Energia e o Aquecimento Global / Energia e

Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba
Recursos Energéticos e Meio Ambiente
Professor Sandro Donnini Mancini
5 - Relação da Energia com Aquecimento Global e Chuvas
Ácidas
Sorocaba, Fevereiro de 2016.
Efeito Estufa ≠ Aquecimento Global
Natural, benéfico
Antrópico, prejudicial
http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-percent/2015/aug/25/heres-what-happens-when-you-try-to-replicate-climate-contrarianpapers
Composição da Atmosfera
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”
1
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
N 2O
0,3
1,3
0,15
O3
0,01-0,1
0,06
0,35
CFCs,
HFCs
-
0,34
0,34
(troposférico)
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,325349. Disponível em http://www.fsc.ufsc.br/cbef/port/21-3/artpdf/a4.pdf
ENERGIA PRIMORDIAL – SOL
Parte da energia solar que chega (na faixa do ultra-violeta,
visível e infra-vermelho) é transformada, inclusive em
alimentos 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).
2
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*.
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”.
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
3
O papel do vapor d’água no
aquecimento global ainda não é
consenso entre os cientistas.
Quantidade máxima retida antes
da condensação
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.
www.atmosphere.mpg.de/enid/254.html
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.
Espectros na região do infravermelho
Janela
de IV
4
5
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
6
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
Válido para Kyoto
Gás
Fórmula
PAG - 1996
PAG - 2001
Metano
CH4
21
23
Óxido Nitroso
N2O
310
296
HFC-23
CHF3
11700
12000
HFC-32
CH2F2
650
550
HFC-125
CF3CHF2
2800
3400
Hexafluoreto de Enxofre
SF6
23900
22200
Tetrafluoreto de Carbono
CF4
6500
5700
Perfluoretano
C2F6
9200
11900
Perfluoropropano
C3F8
7000
8600
Perfluorobutano
C4F10
7000
8600
Perfluoro-cyclobutane
c-C4F8
8700
10000
www.eia.doe.gov/oiaf/1605/gwp.html
7
PROTOCOLO DE KYOTO
Países desenvolvidos teriam, entre 2008 a 2012, que reduzir em 5,2% as
emissões de gases de efeito estufa com relação à quantidade emitida em
1990.
O Protocolo, elaborado em 1997, entrou em vigor em 2005 após virar lei em
pelo menos 55 países (e responsáveis por mais de 55% das emissões).
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 em
2015 (Paris), para cumprir o Acordo de Copenhague.
2015 – Paris – 195 países assinam e vale a partir de 2020.
http://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/listas/entenda-os-principais-pontos-do-acordo-do-clima.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_carbon_dioxide_emissions
Emissões de CO2 por combustíveis fósseis e fabricação de cimento
http://g1.globo.com/natureza/noticia/2014/12/paises-reunidos-na-cop-20-aprovam-rascunho-zero-de-acordo-climatico.html
2004
País
Emissão de CO2
(103 t / ano)
2010
%
Posição
(o)
Emissão de CO2
(103 t / ano)
%
Posição
(o)
Estados Unidos
6.049.435
22,2
1
5.433.057
17,3
2
China
5.010.170
18,4
2
8.286.892
26,4
1
Rússia
1.524.993
5,6
3
1.740.776
5,5
4
Índia
1.342.962
4,9
4
2.008.823
6,4
3
Japão
1.257.963
4,6
5
1.110.715
3,7
5
Alemanha
808.767
3,0
6
745.384
2,4
6
Canadá
639.463
2,3
7
499.137
1,6
9
Reino Unido
587.261
2,2
8
493.505
1,6
10
Coréia do Sul
465.643
1,7
9
567.567
1,8
8
16
Itália
449.948
1,7
10
406.307
1,3
México
438.022
1,6
11
443.674
1,4
14
África do Sul
437.032
1,6
12
460.124
1,5
12
Irã
433.571
1,6
13
571.612
1,8
7
Indonésia
378.250
1,4
14
433.989
1,4
13
França
373.693
1,4
15
361.273
1,1
17
Brasil
331.795
1,2
16
419.754
1,3
15
Europa
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%
8
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/pdfglobal/forestsfirst.pdf
9
CRÉDITOS DE CARBONO
Quem reduzisse emissões (ou seqüestra-las) poderia negociar a
quantidade reduzida num mercado internacional, semelhante ao
de ações. Isso deveria ser feito a partir de um Mecanismo de
Desenvolvimento 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-sinkingtwo-degrees.cnn
10
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.
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.
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).
11
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 S50
2013 – início da comercialização do S10
http://fatosedados.blogspetrobras.com.br/2012/01/02/sa
iba-onde-encontrar-diesel-s-50/
Conseqüências das chuvas ácidas:
diminuição do pH de rios, lagos, etc;
danos à vegetações;
corrosão de estruturas metálicas.
12