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Recursos Energéticos e Meio Ambiente

Professor Sandro Donnini Mancini

5 - Relação da Energia com Aquecimento Global e Chuvas Ácidas

Sorocaba, Fevereiro de 2016.

Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba

Efeito Estufa ≠≠≠≠ Aquecimento Global

Composição da Atmosfera

Natural, benéfico Antrópico, prejudicial

Ar seco (0% de água): N2 ~ 78%, O2 ~ 21%, Ar ~ 0,93%.

Ar saturado (p. ex. 4% de água): N2 ~ 75%, O2 ~ 20%, Ar ~ 0,90%

O restante são os chamados “gases traço”

http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2015/aug/25/heres-what-happens-when-you-try-to-replicate-climate-contrarian-

papers

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Gás Concentração(ppm)

Aquecimento Estufa(W/m2)

Variação desde o ano 1750 até

~2000(W/m2)

Vapor d’água

~3000 ~100 -

CO2 345 ~50 1,46

CH4 1,7 1,7 0,48

N2O 0,3 1,3 0,15

O3 (troposférico)

0,01-0,1 0,06 0,35

CFCs, HFCs

- 0,34 0,34

Xavier, M.E.R. e Kerr, A.S. A Análise do Efeito Estufa em Textos Para-didáticos e Periódicos Jornalísticos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. v.21, n.3, p,325-349. Disponível em http://www.fsc.ufsc.br/cbef/port/21-3/artpdf/a4.pdf

Parte da energia solar que chega (na faixa do ultra-violeta,visível e infra-vermelho) é transformada, inclusive emalimentos por meio da fotossíntese.

Outra parte é devolvida como uma radiação de comprimento de onde de 4-100 µm, ou seja, uma fração da região do infravermelho (780nm a 400 µm).

ENERGIA PRIMORDIAL – SOL

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Espectro de Emissão da Terra

Disponível em http://dti.stsci.edu/dti_archives/streaming_archive/conferences_archive/May_symposium_2002/ppt/wes_traub_stsci020511.ppt. Acesso em 23 jan. 2004.

Há alguns gases que absorvem parte da radiação infravermelha emitida pela Terra. Essa absorção resulta em vários tipos de vibrações moleculares e essas vibrações causam liberação de energia, ou seja, de calor para o ambiente. Se não houvesse essa absorção, calcula-se que temperatura média na Terra seria de -18oC*.

Esses cálculos podem ser vistos em: Xavier, M.E.R. e Kerr, A.S. A Análise do Efeito Estufa em Textos Para-didáticos e Periódicos Jornalísticos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. v.21, n.3, p,325-349. Disponível em http://www.fsc.ufsc.br/cbef/port/21-3/artpdf/a4.pdf

Esse fenômeno é o “Efeito Estufa”, causado principalmente por H2O (aproximadamente 60% do total) e pelo CO2 (~20%), mas também por ozônio (~5%), metano (~5%), óxido nitroso, hidrofluorcarbonos, perfluorcarbonos e SF6.

Se a concentração dos gases de efeito estufa aumentar demais aumentar demais, a absorção também pode aumentar e com ela a temperatura média do planeta. Esse fenômeno é o “Aquecimento Global”.

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O papel do vapor d’água no aquecimento global ainda não é consenso entre os cientistas.

Se a temperatura da Terra aumentar haverá mais água nos oceanos (derretimento das calotas polares) e na atmosfera (evaporação), dando ao sistema condições de aumentar a saturação, o que aumenta a temperatura. Estima-se que 1% a mais de vapor de água no ar pode aumentar em 4oC a temperatura média da Terra.

Quantidade máxima retida antes da condensação

www.atmosphere.mpg.de/enid/254.html

Mantidas as condições atuais a água não tenderia a causar impactos no aquecimento global, pois a concentração média de vapor d’água na Terra é mais ou menos constante, próxima da saturação.Porém, sabidamente a a capacidade do ar em reter água (saturação) aumenta com a temperatura e o aquecimento global pode trazer conseqüências bastante graves nesse sentido.

Espectros na região do infravermelho Janela de IV

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Janela é região naturalmente sem absorção, seria devolvida para o espaço.

Gases que absorvem IV desse comprimento de onda são mais prejudiciais que gases que absorvem fora da janela.

Isto porque fora da janela, vapor d’água e gás carbônico “anulam” efeitos de outros gases

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Para o cálculo do quão prejudicial um gás é em termos de aquecimento global (ou o Potencial de Aquecimento Global-PAG ou GWP em inglês), não só a quantidade emitida e a faixa de absorção são levadas em conta. O PAG é

definido como a razão da integral em relação ao tempo da radiação absorvida após a liberação de 1 kg de um gás traço em relação a mesma

integral só que do gás de referência (dióxido de carbono).

Remedio, M.V.P. Avaliação do Ciclo de Vida de Garrafas de PET: Materiais, Energia e Emissões. São Carlos, UFSCar, 2004.

Onde:T = é o horizonte de tempo no qual os cálculos são considerados (100 anos,

para efeitos do Protocolo de Kyoto)ai , aCO2 = aumento na absorção devido ao aumento na abundância do gás na

atmosfera (Wm-2 kg-1 ppb-1);[ci(t)], [cCO2 (t)] é o decaimento em função do tempo na abundância de um

gás traço

Gás Fórmula PAG - 1996 PAG - 2001Metano CH4 21 23

Óxido Nitroso N2O 310 296HFC-23 CHF3 11700 12000HFC-32 CH2F2 650 550HFC-125 CF3CHF2 2800 3400

Hexafluoreto de Enxofre SF6 23900 22200Tetrafluoreto de Carbono CF4 6500 5700

Perfluoretano C2F6 9200 11900Perfluoropropano C3F8 7000 8600Perfluorobutano C4F10 7000 8600

Perfluoro-cyclobutane c-C4F8 8700 10000

www.eia.doe.gov/oiaf/1605/gwp.html

Válido para Kyoto

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PROTOCOLO DE KYOTO

O Protocolo, elaborado em 1997, entrou em vigor em 2005 após virar lei empelo menos 55 países (e responsáveis por mais de 55% das emissões).

Países desenvolvidos teriam, entre 2008 a 2012, que reduzir em 5,2% asemissões de gases de efeito estufa com relação à quantidade emitida em1990.

A ação visava diminuir a concentração de seis tipos de gases: CO2(responsável por 76% das emissões relacionadas ao aquecimento global),CH4, N2O, HFCs, CF4, C2F6 e SF6.

2009 – Acordo de Copenhague – teto é 2 oC a mais até 2100.

2013 – renovado Protocolo até 2020, porém pouca efetivo;

2014 – Lima – rascunho de acordo para 2020 a 2100, a ser assinado em2015 (Paris), para cumprir o Acordo de Copenhague.

2015 – Paris – 195 países assinam e vale a partir de 2020.

http://g1.globo.com/natureza/noticia/2014/12/paises-reunidos-na-cop-20-aprovam-rascunho-zero-de-acordo-climatico.html

http://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/listas/entenda-os-principais-pontos-do-acordo-do-clima.htm

Emis

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2004 2010País Emissão de CO2

(103 t / ano)% Posição

(o)Emissão de CO2 (103 t / ano)

% Posição(o)

Estados Unidos 6.049.435 22,2 1 5.433.057 17,3 2China 5.010.170 18,4 2 8.286.892 26,4 1Rússia 1.524.993 5,6 3 1.740.776 5,5 4Índia 1.342.962 4,9 4 2.008.823 6,4 3Japão 1.257.963 4,6 5 1.110.715 3,7 5

Alemanha 808.767 3,0 6 745.384 2,4 6Canadá 639.463 2,3 7 499.137 1,6 9

Reino Unido 587.261 2,2 8 493.505 1,6 10Coréia do Sul 465.643 1,7 9 567.567 1,8 8

Itália 449.948 1,7 10 406.307 1,3 16México 438.022 1,6 11 443.674 1,4 14

África do Sul 437.032 1,6 12 460.124 1,5 12Irã 433.571 1,6 13 571.612 1,8 7

Indonésia 378.250 1,4 14 433.989 1,4 13França 373.693 1,4 15 361.273 1,1 17Brasil 331.795 1,2 16 419.754 1,3 15Europa 3.115.125 11,4 - 3.688.880 13,3 -Mundo 27.245.758 100,0 - 31.350.455 100,0 -

2010) 11o – Arábia Saudita: 1,5% / 16º - Austrália: 1,2%

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Emissões relacionadas a desmatamento e queimadas: 20% de todas as emissões globais de Gases de Efeito Estufa.

Cada hectare de floresta pode acumular de 120-400 t de CO2.

IPCC, 2007

65% do potencial total de mitigação está nos trópicos

50% do total pode ser obtido com desmatamento zero

http://nebraska.sierraclub.org/pdf-global/forestsfirst.pdf

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CRÉDITOS DE CARBONO

Quem reduzisse emissões (ou seqüestra-las) poderia negociar aquantidade reduzida num mercado internacional, semelhante aode ações. Isso deveria ser feito a partir de um Mecanismo deDesenvolvimento Limpo.

Brasil:

problema maior no seqüestro de carbono (70-75% do CO2 nacional)

Desde a Revolução Industrial se queima quantidades enormes de combustíveis fósseis.

O aquecimento global já está ocorrendo?

Segundo o IPCC*, a temperatura de 1905-2006 aumentou em 0,74oC.

Algumas catástrofes mundiais tem o aquecimento global como causa?

Se está acontecendo o aquecimento global, não era para o nível dos oceanos estar subindo?

Aumento do nível do mar (IPCC*, 2007):

de 1961-1992: 1,8 mm/ano; 1993 - 2007: 3,1 mm/ano* Disponível em http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_spm.pdf

http://edition.cnn.com/videos/us/2015/06/24/orig-sutter-climate-change-marshall-islands-sinking-two-degrees.cnn

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Chao, B.F.; Wu, Y.H. e Li, Y.S. Impact of Artificial Reservoir Water Impoundment on Global Sea Level. Science, v. 320, abril de 2008, p. 212-214.

As represas estão mascarando os efeitos do aumento do nível dos oceanos. Segundo o cálculo dos autores, graças aos 10.800 km3 de água represada, o nível dos oceanos aumentou nos últimos 80 à taxa de “só” 1,91 mm/ano.

Chuvas Ácidas

A queima de combustíveis fósseis também se relaciona à ocorrência de chuvas ácidas, principalmente:

Ácidos de Enxofre - Reservas de petróleo e carvão estão associadas a presença de enxofre (até 6,5% do carvão é S, até 5,1% do petróleo é enxofre). Nas nuvens, forma-se ácidos como o sulfúrico (H2SO4).

Ácidos de Nitrogênio - N2 nos motores à explosão reage com o O2 e forma NO2 ou N2O. Nas nuvens, forma-se os ácidos como o nítrico (HNO3).

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Resolução 315/2002 do Conselho Nacional do Meio Ambiente determinava que o diesel brasileiro desde 2009 deveria conter no máximo 50 mg/kg (partes por milhão de enxofre), teor ainda cinco vezes maior que o do diesel europeu. 2012 – início da comercialização do S502013 – início da comercialização do S10

http://fatosedados.blogspetrobras.com.br/2012/01/02/sa

iba-onde-encontrar-diesel-s-50/

�diminuição do pH de rios, lagos, etc;�danos à vegetações;�corrosão de estruturas metálicas.

Conseqüências das chuvas ácidas: