praticamente constantes. Também não é possível colocar a culpa do aquecimento nos ciclos de Milankovitch, pois não há, pela teoria orbital, nenhuma tendência de aquecimento de nosso planeta prevista para os próximos milhares de anos. Já a atividade vulcânica não atua para o aquecimento do planeta; pelo contrário, a emissão de partículas reflete a luz solar.

Essas são apenas algumas razões para exemplificar o porquê de o aquecimento global estar atrelado ao aumento dos níveis de GEEs na atmosfera.

• Videoaula sobre efeito estufa e aquecimento global

Como reduzir os gases do efeito estufa?

Alguns fatores podem auxiliar na diminuição da emissão de GEEs. O primeiro deles é a transição para uma energia limpa e renovável, como as energias eólica e solar. É essencial também a eliminação do carvão das cadeias produtivas e da geração de energia. Outra alternativa é a precificação do carbono, uma espécie de preço que os países colocam sobre a poluição oriunda de fontes de carbono.

É importante o desenvolvimento de políticas públicas por parte dos países, por meio de compromissos globais e acordos, como é o caso do Acordo de Paris, que tenta conter o aquecimento global em até 1,5 °C até o fim do século, e do Compromisso Global do Metano, estabelecido durante a COP26, que objetiva a redução de 30% das emissões de metano até 2030.

Em países onde a agricultura é forte, sugere-se a proteção e restauração de ecossistemas naturais, como florestas, turfeiras, áreas úmidas, savanas e campos.

Obviamente, também são necessários investimentos em pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias mais ecológicas, assim como campanhas que mobilizem mudanças de hábitos, comportamentos e padrões culturais.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química