O efeito estufa É um processo natural em que a atmosfera retém parte da radiação infravermelha emitida pela Terra e assim a aquece. Esta radiação infravermelha vem do aquecimento gerado na superfície da Terra pela radiação solar.
Esse processo ocorre porque a Terra, como um corpo opaco, absorve a radiação solar e emite calor. Ao mesmo tempo, como existe uma atmosfera, o calor não escapa completamente para o espaço sideral..
Parte do calor é absorvida e reemitida em todas as direções pelos gases que constituem a atmosfera. Assim, a Terra mantém um certo equilíbrio térmico que estabelece uma temperatura média de 15 ºC, garantindo uma faixa variável em que a vida pode se desenvolver..
O termo "efeito estufa" é uma comparação com estufas para o cultivo de plantas em climas onde a temperatura ambiente é mais baixa do que o necessário. Nessas casas de cultivo, o telhado de plástico ou vidro permite a passagem da luz solar, mas impede a saída de calor.
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O efeito estufa é fundamental para a vida na Terra, pois garante a faixa de temperatura adequada para sua existência. A maioria dos processos bioquímicos necessários à vida requer temperaturas entre -18ºC e 50ºC..
No passado geológico, ocorreram flutuações na temperatura média da Terra, aumentando ou diminuindo. Nos últimos dois séculos, houve um processo de aumento sustentado da temperatura global.
A diferença é que atualmente a taxa de aumento é particularmente alta e parece estar associada à atividade humana. Essas atividades geram gases de efeito estufa que acentuam o fenômeno.
O processo pelo qual o efeito estufa é produzido tem como principais elementos o Sol, a Terra e os gases atmosféricos. O Sol é a fonte de energia, a Terra o receptor dessa energia e emissor de calor e gases..
O Sol emite fundamentalmente radiação de alta energia, ou seja, correspondente aos comprimentos de onda visível e ultravioleta do espectro eletromagnético. A temperatura de emissão dessa energia chega a 6.000 ºC, mas a maior parte dela se dissipa a caminho da Terra..
Dos 100% da energia solar que chega à atmosfera, cerca de 30% é refletida para o espaço sideral (efeito albedo). 20% é absorvido pela atmosfera, principalmente pelas partículas em suspensão e pela camada de ozônio, e os 50% restantes aquecem a superfície terrestre.
A Terra reflete uma parte importante da radiação solar devido ao seu albedo (tom claro ou branco). Esse albedo se deve principalmente a nuvens, corpos d'água e gelo..
Levando em consideração o albedo e a distância do planeta ao Sol, a temperatura da Terra deveria ser de -18 ºC (temperatura efetiva). A temperatura efetiva refere-se ao que um corpo deveria ter considerando apenas o albedo e a distância.
Porém, a temperatura média real da Terra está em torno de 15ºC com uma diferença de 33ºC com a temperatura efetiva. Nesta diferença marcante entre a temperatura real e efetiva, a atmosfera desempenha um papel fundamental.
A chave para a temperatura da Terra é a sua atmosfera, se ela não existisse o planeta estaria permanentemente congelado. A atmosfera é transparente para grande parte da radiação de ondas curtas, mas não para uma grande proporção da radiação de ondas longas (infravermelho)..
Ao deixar a radiação solar passar, a Terra se aquece e emite radiação infravermelha (calor), mas a atmosfera absorve parte desse calor. Dessa forma, as camadas da atmosfera e as nuvens são aquecidas e emitem calor em todas as direções..
O processo de aquecimento global devido à retenção atmosférica da radiação infravermelha é conhecido como efeito estufa.
O nome vem das estufas agrícolas, onde são cultivadas espécies que requerem uma temperatura superior à existente na área de produção. Para isso, essas casas de cultivo possuem uma cobertura que permite a passagem da luz solar, mas retém o calor emitido..
Desta forma, é possível criar um microclima quente para as espécies que o necessitam em seu crescimento..
Embora o efeito estufa seja um processo natural, ele é alterado pela ação humana (ação antrópica). Portanto, é necessário diferenciar as causas naturais do fenômeno e as alterações antrópicas..
A radiação eletromagnética de ondas curtas (alta energia) do Sol é o que aquece a superfície da Terra. Esse aquecimento provoca a emissão de radiação de ondas longas (infravermelho), ou seja, calor, para a atmosfera.
O centro do planeta é incandescente e gera calor adicional do que o causado pela energia solar. Esse calor é transmitido através da crosta terrestre principalmente por meio de vulcões, fumarolas, gêiseres e outras fontes termais..
As propriedades dos gases que constituem a atmosfera determinam que a radiação solar chegue à Terra e que a radiação infravermelha seja parcialmente retida. Alguns gases como vapor d'água, CO2 e metano são especialmente eficientes na retenção do calor atmosférico.
Os gases que retêm a radiação infravermelha do aquecimento da superfície da Terra são chamados de gases de efeito estufa. Esses gases são produzidos naturalmente, como o CO2 que é contribuído pela respiração dos seres vivos.
Da mesma forma, os oceanos trocam grandes quantidades de CO2 com a atmosfera e os incêndios naturais também contribuem com CO2. Os oceanos são uma fonte natural de outros gases de efeito estufa, como óxido de nitrogênio (NOx).
Por outro lado, a atividade microbiana nos solos também é fonte de CO2 e NOx. Além disso, os processos digestivos dos animais contribuem com grandes quantidades de metano para a atmosfera.
A indústria em geral emite calor adicional para a atmosfera, além de diversos gases que afetam o efeito estufa. Esses gases podem absorver e emitir calor (ex: CO2) ou destruir a camada de ozônio (ex: NOx, CFC e outros).
Grandes concentrações de veículos nas cidades são responsáveis pela maior parte do CO2 adicionado à atmosfera. O tráfego automotivo contribui com cerca de 20% do total de CO2 gerado pela queima de combustíveis fósseis.
A queima de carvão, gás e derivados de petróleo para produção de eletricidade e aquecimento contribui com quase 50% do CO2.
Juntas, essas atividades industriais contribuem com quase 20% do CO2 produzido pela queima de combustíveis fósseis..
Os incêndios florestais também são causados por atividades humanas e liberam anualmente milhões de toneladas de gases de efeito estufa na atmosfera..
A acumulação de resíduos e os processos de fermentação que ocorrem, bem como a queima dos referidos resíduos, são fonte de gases com efeito de estufa..
A atividade agrícola contribui com mais de 3 milhões de toneladas métricas de gás metano anualmente para a atmosfera. Entre as culturas que mais contribuem nesse quesito está o arroz.
Outra cultura cujo manejo gera gases de efeito estufa é a cana-de-açúcar, pois é queimada antes da colheita e produz grande quantidade de CO2..
Ruminantes como vacas consomem grama fibrosa por meio de processos de fermentação realizados por bactérias em seus sistemas digestivos. Essa fermentação libera de 3 a 4 litros de gás metano na atmosfera diariamente para cada animal..
Considerando apenas o gado, estima-se uma contribuição equivalente a 5% dos gases de efeito estufa.
O aumento da temperatura global que provoca o aumento dos gases de efeito estufa, induz uma reação em cadeia. Ao aumentar a temperatura dos oceanos, a liberação de CO2 na atmosfera aumenta.
Da mesma forma, o derretimento dos pólos e o permafrost libera CO2 que foi retido ali. Também em temperaturas ambientes mais elevadas, há uma maior ocorrência de incêndios florestais e mais CO2 é liberado..
Alguns gases como o vapor d'água e o CO2 atuam no processo natural do efeito estufa. Por sua vez, outros gases participam do processo antrópico, além do CO2..
O Protocolo de Kyoto contempla as emissões de seis gases de efeito estufa, incluindo dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Da mesma forma, óxido nitroso (N2O), hidrofluorocarbono (HFC), hidrocarboneto perfluorado (PFC) e hexafluoreto de enxofre (SF6).
O vapor d'água é um dos gases de efeito estufa mais importantes por sua capacidade de absorver calor. No entanto, o equilíbrio é gerado porque a água no estado líquido e sólido reflete a energia solar e resfria a Terra..
O dióxido de carbono é o principal gás de efeito estufa de longa duração na atmosfera. Esse gás é responsável por 82% do aumento do efeito estufa ocorrido nas últimas décadas.
Em 2017, a Organização Meteorológica Mundial relatou uma concentração global de CO2 de 405,5 ppm. Isso representa um aumento de 146% em relação aos níveis estimados para antes de 1750 (era pré-industrial).
O metano é o segundo gás de efeito estufa mais importante, contribuindo com cerca de 17% do aquecimento. 40% do metano é produzido por fontes naturais, principalmente pântanos, enquanto os 60% restantes são gerados por atividades humanas.
Essas atividades incluem a agricultura de ruminantes, cultivo de arroz, exploração de combustível fóssil e combustão de biomassa. Em 2017, o CH4 atmosférico atingiu a concentração de 1.859 ppm, 257% superior ao nível pré-industrial..
Os NOx contribuem para a destruição do ozônio estratosférico, aumentando a quantidade de radiação ultravioleta que penetra na Terra. Esses gases têm origem na produção industrial de ácido nítrico e ácido adípico e também no uso de fertilizantes..
Em 2017, esses gases atingiam a concentração atmosférica de 329,9 ppm, equivalente a 122% do nível estimado para a era pré-industrial..
O CFC é um poderoso gás de efeito estufa que danifica o ozônio estratosférico e é regulamentado pelo Protocolo de Montreal. No entanto, em alguns países como a China ainda é usado em vários processos industriais.
Esses gases são usados em várias aplicações industriais para substituir os CFCs. No entanto, os HFCs também afetam a camada de ozônio e têm uma permanência ativa muito alta na atmosfera.
Os PFCs são produzidos em instalações de incineração para o processo de fundição de alumínio. Assim como os HFCs, eles têm alta permanência na atmosfera e afetam a integridade da camada de ozônio estratosférico..
Esse gás também tem efeito negativo na camada de ozônio, além de alta persistência na atmosfera. É utilizado em equipamentos de alta tensão e na produção de magnésio.
A poluição produzida por humanos contribui com quantidades extras de gases de efeito estufa, quebrando o equilíbrio dinâmico natural. Embora esses valores sejam bem inferiores aos gerados pela natureza, são suficientes para quebrar esse equilíbrio..
Isso tem sérias consequências para o equilíbrio térmico planetário e, por sua vez, para a vida na Terra..
O aumento da concentração de gases de efeito estufa gera um aumento na temperatura média global. Na verdade, estima-se que a temperatura média global tenha aumentado 1,1 ° C desde a era pré-industrial..
Por outro lado, foi indicado que o período de 2015 a 2019 foi o mais quente já registrado..
O aumento da temperatura traz como consequência o derretimento do gelo polar e das geleiras em todo o mundo. Isso implica um aumento do nível do mar e a alteração das correntes marinhas..
Embora não haja um acordo total sobre o processo de mudanças climáticas decorrentes do aquecimento global, a realidade é que o clima do planeta está mudando. Isso é evidenciado na alteração das correntes marinhas, padrões de vento e precipitação, entre outros aspectos..
A alteração de habitats devido ao aumento da temperatura afeta a população e o comportamento biológico das espécies. Em alguns casos, existem espécies que aumentam suas populações e ampliam sua área de distribuição..
No entanto, aquelas espécies que possuem faixas de temperatura muito estreitas para seu crescimento e reprodução podem reduzir muito suas populações..
Muitas áreas agrícolas e pecuárias têm a produção reduzida porque as espécies são afetadas pelo aumento da temperatura. Por outro lado, alterações ecológicas resultam na proliferação de pragas agrícolas..
À medida que a temperatura média planetária aumenta, alguns animais vetores de doenças expandem seu alcance geográfico. Assim, casos de doenças tropicais estão ocorrendo além de sua área natural..
Por outro lado, o aumento da temperatura pode produzir os chamados choque térmica ou insolação, o que implica em desidratação extrema. Esta situação pode causar graves falências orgânicas, afetando principalmente crianças e idosos..
Para evitar o aumento do efeito estufa, é necessário reduzir a produção de gases de efeito estufa. Isso implica uma série de ações que incluem o desenvolvimento da consciência cidadã, medidas legislativas, mudanças tecnológicas..
É essencial uma cidadania consciente do problema do aquecimento global gerado pelo aumento do efeito estufa. Desta forma, faz-se a pressão social necessária para que governos e potências econômicas tomem as medidas necessárias..
O principal acordo internacional para enfrentar o problema da geração de gases de efeito estufa é o Protocolo de Kyoto. No entanto, até o momento, esse instrumento legal não foi eficaz na redução da taxa de emissão de gases de efeito estufa..
Alguns dos principais países industrializados com as maiores taxas de emissão não assinaram a prorrogação do protocolo para seu segundo mandato. Portanto, um quadro jurídico nacional e internacional mais rígido é necessário para que um efeito real seja alcançado..
A reengenharia de processos industriais é necessária para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. Da mesma forma, é necessário promover o uso de energias renováveis e reduzir o uso de combustíveis fósseis..
Por outro lado, é fundamental reduzir a produção de resíduos poluentes em geral..
Segundo os especialistas, não basta reduzir as emissões de gases de efeito estufa, é preciso reduzir as atuais concentrações na atmosfera. Para isso, várias alternativas têm sido propostas, podendo utilizar tecnologias muito simples ou sofisticadas..
Para isso, recomenda-se aumentar a cobertura de florestas e selvas, bem como implementar estratégias como telhados verdes. Plantas fixam CO2 atmosférico em suas estruturas, extraindo-o da atmosfera.
Até agora, extrair CO2 da atmosfera é caro do ponto de vista energético e tem um custo econômico elevado. No entanto, pesquisas estão em andamento para encontrar maneiras eficientes de filtrar o ar e remover o CO2..
Uma dessas propostas já está em fase de planta piloto e está sendo desenvolvida pelas Universidades de Calgary e Carnegie Mellon. Esta planta usa uma solução de hidróxido de potássio como uma armadilha aquosa e cálcio cáustico, através do qual o ar é filtrado.
Nesse processo, o CO2 contido no ar é retido, formando carbonato de cálcio (CaCO3). Posteriormente, o carbonato de cálcio é aquecido e o CO2 é liberado, aplicando-se o CO2 purificado resultante para usos industriais..
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