O CO2 é um gás também produzido pelas reações de combustão. Qualquer processo de transformação e de utilização de energia, mesmo que efetuado da forma mais racional e com as melhores tecnologias atualmente disponíveis, nunca é 100 % eficiente e gera desperdício, causando poluição. A combustão de produtos energéticos fósseis, carvão, petróleo e gás natural, para além da desejável energia calorífica libertada, produz sempre vapor de água e gases de queima, de composição variável consoante o tipo de combustível fóssil. Os combustíveis fósseis são utilizados na forma de sólidos (carvão, betumes), líquidos (petróleo, gasóleo, gasolina, etc) ou de gás (gás natural - metano, propano, butano) e, tal qual se apresentam na natureza, como acontece em situações pontuais com o carvão, ou então após processamento industrial como se faz com a gasolina ou gasóleo obtidos pela refinação do petróleo.
Em 2014, o consumo de combustíveis fósseis totalizou mais de 86 % da energia primária mundial, cerca de 75 % da energia primária na União Europeia e quase 74 % do consumo de energia primária em Portugal (BP - British Petroleum 2015; DGEG - Direção-Geral de Energia e Geologia 2015a; IEA - International Energy Agency 2015). Apesar da cada vez mais importante participação das fontes de energia renováveis na matriz energética nacional, estas ainda se encontram tecnologicamente limitadas para a produção de eletricidade ou para o aquecimento e, neste último caso, com maior expressão em unidades domésticas ou industriais de pequena dimensão. Por seu lado, os combustíveis fósseis asseguram os meios de transporte e suportam diversos setores industriais relevantes para a economia: petroquímica e refinação de petróleo, cimento, metalurgia, indústria química geral (plásticos, fertilizantes, químicos) e, de uma forma geral, a cogeração de energia elétrica e térmica.
As reações de combustão das substâncias fósseis são reações oxidativas, altamente exoenergéticas, nas quais o carbono reage com o oxigénio, habitualmente proveniente do ar atmosférico, produzindo dióxido de carbono, vapor de água e outros
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subprodutos resultantes de reações químicas que ocorrem em paralelo com as reações de combustão.
De uma forma muito simplista, pode-se representar uma reação de combustão na presença de oxigénio pelo seguinte balanço (Equação 1):
(combus>vel fóssil) C(s, l, g) + O2(g) CO2 (g) + cinzas + -∆H Equação 1
A equação anterior é exemplificativa de que os processos de combustão produzem dióxido de carbono que é habitualmente, libertado para a atmosfera por chaminés, torres de exaustão, tubos de escape, entre outros equipamentos para emissão de gases de queima e de outros efluentes gasosos. Entre estes gases de queima resultantes da combustão de substâncias fósseis incluem-se os Gases com Efeito de Estufa (GEE): dióxido de carbono, metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), referindo apenas os principais.
Alguns GEE ocorrem naturalmente na natureza e, por isso mesmo, também na atmosfera, como é o caso do CO2, do CH4 ou dos óxidos de azoto, por exemplo. No entanto, existe um grupo alargado de substâncias – designadas genericamente por compostos organo-halogenados (CFC, HCFC, HFC, PFC, halon, etc) que são compostos de síntese, ou seja, não existiam na natureza antes de terem sido fabricados pelo Homem mas agora já fazem parte da composição da atmosfera.
No Quadro 2 encontram-se os dados mais recentes relativos, quer à concentração de GEE na atmosfera, quer a parâmetros indicadores do potencial efeito de estufa destes gases.
A temperatura do planeta é controlada pelo balanço entre a energia solar radiante incidente e a energia solar devolvida pela atmosfera da Terra para o espaço. O Potencial de Aquecimento Global (GWP - Global Warming Potential) de uma substância corresponde à capacidade de absorção de energia radiante, pelas moléculas dessa substância. A energia radiante absorvida é integrada na energia na estrutura molecular transformando-se em energia potencial química.
Nos dados apresentados no Quadro 2, o CO2 é tomado como gás de referência para o cálculo do Potencial de Aquecimento Global, que é um parâmetro que resulta da integração, num período de tempo definido (usualmente de 100 anos), dos valores instantâneos (impulsos) do “Reforço Radiante”1, ou RF – Radioactive Forcing.
Convencionou atribuir o valor unitário GWP = 1 ao CO2, sendo o GWP dos restantes GEE baseados neste fator unitário e relativo ao CO2.
Para além do GWP, o impacto dos GEE na atmosfera é medido por um outro parâmetro RF. Segundo o IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change (Myhre et al. 2013), o reforço radiante é a medida da variação de energia radiante, proveniente do sol e incidente no topo da atmosfera, e a energia que é de novo enviada para o espaço, resultante da existência de uma determinada perturbação, como seja, pela existência de um dado GEE na atmosfera. O RF exprime-se em unidades de potência por unidade de área superficial terrestre (W/m2).
O efeito de estufa de uma substância depende da conjunção entre o reforço radiante e o tempo de permanência na atmosfera. O parâmetro RF, embora não seja observável como consequência individual de cada um dos GEE, traduz a capacidade de retenção da energia radiante incidente na atmosfera e que é acumulada na estrutura molecular dos GEE. A incorporação de energia nas moléculas de determinadas substâncias é, precisamente, a característica que a torna um gás com efeito de estufa, pois o aumento individual da energia de cada molécula aumenta a energia global da atmosfera, refletindo-se num aumento da sua temperatura. O cálculo de valores de RF para cada um dos GEE representa um meio simples de comparação entre o potencial efeito de estufa de diferentes substâncias.
É de salientar que o efeito de estufa existente naturalmente é essencial pois, é devido à existência de GEE na atmosfera da Terra, ou seja, à existência de substâncias que atuam como acumuladores de energia radiante, que a temperatura da Terra é equilibrada, evitando-se enormes oscilações térmicas entre o período diurno e noturno como acontece com os planetas e satélites que não possuem atmosferas com
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Uma vez que, tanto quanto o que se conhece, não existe uma designação convencionada na língua portuguesa para o termo RF – Radioactive Forcing, a expressão “Reforço Radiante” é uma tradução livre da autora.
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estes GEE. Sem efeito de estufa, a ocorrência de temperaturas extremas não permitiria a vida humana no planeta.
Quadro 2. - Concentrações médias globais dos principais GEE na atmosfera e de parâmetros correspondentes ao seu efeito de estufa, segundo dados de CDIAC - Carbon
Dioxide Information Analysis Center (Blasing 2015) e do IPCC (Myhre et al. 2013).
Gás com efeito de estufa Concentração troposférica pré-industrial (antes de 1750)
Concentração troposférica recente (2014)
GWP – Global Warming Potential(100 anos)
Tempo médio de vida na atmosfera(anos)
Aumento do RF Reforço Radiante (W/m2)
Concentrações em partes por milhão (ppm)
Dióxido de carbono (CO2) 278 395,4 1 100 - 300 1,88
Concentrações em partes por bilião2 (ppb)
Metano (CH4) 722 1 893 /1 762 28 12 0,49
Óxido nitroso (N2O) 270 326 /324 265 121 0,17
Concentrações em partes por trilião3 (ppt)
CFC-11 (CCl3F) 0 238 /236 4 660 45 0,061 CFC-12 (CCl2F2) 0 527 /527 10 200 100 0,022 HCFC-22 (CHClF2) 0 231 /210 1 760 11,9 0,046 HFC-134a (CH2FCF3) 0 75 /64 1 300 13,4 0,0108 Tetracloreto de carbono (CCl4) 0 85 /83 1 730 26 0,0143 Hexafluoreto de enxofre (SF6) 0 7,79 /7,39 23 500 3 200 0,0043 2
Bilião em língua portuguesa corresponde a milhar de milhão, ou seja, 109 partes
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