Efeito estufa e os seus principais gases (Química)

O efeito estufa é um processo natural que torna a Terra habitável, pois mantém a temperatura adequada para a vida. Isso acontece porque certos gases da atmosfera funcionam como um “cobertor”, ou seja, eles absorvem parte da energia do Sol e retêm o calor que a superfície terrestre libera. Esses gases são chamados de gases de efeito estufa (GEEs).

O problema surge quando a ação humana aumenta demais a quantidade desses gases na atmosfera — algo que se intensificou a partir da Revolução Industrial —, tornando o efeito estufa mais forte do que o necessário e causando desequilíbrios ambientais.

Gases do efeito estufa

Os principais gases de efeito estufa são quatro: o dióxido de carbono (CO₂), o metano (CH₄), o óxido nitroso (N₂O) e os gases fluorados (F-gases). Cada um deles possui características próprias, diferentes fontes de emissão e diferentes impactos no aquecimento global.

Neste conteúdo você vai encontrar:

• Dióxido de Carbono (CO₂)
• Metano (CH₄)
• Óxido Nitroso (N₂O)
• Gases Fluorados (F-Gases)

1. Dióxido de Carbono (CO₂): o GEE chave

É o principal gás de efeito estufa em termos de contribuição absoluta para o aquecimento global, devido ao enorme volume emitido.

Principais processos industriais emissores:

a) Combustão de combustíveis fósseis:

É a fonte dominante. A reação química fundamental é a oxidação completa do carbono:

• Carvão mineral: Rico em carbono, sua combustão é altamente emissora.
  

• Petróleo e derivados (gasolina, diesel): Hidrocarbonetos (CₓHᵧ) que, ao queimarem nos motores de veículos e em caldeiras industriais, liberam CO₂.

• Gás natural (Metano, CH₄): Embora emita menos CO₂ por unidade de energia (devido à alta razão H/C), sua combustão ainda é uma fonte significativa.

b) Produção de cimento:

Processo químico de calcinação, responsável por ~8% das emissões globais de CO₂.

• Matéria-prima: Calcário (CaCO₃).

• Reação química fundamental:
  
  O óxido de cálcio (CaO) é o principal componente do clínquer, que, moído, vira cimento. O CO₂ é liberado como subproduto direto da decomposição térmica.

c) Siderurgia (produção de ferro gusa):

Redução do minério de ferro (óxido de ferro) em altos-fornos usando coque (carvão purificado) como redutor.

• Reações principais:

  1. Formação do redutor (CO):
     

  2. Redução do minério:
     
     O monóxido de carbono (CO) atua como agente redutor, sendo oxidado a CO₂.

2. Metano (CH₄): molécula potente

Tem Potencial de Aquecimento Global (GWP) cerca de 28-36 vezes maior que o CO₂ em um horizonte de 100 anos.

Principais processos emissores:

a) Agropecuária:

• Fermentação entérica: Em ruminantes (bois, ovelhas), microrganismos no rúmen digerem celulose através de fermentação anaeróbica (na ausência de oxigênio), produzindo CH₄ como subproduto, que é eructado (arrotado) pelo animal ou liberado pela sua flatulência.

• Decomposição de matéria orgânica: Em arrozais alagados, a condição anaeróbica favorece a ação de metanogêneses que decompõem a matéria orgânica, liberando CH₄.

b) Gestão de resíduos:

• Aterros sanitários: A matéria orgânica do lixo (restos de comida) sofre decomposição anaeróbica pela ação de bactérias, gerando o biogás, cujo principal componente é o CH₄.

3. Óxido Nitroso (N₂O): GEE de alta persistência

Conhecido como "gás do riso", possui um GWP aproximadamente 265-298 vezes maior que o CO₂ e contribui para a destruição da camada de ozônio estratosférico.

Principal processo emissor:

Agricultura (uso de fertilizantes nitrogenados):

A principal fonte antropogênica. Microrganismos no solo transformam o nitrogênio aplicado na forma de ureia ou nitrato (NO₃⁻).

• Processo bioquímico: desnitrificação. Em solos alagados ou com pouco oxigênio, bactérias usam o nitrato (NO₃⁻) como agente oxidante para respirar, reduzindo-o a N₂ gasoso. O N₂O é um intermediário deste processo que escapa para a atmosfera.
  

4. Gases Fluorados (F-Gases): emissões industriais puras

São gases sintéticos, criados especificamente para aplicações industriais. Possuem altíssimo GWP e longa vida atmosférica.

Hidrofluorcarbonetos (HFCs):
Substituíram os CFCs (que destroem o ozônio) em refrigeração e ar-condicionado, por exemplo:

HFC-134a (CF₃CFH₂), com GWP de 1430.

Para praticar: Exercícios sobre efeito estufa