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Redução da Camada de Ozônio

Publicado . em Cidadania Ativa

A destruição da Camada de Ozônio é um dos mais severos problemas ambientais da nossa era, e durante algum tempo foi muito citada na imprensa. Sua destruição ainda que parcial, diminui a resistência natural que oferece à passagem dos raios solares nocivos à saúde de homens, animais e plantas. As conseqüências mais citadas seriam o câncer de pele, problemas oculares, diminuição da capacidade imunológica, etc. O problema surgiu nos anos 30, quando algumas substâncias foram produzidas artificialmente em laboratório, principalmente para as aplicações em refrigeração.

Descobriu-se mais tarde que estas atacam a camada de ozônio, com a tendência de reduzi-la globalmente, e com um efeito devastador que acontece localmente na Antártica, conhecido como o buraco de ozônio da Antártica, aumentando assim a penetração dos raios ultravioleta indesejáveis.

Nos anos 80 iniciou-se uma verdadeira guerra para preservação da camada de ozônio, e uma de suas maiores vitórias foi a assinatura do Protocolo de Montreal, há mais de 10 anos. Por este tratado, assinado em 1987 por vários países, todas as substâncias conhecidas por CFC (clorofluorcarbonetos), responsáveis pela destruição do ozônio, não seriam mais produzidas em massa.

O trabalho mundial que se realiza para salvar a camada de ozônio continua. Trata-se de uma verdadeira guerra, onde se ganha batalha por batalha (e às vezes se perde uma, como por exemplo a não assinatura do Protocolo por alguns países). Recentemente, mais uma vez, representantes de 129 governos se reuniram para discutir aspectos ligados à questão da proteção da camada de ozônio.

A reunião de Pequim aconteceu de 29 de novembro a 3 de dezembro de 1999. Seu objetivo foi mais uma vez verificar os progressos que estão sendo feitos no sentido de eliminar as substâncias que destroem a camada de ozônio. Ficou mais uma vez constatado que apesar de alguns avanços importantes, nem todos os países tem conseguido satisfazer as metas traçadas em reuniões anteriores. Por isto foi decidido que serão gastos nos anos de 2000 a 2002, a quantia de US $ 475,7 milhões para ajudar as indústrias de países em desenvolvimento a se adaptar a estes objetivos.

O grande problema é que muitas das pequenas indústrias que produziam e ainda produzem substâncias "proibidas" não tem tido capacidade financeira de se adaptar aos ditames do Protocolo de Montreal, que prevê o congelamento da emissão dos CFCs, a partir de 1 de julho de 2000, nos níveis registrados entre 1995 e 1997. A eliminação total está prevista para 2010, e o nível de 50% está previsto, numa etapa intermediária, para 2005.

A maior vitória nesta guerra foi conquistada em 1987, quando a maioria dos países desenvolvidos parou de fabricar os CFCs. Para não prejudicar os países em desenvolvimento, foi lhes concedido ainda um tempo adicional para se adaptar às novas exigências. Assim é que, 84% da emissão de CFCs já foi eliminada, uma conquista extraordinária. A guerra, porém, ainda não está ganha. A Índia e a China são hoje ainda os maiores produtores e consumidores de CFCs.

A redução da camada de ozônio pode ser medida através do tamanho do buraco de ozônio da Antártica. Trata-se de uma região onde os efeitos destruidores dos CFCs são aumentados, pelas condições climáticas do Polo Sul. Assim é que estamos numa época em que o tamanho do buraco é o maior já registrado. Apesar da vitória alcançada em 87, os problemas ainda não estão totalmente resolvidos para a camada de ozônio, e o motivo é que não existe ainda um substituto ideal para repor o CFC. Hoje utiliza-se maciçamente substâncias conhecidas por HCFC, isto é, um CFC melhorado ecologicamente, mas que ainda tem em sua molécula um átomo de cloro, que mais cedo ou mais tarde, vai também atacar a camada de ozônio. Em outras palavras, a situação está teoricamente melhor, mas ainda não está resolvida. A guerra não está ganha ainda.

Não se pode esquecer que a camada de ozônio reage muito lentamente aos estímulos externos. O exemplo citado acima ilustra bem o que se afirma. A partir de 87 foi quase eliminada a emissão de novas quantidades de CFC para a atmosfera, mas hoje ainda temos um buraco de ozônio na Antártica que está próximo ao seu tamanho máximo. Os cientistas dizem para explicar isto que a camada tem constante de tempo muito longa. A constante de tempo da camada de ozônio é muito grande, isto é, ela só vai reagir a um estímulo após dezenas de anos. A prova é que, há mais de 13 anos após a principal vitória na eliminação da emissão de CFCs, o buraco na camada de ozônio ainda continua próximo ao seu máximo.

Em 1998 o tamanho do buraco de ozônio da Antártica foi o maior já registrado, com 27 milhões de quilômetros quadrados, ou seja, mais de 3 vezes o tamanho do Brasil. Parece que estamos ainda muito longe de um resultado realmente positivo no sentido da recuperação da camada de ozônio, não só na Antártica, mas também em todo o mundo. O Brasil tem participado deste trabalho de avaliação contínua da camada de ozônio não só sobre o Brasil, mas também na Antártica, onde manteve em 1999 uma equipe na base Comandante Ferraz, para medir a camada de ozônio usando balões de pesquisa.

Por tudo isto, continua o monitoramento da camada de ozônio em todo o mundo, a partir da superfície terrestre, de satélites, de aeronaves, usando as técnicas mais diversas. Não podemos esquecer que a guerra ainda levará muitos anos, até que finalmente, poderemos de fato não mais nos preocupar com radiação ultravioleta danosa aos seres vivos, quando a camada de ozônio estiver recuperada.

Autor: Volker W.J.H. Kirchhoff, PhD, funcionário do INPE (O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), é autor de mais de setenta artigos científicos publicados em revistas de circulação internacional com revisor; autor de 4 livros (um dos quais é "Queimadas na Amazônia e Efeito Estufa"); tem vasta experiência em estudos de queimadas; fundador no INPE do laboratório de ozônio; coordenador da rede de monitores de ozônio e radiação UV-B do INPE; foi o coordenador Brasileiro de vários experimentos internacionais de grande vulto no Brasil, como as missões da NASA TRACE-A de 1992, e a mais recente missão SCAR-B em 1995. É um ex membro do IGAC e presidente do COSPAR/Brasil. Foi considerado pela Revista Superinteressante um dos 100 mais importantes cientistas Brasileiros, na área de Meio Ambiente, na edição de no.100, janeiro de 1996.



A Camada de Ozônio

A ozonosfera se localiza na estratosfera, cerca de 90% de ozônio atmosférico está nesta camada, entre 16 a 30 quilômetros de altitude, cerca de 20 km de espessura. Os gases na ozonosfera são tão rarefeitos que, se os comprimíssemos à pressão atmosférica ao nível do mar, sua espessura não seria maior que alguns milímetros. Este gás é produzido nas baixas latitudes, migrando diretamente para as altas latitudes.

As radiações eletromagnéticas emitidas pelo Sol trazem energia para a Terra, entre as quais a radiação infravermelha, a luz visível e um misto de radiações e partículas, muitas destas nocivas.

Grande parte da energia solar é absorvida e reemetida pela atmosfera, se chegasse em sua totalidade à superfície do planeta o esterilizaria.

A ozonosfera é uma das principais barreiras que nos protegem dos raios ultravioleta. O ozônio deixa passar apenas uma pequena parte dos raios U.V., esta benéfica.

Quando o oxigênio molecular da alta-atmosfera sofre interações devido à energia ultravioleta provinda do Sol, acaba dividindo-se em oxigênio atômico; o átomo de oxigênio e a molécula do mesmo elemento se unem devido à reionização, e acabam formando a molécula de ozônio cuja composição é (O3)

A região, quando saturada de ozônio funciona como um filtro onde as moléculas absorvem a radiação ultravioleta do Sol e, devido a reações fotoquímicas, é atenuado o seu efeito. É nesta região que estão as nuvens-de-madrepérola, que são formadas pela capa de ozônio.

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Observe a formação do Ozônio:

O buraco na camada de ozônio é um fenômeno que ocorre somente durante uma determinada época do ano, entre agosto e início de novembro (primavera no hemisfério sul).

Quando a temperatura se eleva na Antártida, em meados de novembro, a região ainda apresenta um nível abaixo do que seria considerado normal de ozônio.

No decorrer do mês, em função do gradual aumento de temperatura, o ar circundante à região onde se encontra o buraco, inicia um movimento em direção ao centro da região de baixo nível do gás.

Desta forma, o deslocamento da massa de ar rica em ozônio (externa ao buraco) propicia o retorno aos níveis normais de ozonificação da alta atmosfera fechando assim o buraco.

A Organização Meteorológica Mundial (WMO) no seu relatório de 2006 prevê que a redução na emissão de CFCs, resultante do Protocolo de Montreal, resultará numa diminuição gradual do buraco de ozônio, com uma recuperação total por volta de 2065. No entanto, essa redução será mascarada por uma variabilidade anual devida à variabilidade da temperatura sobre a Antártida. Quando os sistemas meteorológicos de grande escala, que se formam na troposfera e sobem depois à estratosfera, são mais fracos, a estratosfera fica mais fria do que é habitual, o que causa um aumento do buraco na camada de ozônio. Quando eles são mais fracos (como em 2002), o buraco diminui.

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Observe o buraco da camada de Ozônio:

Os fluidos de refrigeração

Até os anos 1920 o fluído utilizado para aquecimento e resfriamento era a amônia ou dióxido de enxofre, esses gases são venenosos e causam um cheiro desagradável. No caso de vazamento podem ocasionar envenenamento naqueles que se encontram próximos aos equipamentos de refrigeração. Iniciou-se então a pesquisa para encontrar um gás substituto que fosse líquido em condições ideais, circulasse no sistema de refrigeração e, em caso de vazamento, não causasse danos nos seres vivos.

A indústria química

Ozônio e CFCAs pesquisas da indústria química voltada à refrigeração se concentraram num gás que não deveria ser venenoso, inflamável, oxidante, não causasse irritações nem queimaduras, não atraísse insetos. Em suma, deveria ser um gás estável e perfeito.

Nas pesquisas foram testados diversos gases e fluidos, sendo escolhida uma substância que se chamaria de Clorofluorcarboneto, ou CFC.

Os CFC's, ou Clorofluorcarbonetos

Os CFC's podem ser compostos de um ou alguns átomos de carbono ligados a átomos de cloro e/ou flúor. Os Cfc's passaram a constituir os equipamentos de refrigeração, condicionadores de ar, como propelentes de sprays, solventes industriais, espumas isolantes, produtos de utilização na Microeletrônica e na Eletrônica, etc.

O Freon da DuPont

O mais conhecido CFC é fabricado pela empresa DuPont, cuja marca registrada é Freon. Durante anos os CFCs foram usados e liberados livremente na atmosfera do planeta Terra. Não se conheciam os danos que poderiam estar causando na alta atmosfera, pois eram gases considerados extremamente seguros e estáveis.

Como se forma o Ozônio

O ar que nos rodeia contém aproximadamente 20% de Oxigênio. A molécula de oxigênio pode ser representada como O2, ou seja, dois átomos de Oxigênio quimicamente ligados. De forma simplista, é o Oxigênio molecular que respiramos e unido aos alimentos que nos dá energia. A molécula de ozônio é uma combinação molecular mais rara dos átomos de oxigênio, sendo representada como O3. Para sua criação é necessária uma certa quantidade de energia. Uma centelha elétrica, por exemplo.

Suponhamos que tenhamos um vazamento de alta tensão num determinado circuito elétrico hipotético (ou uma descarga atmosférica, outro exemplo). No momento da passagem do arco voltaico pelo ar temos uma liberação de energia. Logo:

O2 + energia -> O + O (O significado da flecha é: Transformado em)

Traduzindo: Uma molécula de Oxigênio energizada é transformada em dois átomos de Oxigênio livres.

Os átomos de Oxigênio livres na atmosfera são reativos quimicamente, logo deverão se combinar com moléculas próximas para se estabilizar.

Imaginemos que tenhamos adjacentes aos átomos livres de oxigênio moléculas de oxigênio e outras quaisquer. Chamemos as segundas deM (de molécula).

Logo teremos:

O + O2 + M -> O3 + M

Traduzindo: Um átomo livre de Oxigênio com uma molécula de Oxigênio e uma molécula qualquer são transformados em Ozônio e uma molécula qualquer.

Aquela molécula qualquer não é consumida pela reação, porém é necessária para que possa se realizar. Na verdade M é um catalisador, pode ser no caso da atmosfera da Terra o nitrogênio molecular (N2), onde M=N2, por exemplo.

Portanto, esta é uma das formas mais comuns de se produzir ozônio. Outras seriam fornos industriais, motores automotivos entre outros que produzem o gás. Na baixa atmosfera o ozônio é reativo e contribui para a poluição atmosférica industrial, sendo considerado um veneno.

O despejo atmosférico dos CFCs

No final da década de 1960 eram liberadas em torno de um milhão de toneladas de CFCs por ano. As formas de liberação do gás são diversas, a mais conhecida é pelos aerossóis que utilizam o CFC como propelente. Uma vez liberado na atmosfera, o propulsor começa a se espalhar pela atmosfera livre e levado por convecção sobe até a alta atmosfera sendo espalhado por todo o planeta. Os Cfcs são gases considerados inertes cuja reação depende de condições muito peculiares.

O encontro dos CFCs com o Ozônio


Na alta atmosfera existem correntes de ar em alta velocidade , as Jet streams, muito poderosas, cuja direção é horizontal. Estas espalham os gases da região em todas as direções.

A camada de Ozônio se encontra em torno de 25/26 quilômetros de altitude aproximadamente. A energia solar em comprimento de onda ultravioleta forma as moléculas de Ozônio. O processo se dá quando se dividem algumas moléculas de Oxigênio em átomos Oxigênio livre, recombinando-as às moléculas de Oxigênio através da radiação ultravioleta.

Aquelas moléculas de Ozônio flutuando na alta atmosfera acabam encontrando as moléculas de CFC. O Clorofluorcarboneto é uma molécula estável em condições normais de temperatura e pressão atmosférica, porém, excitado pela radiação UV, acaba se desestabilizando e libera o átomo de Cloro.

O Cloro e o Ozônio

O átomo de Cloro é um catalisador poderoso que destrói as moléculas de Ozônio, permanecendo intacto durante todo o processo. Uma vez na alta atmosfera, o cloro leva muitos anos para descer à baixa atmosfera. Neste período, cada átomo de Cloro destruirá milhões de moléculas de Ozônio. A reação de destruição do Ozônio é bastante simples, uma vez que esta molécula é extremamente reativa na presença de radiação UV e Cloro. Observemos:

O2 + Energia UV -> 2O
2Cl (do CFC) + 2O3 -> 2ClO + 2O2
2Cl + 2O (regenerando o Cl) + 2O2

Logo, a resultante da reação é:

2O3 -> 3O2

Isto significa que tivemos três moléculas de Oxigênio geradas e os átomos de Cloro foram regenerados para destruir mais duas moléculas de Ozônio de cada vez, e assim por diante, infinitamente, até o Cloro descer à baixa atmosfera.

O buraco na Ozonosfera

Ozônio x altitudeO Ozônio, sem a presença do Cloro, age como um escudo contra as radiações UV. É um gás tão raro e tão precioso na alta atmosfera que se a ozonosfera fosse trazida para o nível do mar nas condições normais de temperatura e pressão, esta camada chegaria à espessura de apenas alguns milímetros. É este gás que nos protege de ter a nossa pele cauterizada pelas radiações Ultra-Violetas do Sol.

A consequência imediata da exposição prolongada à radiação UV é a degeneração celular que ocasionará um câncer de pele nos seres humanos de pele clara. As pessoas de pele escura não estão livres desse câncer, a diferença é somente o tempo de exposição. Até o final da década de 1990, os casos de câncer de pele registrados devido ao buraco na camada de Ozônio tiveram um incremento de 1000% em relação à década de 1950. Alguns desinformados e principalmente aqueles defensores das indústrias fabricantes de CFCs, dizem que este aumento foi devido à melhoria da tecnologia de coleta de dados, e que os danos são muito menores do que os alarmados e alardeados pelos cientistas atmosféricos.

O buraco da camada de Ozônio tem implicações muito maiores do que o câncer de pele nos humanos. As moléculas orgânicas expostas à radiação UV têm alterações significativas e formam ligações químicas nocivas aos seres vivos. A radiação UV atinge em especial o fitoplâncton que habita a superfície dos oceanos e morre pela sua ação.

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Ozônio x Altitude:

Medidas

O padrão de medição do ozônio é feito de acordo com sua concentração por unidade de volume que por sua vez recebe a nomenclatura de Unidade Dobson (UD).

No ano de 2005, no dia sete de outubro, uma medição realizada pelo INPE na Antártida constatou que a concentração de ozônio estava em torno de 160 UD, quando em época de normal seria 340 UD (Esta medida é considerada referencial).

Abaixo da medida de 220 UD já se pode considerar baixa densidade de ozônio, ou a formação do buraco que já causa danos ao meio-ambiente.

O Fitoplâncton e a cadeia alimentar


As medições das populações desses organismos microscópicos sob o raio de ação do buraco da camada de ozônio demonstraram uma redução de 25% desde o começo do século XXI até o ano de 2003, nas águas marinhas antárticas. A morte destes microorganismos causa uma redução da capacidade dos oceanos em extrair o dióxido de carbono da atmosfera, contribuindo para o aquecimento global. Com a morte do fitoplâncton, o zooplâncton não sobrevive. Sem zooplâncton, o krill deixa de existir, diminuindo a população dos peixes dos oceanos e assim por diante. Logo, a ozonosfera é primordial para que haja vida no planeta Terra.



Fonte: Wikipédia
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