Os principais gases de efeito estufa

O Protocolo de Quioto classifica como gases de efeito estufa que devem ter suas emissões antrópicas controladas o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e os compostos fluorados, que abrangem os hidrofluorcarbonos (HFC’s), perfluorcarbonos (PFC’s) e hexafluoreto de enxofre (SF6) (BRASIL, 2005). • Dióxido de Carbono (CO2)

Segundo Metz et al (2007) nas últimas três décadas, as emissões de todos os gases de efeito estufa aumentaram uma média de 1,6% ao ano, enquanto que as emissões de CO2 geradas pelo uso dos combustíveis fósseis aumentaram 1,9% ao ano. Metz

et al (2007) também observam que as concentrações atmosféricas de CO2 aumentaram quase 100 ppm4 _{desde seu nível pré-industrial e chegaram a alcançar o} nível de 379 ppm em 2005, com taxas de crescimento anuais médias, no período 2000-2005, 40 vezes mais altas do que na década de 90. A Figura 2.5 mostra as emissões globais de CO2, entre 1970 e 2004, considerando apenas as emissões diretas de cada setor. Os dados mostram que o maior crescimento nas emissões de CO2 têm sido no setor de geração de energia e no transporte rodoviário, com o setor industrial, habitacional e de serviços permanecendo aproximadamente nos mesmos níveis entre 1970 e 2004.

1. Inclui 10% de madeira na rede de contribuição. Os dados para a média de combustão de biomassa em larga escala durante 1997-2000 estão baseados nos dados de satélite do Global Fire

Emissions Database. Inclui decomposição e queimadas. Exclui queima dos combustíveis fósseis.

2. Outros transportes domésticos de superfícies, uso não-energético de combustíveis, produção de cimento e ventilação/queima de gás da produção de óleo.

3. Inclui transporte aéreo e marítimo.

Figura 2.5 - Fontes de emissões diretas de CO2 global, entre 1970 e 2004. Fonte: Metz et al (2007) O tempo de vida do CO2 na atmosfera varia muito devido às diferentes taxas de absorção pelos diversos processos de sumidouros. O processo mais rápido é a absorção pela vegetação e pela camada superficial dos oceanos, que ocorre ao longo de alguns anos.

• Metano (CH4)

É outro gás de efeito estufa que ocorre na natureza, cuja concentração na atmosfera

4 _{ppm (partes por milhão) ou ppb (partes por bilhão) é a razão do número de moléculas de gases de}

efeito estufa em relação ao número total de moléculas de ar seco (Metz et al, 2007).

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tem crescido devido às atividades humanas. A concentração atmosférica global de metano aumentou de um valor pré-industrial de cerca de 715 ppb para 1732 ppb no início da década de 90, sendo de 1774 ppb em 2005 (METZ et al, 2007).

É muito provável que o aumento observado da concentração de metano ocorra devido às atividades antrópicas, predominantemente a agricultura, a pecuária e o uso de combustíveis fósseis, mas as contribuições relativas de diferentes tipos de fontes não estão bem determinadas (METZ et al, 2007).

O metano responde por 87,35% da composição do gás natural e é um gás mais potente que o CO2 quanto aos efeitos de aquecimento global. Segundo Cetesb (1998) as diversas fontes de metano são o carvão mineral, gás natural e indústria petroquímica (28%), a fermentação entérica (22%), os arrozais (17%), a queima da biomassa (11%), os dejetos de animais (7%), os tratamentos de esgotos domésticos (7%) e os aterros sanitários (8%).

O principal processo de remoção do metano é a reação com o radical hidroxila (OH) na atmosfera, formando o radical metildióxido (CH3O2). Esse processo é mostrado abaixo:

CH4 + OH → CH3 + H2O (1) CH3 + O2 → CH3O2 (2) • Óxido Nitroso (N2O)

A concentração atmosférica de óxido nitroso aumentou de cerca de 270 ppb, em períodos pré-industriais, até 319 ppb em 2005 e tem mantido uma média de crescimento constante desde 1980 (METZ et al, 2007). Considera-se que mais de um terço de todas as emissões desse gás é antrópica, devendo-se principalmente à agricultura.

Sabe-se, também, que os processos de combustão emitem óxido nitroso (DOE, 2001). As emissões de N2O dos motores dos veículos são causadas, primeiramente, pela conversão dos óxidos de nitrogênio (NOx) em N2O pelos catalisadores. A temperatura normal de operação dos catalisadores é suficientemente alta para causar a decomposição térmica do óxido nitroso. Conseqüentemente, é provável que as emissões de N2O de motores de veículos resultem de catalisadores defeituosos ou que estão operando em condições anormais.

Do mesmo modo, durante a combustão estacionária, o óxido nitroso é produzido como resultado da interação química entre os óxidos de nitrogênio e outros produtos da combustão. Entretanto, o DOE (2001) afirma que com sistemas de combustão estacionária mais convencionais, as altas temperaturas destroem quase todo o N2O, limitando a quantidade que escapa.

O óxido nitroso é removido principalmente por fotólise (decomposição pela luz do sol) na estratosfera e, conseqüentemente, tem um tempo longo de vida. Esse processo é mostrado abaixo:

N2O + hv → O + N2 (3) • Compostos fluorados

Os compostos fluorados incluem os hidrofluorcarbonos (HFC’s), os perfluorcarbonos (PFC’s) e o hexafluoreto de enxofre (SF6). As emissões totais desses gases foram de aproximadamente 450 MtCO2-eq5 ou cerca de 1% de todos os gases de efeito estufa, em 2000 (METZ et al, 2007).

Enquanto prevê-se o decrescimento na emissão de alguns desses compostos, em outros há previsão de aumento devido ao rápido crescimento de alguns setores industriais (fabricação de semicondutores e produção de magnésio) e à troca das substâncias que degradam a camada de ozônio (CFC’s e HCFC’s) pelos HFC’s (METZ et al, 2007).

Porém, projetar os impactos ambientais e as emissões totais desses gases é complicado pelo fato de que diversas aplicações principais retêm o volume de seus compostos fluorados durante seus respectivos ciclo de vida, resultando na acumulação de significativos estoques que necessitam ser responsavelmente gerenciados quando estas aplicações são liberadas.

A Figura 2.6 mostra as emissões globais de gases de efeito estufa, para o período de 1970 a 2004, ponderadas pelo Potencial de Aquecimento Global (GWP).

5 _{Emissão equivalente de CO}

2 (CO2-eq): quantidade de emissão de CO2 que poderia causar o mesmo

forçamento radiativo que uma quantidade emitida de um gás de efeito estufa multiplicado por seu respectivo Potencial de Aquecimento Global tomado na contagem de diferentes vezes que ele resta na atmosfera (METZ et al, 2007).

1) “Outros N2O” abrange processos industriais, desmatamento/queimadas nas savanas, águas

residuárias e incineração de resíduos.

2) “Outros” é o CH4 dos processos industriais e das queimadas nas savanas.

3) Emissões de CO2 provenientes da decomposição da biomassa acima do solo que sobra após a

exploração madeireira e o desmatamento e o CO2 da queima de turfa e decomposição de solos

turfosos drenados.

4) Bem como o uso tradicional da biomassa em 10% do total, supondo-se que 90% seja proveniente da produção sustentável de biomassa. Corrigido em relação a 10% de carbono da biomassa que se supõe permaneça como carvão vegetal após a combustão.

5) Para dados médios da queima em grande escala de biomassa de florestas e savanas, referentes ao período de 1997 a 2002, com base nos dados de satélite da base de dados de Emissões Globais de Incêndios (Global Fire Emissions Data Base).

6) Produção de cimento e queima de gás natural.

7) O uso de combustíveis fósseis abrange as emissões das matérias-primas.

Figura 2.6 – Emissões globais de gases de efeito estufa, para o período de 1970 a 2004, ponderadas pelo Potencial de Aquecimento Global. Fonte: Metz et al (2007)