NATUREZA: EFEITO DE ESTUFA

O efeito estufa (ou efeito de estufa, como se diz em Portugal) é um processo que ocorre quando uma parte da radiação solar refletida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera. Como consequência disso, o calor fica retido, não sendo liberado ao espaço. O efeito estufa dentro de uma determinada faixa é de vital importância pois, sem ele, a vida como a conhecemos não poderia existir.

O que se pode tornar catastrófico é a ocorrência de um agravamento do efeito estufa que desestabilize o equilíbrio energético no planeta e origine um fenômeno conhecido como aquecimento global. O IPCC (Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas, estabelecido pelas Nações Unidas e pela Organização Meteorológica Mundial em 1988) no seu relatório mais recente¹ diz que a maior parte deste aquecimento, observado durante os últimos 50 anos, se deve muito provavelmente a um aumento dos gases do efeito estufa.

Os gases de estufa (dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), Óxido nitroso (N₂O), CFC´s (CF_xCl_x)) absorvem al

guma da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radiam por sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30ºC mais quente do que estaria sem a presença dos gases «de estufa».

Um dos piores gases é o metano, cerca de 20 vezes mais potente que o dióxido de carbono, é produzido pela flatulência dos ovinos e bovinos, sendo que a pecuária representa 16% da poluição mundial. Cientistas procuram a solução para esse problema e estão desenvolvendo um remédio para tentar resolver o caso. Na Nova Zelândia pensou-se em cobrar-se taxas por vaca, para compensar o efeito dos gases emitidos^[1].

Ao contrário do singnificado literal da expressão «efeito estufa», a atmosfera terrestre não se comporta como uma estufa (ou como um cobertor). Numa estufa, o aquecimento dá-se essencialmente porque a convecção é suprimida. Não há troca de ar entre o interior e o exterior. Ora acontece que a atmosfera facilita a convecção e não armazena calor: em média, a temperatura da atmosfera é constante e a energia absorvida transforma-se imediatamente na energia cinética e potencial das moléculas que existem na atmosfera. A atmosfera não reflete a energia radiada pela Terra. Os seus gases, principalmente o dióxido de carbono, absorvem-na. E se radia, é apenas porque tem uma temperatura finita e não por ter recebido radiação. A radiação que emite nada tem que ver com a que foi absorvida. Tem um espectro completamente diferente.

O efeito estufa, embora seja prejudicial em excesso, é na verdade vital para a vida na Terra, pois é ele que mantém as condições ideais para a manutenção da vida, com temperaturas mais amenas e adequadas. Porém, o excesso dos gases responsáveis pelo Efeito Estufa, ao qual desencadeia um fenômeno conhecido como Aquecimento Global, que é o grande vilão.

O problema do aumento dos gases estufa e sua influência no aquecimento global, tem colocado em confronto forças sociais que não permitem que se trate deste assunto do ponto de vista estritamente científico. Alinham-se, de um lado, os defensores das causas antropogênicas como principais responsáveis pelo aquecimento acelerado do planeta. São a maioria e omnipresentes na mídia. Do outro lado estão os "céticos", que afirmam que o aquecimento acelerado está muito mais relacionado com causas intrínsecas da dinâmica da Terra, do que com as reclamados desmatamento e poluição que mais rápido causam os efeitos indesejáveis à vida sobre a face terrestre do que propria

mente a capacidade de reposição planetária.

Ambos os lados apresentam argumentos e são apoiados por forças sociais.

A poluição dos últimos duzentos anos tornou mais espessa a camada de gases existentes na atmosfera. Essa camada impede a dispersão da energia luminosa proveniente do Sol, que aquece e ilumina a Terra e também retém a radiação infravermelha (calor) emitida pela superfície do planeta. O efeito do espessamento da

camada gasosa é semelhante ao de uma estufa de vidro para plantas, o que originou seu nome. Muitos desses gases são produzidos naturalmente, como resultado de erupções vulcânicas, da decomposição de matéria orgânica e da fumaça de grandes incêndios. Sua existência é indispensável para a existência de vida no planeta, mas a densidade atual da camada gasosa é devida, em grande medida, à atividade humana. Em escala global, o aumento exagerado dos gases responsáveis pelo efeito estufa provoca o aquecimento do global, o que tem consequências catastróficas. O derretimento das calotas polares e de geleiras, por exemplo, eleva o nível das águas dos oceanos e dos lagos, submergindo ilhas e amplas áreas litorâneas densamente povoadas. O superaquecimento das regiões tropicais e subtropicais contribui para intensificar o processo de desertificação e de proliferação de insetos nocivos à saúde humana e animal. A destruição de habitats naturais provoca o desaparecimento de espécies vegetais e animais. Multiplicam-se as secas, inundações e furacões, com sua sequela de destruição e morte.

O mecanismo que mantém aquecido o ambiente das estufas de vidro é a restrição das perdas convectivas quando o ar é aquecido pelo contato com solo que por sua vez é aquecido pela radiação solar. No entanto, o chamado «efeito de estufa» na atmosfera não tem que ver com a supressão da convecção. A atmosfera facilita a convecção e não armazena calor: absorve alguma da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radia por sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30ºC mais quente do que estaria sem a presença da atmosfera.

Toda a absorção da radiação terrestre acontecerá próximo à superfície, isto é, nas partes inferiores da atmosfera, onde ela é mais densa, pois em maiores altitudes a densidade da atmosfera é baixa demais para ter um papel importante como absorvedor de radiação (exceto pelo caso do ozônio). O vapor d'água, que é o mais poderoso dos gases estufa, está presente nas partes inferiores da atmosfera, e desta forma a maior parte da absorção da radiação se dará na sua base. O aumento dos gases estufa na atmosfera, mantida a quantidade de radiação solar que entra no planeta, fará com que a temperatura aumente nas suas partes mais baixas. O resultado deste processo é o aumento da radiação infravermelha da base da atmosfera, tanto para cima como para baixo. Como a parte inferior (maior quantidade de matéria) aumenta mais de temperatura que o topo, a manutenção do balanço energético (o que entra deve ser igual ao que sai) dá-se pela redistribuição de temperaturas da atmosfera terrestre. Os níveis inferiores ficam mais quentes e os superiores mais frios. A irradiação para o espaço exterior se dará em níveis mais altos com uma temperatura equivalente a de um corpo negro irradiante, necessária para manter o balanço energético em equilíbrio.

As avaliações do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) são os mais completos resumos do estado da arte nas previsões do futuro do planeta, considerando vários cenários possíveis.

As causas do aumento das emissões dos gases estufa

A fossilização de restos orgânicos (vegetais e animais) ocorreu ao longo da história da Terra, mas a grande quantidade preservada por fossilização ocorreu a partir do início do período Carbonífero, entre 350 e 290 milhões de anos antes do presente, em uma forma mais ou menos pura de carbono, isenta de agentes oxidantes. Este material está preservado sob a forma de carvão mineral. A partir de cerca de 200 milhões de anos começou a preservar-se o petróleo e o gás natural; estes materiais são compostos de carbono e hidrogênio. Resumindo, o carbono e o hidrogênio, combustíveis, são isolados do meio oxidante, preservando a sua potencialidade de queimar em contato com o oxigênio, produzindo vários gases do efeito estufa, sendo o gás carbônico e o metano os mais importantes. O metano é um gás com potencial de efeito estufa cerca de 20 vezes mais potente que o gás carbônico (dióxido de carbono). O metano é um gás, na maior parte primordial, emitido principalmente pelos vulcões de lama. O metano é oxidado em regiões de vulcões de lava, tornando-se gás carbônico.

Tanto o carvão mineral quanto o petróleo e o gás natural são chamados, no jargão dos engenheiros e ambientalistas, de fontes não renováveis de energia. A energia produzida por geradores eólicos, células solares, biomassa, hidroelétricas, etc, são consideradas fontes renováveis.

A Revolução Industrial, iniciada na Europa no século XVIII, provocou a exumação do carvão enterrado há milhões de anos, em proporções gigantescas, com o objetivo de girar as máquinas a vapor recém inventadas. A produção de carvão mineral ainda é muito grande. Para se ter uma ideia do volume de carvão que necessita ser minerado no mundo, basta dizer que 52% de toda a energia elétrica consumida nos Estados Unidos são provenientes da queima de carvão mineral. Proporções semelhantes ou ainda maiores são utilizadas na China, Rússia e Alemanha. Considerando o consumo atual e futuro, calcula-se que ainda exista carvão para mais 400 anos.

Com o advento da produção em escala industrial dos automóveis, no início do século XX, iniciou-se a produção e o consumo em massa do petróleo e, de utilização mais recente, o gás natural na produção da energia elétrica, aquecimento doméstico e industrial e no uso automotivo.

O processo da queima de combustíveis fósseis criou condições para a melhoria da qualidade de vida da humanidade, porém produz como resíduo o gás carbônico e outras substância químicas, também muito poluidoras.

Os gases produzidos pela queima de combustíveis fósseis seguem vários caminhos: parte é absorvida pelos oceanos e entra na composição dos carbonatos que constituem as carapaças de muitos organismos marinhos ou é simplesmente dissolvida na água oceânica e finalmente depositada no assoalho oceânico como carbonatos. À medida que estes animais vão morrendo, depositam-se no fundo domar, retirando o carbono, por longo tempo, do ciclo geoquímico. Outra parte é absorvida pelas plantas que fazem a fotossíntese, tanto marinhas (algas e bactérias) como pelas florestas, ao qual transformam o carbono coletado da atmosfera em material

lenhoso, reiniciando o ciclo de concentração e fossilização dos compostos carbonosos, se as condições ambientais locais assim o permitirem. O que interessa aqui, no entanto, é que uma parte importante do gás carbônico concentra-se na atmosfera.

A maior parte do aumento do gás carbônico ocorreu nos últimos 100 anos, com crescimento mais acentuado a partir de 1950. As melhores previsões para os próximos 100 anos (isto é, para o ano de 2100) estão sendo realizadas pelos pesquisadores do IPCC -Intergovernmental Panel on Climate Change, patrocinado pela ONU.

No melhor dos cenários, a emissão anual de CO₂ no ano de 2100 será de cinco teratoneladas (10¹² toneladas) de carbono, com uma concentração de 500 ppmpv (partes por milhão por volume) de CO₂, um aumento de temperatura de cerca de 1,5ºC e um aumento do nível médio dos mares de 0,1 m.

Nos piores cenários (os negócios mantidos como são nos dias de hoje), a emissão anual de CO₂ em 2100 será de 30 Gton, a concentração de CO₂ atingirá 900 ppmpv, a temperatura média da terra estará entre 4,5ºC e 6,0ºC mais elevada e o nível médio dos mares terá subido 90 centímetros.

A temperatura aumentou em média 0,7°C nos últimos 140 anos, e pode aumentar mais 5ºC até o ano 2100. "A emissão exagerada de gases causadores do efeito estufa está provocando mudanças climáticas. A dificuldade é separar o joio do trigo", explica Gilvan Sampaio. Existem ciclos naturais de mudanças de temperatura na Terra e é difícil entender quanto desse aumento foi natural e quanto foi conseqüência de ações humanas. Com o objetivo de diminuir as emissões de gases de efeito estufa, o Protocolo de Quioto, assinado por 84 países, determina uma redução de, em média, 5,2%. O debate em torno do protocolo evidenciou as diferenças políticas entre Europa e Estados Unidos, que mesmo sendo o maior poluidor do planeta não entrou no acordo. "Os europeus vêm sofrendo há décadas com as conseqüências da poluição, como as chuvas ácidas, e com episódios climáticos atípicos,como grandes enchentes. Os países da Europa vêm desenvolvendo alternativas não-poluentes como energia eólica,que já configuram parte importante da matriz energética de alguns deles", diz o geólogo Alex Peloggia, especialista em política internacional.

História do desenvolvimento da teoria do efeito estufa

Depois disso, deve-se comentar um pouco da história do descobrimento do "efeito estufa" e seus desdobramentos científicos e políticos ao longo do tempo.

Jean-Baptiste Fourier, um famoso matemático e físico francês do século XIX, foi o primeiro a formalizar uma teoria sobre o efeito dos gases estufa, em 1827. Ele mostrou que o efeito de aquecimento do ar dentro das estufas de vidro, utilizadas para manter plantas de climas mais quentes no clima mais frio da Europa, se repetiria na atmosfera terrestre. Em 1860, o cientista britânico John Tyndall mediu a absorção de calor pelo gás carbônico e pelo vapor d' água. Ele foi o primeiro a introduzir a idea que as grandes variações na temperatura média da Terra que produziriam épocas extremamente frias, como as chamadas "idades do gelo" ou muito quentes (como a que ocorreu na época da transição do Cretáceo para o Terciário), poderiam ser devidas às variações da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. No seguimento das pesquisas sobre o efeito estufa, o cientista sueco Svante Arrhenius, em 1896, calculou que a duplicação da quantidade de CO₂ na atmosfera aumentaria a sua temperatura de 5 a 6ºC. Este número está bastante próximo do que está sendo calculado com os recursos científicos atuais. Os relatórios de avaliação do Intergovernmental Panel on Climate Change 2001 situam estes números entre 1,5ºC - melhor dos cenários e 4,5ºC - no pior, com uma concentração de cerca de 900 ppm de CO₂ na atmosfera no ano de 2100). O passo seguinte na pesquisa foi dado por G. S. Callendar, na Inglaterra. Este pesquisador calculou o aquecimento devido ao aumento da concentração de CO₂ pela queima de combustíveis fósseis. Pesquisadores estadunidenses, no final da década de 1950 (séc. XX) observaram que, com o aumento de CO₂ na atmosfera, os seres humanos estavam conduzindo um enorme (e perigoso) experimento geofísico. A medição de variação do CO₂ na atmosfera iniciou-se no final da década de 50 no observatório de Mauna Kea no Havaí, depois que os EUA lançaram em seu primeiro satélite espacial (?X?) no Cinturão Van Allen. Cabe aqui comentar que o efeito estufa não é um mal em si, pelo contrário, a humanidade, e a maioria dos seres vivos hoje existentes simplesmente não

existiriam sem este fenômeno, pois a Terra teria uma temperatura média de cerca de 6ºC negativos. Esta seria, pois, um congelador de grandes proporções. O problema é o agravamento do efeito estufa e velocidade da mudança.