Por que culpamos o dióxido de carbono pelas mudanças climáticas, quando o vapor de água é um gás de efeito estufa muito mais abundante?

A água adicional que adicionamos à atmosfera não permanece por tempo suficiente para mudar a temperatura a longo prazo do nosso planeta. No entanto, a água desempenha um papel fundamental como coadjuvante nas mudanças climáticas.

Com toda a atenção dada às emissões de dióxido de carbono (CO2) que aquecem o clima, você pode se surpreender ao saber que o CO2 não é o gás de efeito estufa mais importante que afeta a temperatura da Terra. Essa distinção pertence à água.

Podemos agradecer ao vapor d’água por cerca de metade do “efeito estufa” que mantém o calor do sol dentro da nossa atmosfera. “É o gás de efeito estufa mais importante em nosso sistema climático, devido às suas concentrações relativamente altas,” diz Kerry Emanuel, professor emérito de ciência atmosférica no MIT. “Pode variar de quase nada a até 3% de um volume de ar.”

Compare isso com o CO2, que hoje constitui cerca de 420 partes por milhão da nossa atmosfera—0,04%—e você verá imediatamente por que o vapor d’água é um elemento crucial do nosso sistema climático.

Então, por que nunca ouvimos cientistas do clima soando o alarme sobre nossas “emissões de água”? Não é porque os humanos não colocam água na atmosfera. Mesmo o escape que vem de uma usina a carvão—o exemplo clássico de uma emissão de gás de efeito estufa que aquece o clima—contém quase tanto vapor d’água quanto CO2. É por isso que esse escape forma uma nuvem visível.

Mas o vapor d’água difere de uma maneira crucial de outros gases de efeito estufa como CO2, metano e óxido nitroso. Esses gases de efeito estufa são sempre gases (pelo menos quando estão em nossa atmosfera). A água não é. Ela pode se transformar de gás em líquido em temperaturas e pressões muito comuns na nossa atmosfera, e frequentemente o faz. Quando está mais frio, cai do ar como chuva ou neve; quando está mais quente, evapora e sobe novamente como gás.

“Este processo é tão rápido que, em média, uma molécula de água reside na atmosfera por apenas cerca de duas semanas,” diz Emanuel.

Isso significa que a água extra que colocamos na atmosfera simplesmente não permanece tempo suficiente para alterar o clima; você não precisa se preocupar em aquecer a Terra toda vez que ferve uma chaleira. E realmente não há quantidade de vapor d’água que pudéssemos emitir que mudaria isso. “Se pudéssemos magicamente dobrar a quantidade de vapor d’água na atmosfera, em aproximadamente duas semanas o excesso de água iria chover e nevar de volta para oceanos, geleiras, rios, lagos e águas subterrâneas,” diz Emanuel.

No entanto, o vapor d’água é uma parte importante da história da mudança climática—apenas de uma forma um pouco indireta.

A qualquer temperatura dada, existe um limite superior teórico para a quantidade de vapor d’água que o ar pode conter. Quanto mais quente o ar, mais alto esse limite superior. E embora o ar raramente contenha tanta água quanto poderia—graças à chuva e neve—Emanuel diz que, a longo prazo, temperaturas em ascensão aumentam gradualmente a quantidade média de vapor d’água na atmosfera a qualquer momento.

E claro, as temperaturas hoje estão subindo, graças às emissões humanas de gases de efeito estufa de longa duração como o CO2. O vapor d’água amplifica esse efeito. “Se a temperatura sobe, a quantidade de vapor d’água sobe com ela,” diz Emanuel. “Mas como o vapor d’água é em si mesmo um gás de efeito estufa, o aumento do vapor d’água causa temperaturas ainda mais altas. Nos referimos a esse processo como um feedback positivo, e ele é considerado o feedback positivo mais importante no sistema climático.”

Em resumo, é verdade que o vapor d’água é, de certo modo, o maior gás de efeito estufa envolvido na mudança climática, mas não está no controle. O CO2 ainda é o principal culpado pelo aquecimento global que estamos experimentando hoje. O vapor d’água é apenas uma das características do nosso clima que nossas emissões de CO2 estão desequilibrando—muito além dos níveis estáveis que a humanidade desfrutou por milhares de anos.

Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International license (CC BY-NC-SA 4.0)

Veja o texto original aqui.

Notas de rodapé

1 NASA Global Climate Change: “Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect.” February 8, 2022.

2 Song, Chunshan, et al., “Tri-reforming of Methane over Ni Catalysts for CO2 Conversion to Syngas With Desired H2/CO Ratios Using Flue Gas of Power Plants Without CO2 Separation.” Studies in Surface Science and Catalysis, Volume 153, 2004, doi:10.1016/S0167-2991(04)80270-2.

Gases de efeito estufa não obedecem fronteiras

simulação da nasa

Vivemos em um mundo intricadamente interconectado, onde as ações realizadas em uma parte do globo podem ter repercussões em outra completamente diferente. Este fenômeno é especialmente verdadeiro quando falamos sobre a questão dos gases de efeito estufa e a sua capacidade de alterar o clima global. É essencial entender que a poluição do ar, especialmente os gases de efeito estufa como o dióxido de carbono (CO2) e o metano, não conhece fronteiras.

Quando uma indústria ou uma usina termoelétrica a carvão emite grandes quantidades de CO2, esse gás não fica confinado à região onde foi liberado. Ao contrário, ele se dispersa por toda a atmosfera, tornando-se um problema global. A NASA realizou simulações que ilustram claramente esse fenômeno. Esses estudos mostram como os países que mais poluem – como Estados Unidos, Europa e China – têm um impacto significativo na atmosfera do planeta inteiro.

O CO2, por exemplo, não permanece apenas no país que o produziu. Ele se espalha globalmente, afetando regiões distantes e contribuindo para o aquecimento global e mudanças climáticas que experimentamos hoje.

Veja mais sobre isso neste vídeo

Sobre o CO2: Desmistificando o argumento da concentração baixa na atmosfera

imagem meramente ilustrativa

Em meio às complexas discussões sobre mudanças climáticas, um argumento peculiar frequentemente emerge dos círculos céticos: a aparentemente insignificante concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera terrestre. Segundo esta linha de raciocínio, como o CO2 representa apenas cerca de 0,04% da composição atmosférica, seu impacto no clima global seria negligenciável. No entanto, este argumento, apesar de aparentemente lógico à primeira vista, desmorona sob um exame mais detalhado das dinâmicas atmosféricas e dos princípios básicos da ciência climática.

Para entender por que a baixa concentração de CO2 não diminui sua importância climática, é útil comparar a atmosfera terrestre a uma xícara de café. Imagine por um momento que você está saboreando sua xícara matinal. A grande parte desse líquido é água, similar à forma como o nitrogênio (78%) e o oxigênio (21%) dominam a composição da atmosfera terrestre. Assim como a cafeína, presente em pequenas quantidades no café, tem um efeito poderoso sobre o corpo humano, o CO2, mesmo em sua concentração relativamente baixa, exerce um impacto profundo sobre o sistema climático da Terra.

A capacidade do CO2 de reter calor na atmosfera — conhecida como efeito estufa — é o que o diferencia de gases majoritários como o nitrogênio e o oxigênio, que não possuem essa propriedade. Este efeito estufa é crucial para manter nosso planeta habitável, mas o aumento da concentração de CO2, principalmente devido às atividades humanas desde a Revolução Industrial, intensificou esse fenômeno, levando ao aquecimento global e às mudanças climáticas.

Desde o início da Revolução Industrial, a concentração atmosférica de CO2 aumentou cerca de 50%, um salto que, embora possa parecer modesto em termos percentuais, tem consequências drásticas para o equilíbrio climático do planeta. Além do CO2, outros gases de efeito estufa, como o metano, também viram suas concentrações atmosféricas aumentarem significativamente, ampliando ainda mais o impacto dos humanos sobre o clima global.

A analogia do café nos ajuda a entender que a potência de um componente não é determinada pela sua abundância, mas pela sua natureza e pelo efeito que exerce no sistema como um todo. Assim, mesmo que o CO2 constitua uma fração minúscula da atmosfera, seu papel no sistema climático é tão crucial quanto a cafeína é para a experiência de beber café.

Esse entendimento desfaz o mito da insignificância do CO2 com base em sua baixa concentração atmosférica e ressalta a importância de abordagens científicas sólidas e holísticas para compreender as mudanças climáticas. Confrontar e desmistificar argumentos mal fundamentados é essencial para promover uma conscientização mais profunda sobre a crise climática e fomentar ações efetivas em resposta a ela.

Veja estas informações no vídeo abaixo

Descobrindo a água mais salgada do mundo

A busca pela água mais salgada do planeta nos leva a uma descoberta fascinante em uma pequena lagoa no norte da Etiópia. Esta história começa com a aventura de Eduardo Perez, que, durante suas férias, coletou uma amostra de água de uma lagoa recém-formada na Depressão de Danakil, uma região notável por sua intensa atividade sísmica e vulcânica.

A Depressão de Danakil, situada na parte norte da Etiópia, perto do equador, é uma área que se encontra bem abaixo do nível do mar, fazendo parte do Vale do Rift. Em 2005, após um terremoto, testemunhou-se o surgimento de uma nova lagoa, conhecida como Gaet’ale. O que torna essa lagoa particularmente extraordinária é a temperatura extremamente alta da água, que alcança 60 graus Celsius, uma condição propiciada por uma fonte termal que atravessa as rochas vulcânicas da região.

Além do calor, a água da lagoa Gaet’ale possui uma concentração salina surpreendente, sendo composta por uma mistura de cloretos de cálcio e magnésio. A salinidade é tão elevada que a água está saturada, com 43,3% de sólidos dissolvidos por peso. Isso significa que, em um litro de água, há 433 gramas de sólidos dissolvidos, quase metade do peso da água.

A análise química realizada por Perez revelou que essa lagoa abriga a água mais salgada já descoberta, um feito que garantiu um lugar no Guinness World Records. Uma curiosidade notável é a precipitação de sais à temperatura ambiente, evidenciada por cristais no fundo da amostra. Esse fenômeno ocorre porque os sais dissolvem mais facilmente em água quente do que em água fria..

Além da sua notável salinidade, a água da lagoa apresenta uma coloração amarela distintiva, atribuída a traços de ferro III, que, na presença de altas concentrações de cloreto, forma uma cor amarela forte.

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Vamos focar nossos esforços nas mudanças climáticas

Os que acompanhavam este website/blog devem estar sentindo falta de novas publicações.

Neste momento a dedicação de esforços é em produzir material para informar sobre a química e a física das mudanças climáticas.

Trarei algum novo material para para o site/blog eventualmente, mas por enquanto estou publicando vídeos e informações no TikTok e no YouTube.

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O esquecido gás de efeito estufa

N2O – um potente gás de efeito estufa

Em um ambiente político carbocêntrico, o monóxido de dinitrogênio (N2O) é quase o gás de efeito estufa esquecido. Volumes enormes são liberados na atmosfera naturalmente a partir dos solos e dos oceanos. Sendo responsável por cerca de dois terços da concentração atmosférica – agricultura, combustão e a indústria química, entre eles respondem pelo outro terço. Especificamente, a produção em grande escala de ácido adípico e vários outros produtos químicos finos é responsável por um volume significativo do fluxo total de N2O.

O N2O tem uma vida útil atmosférica de cerca de 114 anos e um potencial de aquecimento global (GWP) de 298 (dado um horizonte de tempo de um século). O GWP para CO2 é apenas 1, o que torna o N2O um potente gás de efeito estufa. Os  níveis de N2O estão bem acima de 319 partes por bilhão em volume, em comparação com os níveis pré-industriais de 285 ppbv (aumento de 9–10%). O N2O não é o principal contribuinte para o aquecimento global; no entanto, é um dos seis gases, incluindo CO2, hexafluoreto de metano e enxofre, hidrofluorocarbonos e perfluorocarbonos, que o Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima reservou para reduções substanciais na tentativa de evitar os piores efeitos sobre o aquecimento global e as mudanças climáticas. 

Prevenindo a liberação de N2O

Das fontes antropogênicas, talvez as duas soluções mais diretas para o problema seriam evitar a liberação do gás da urina do gado e extraí-lo das saídas gasosas das fábricas de produtos químicos. Testes preliminares foram realizados usando madeira verde, biochar, adicionada a pastagens para adsorver N2O da urina de gado, e para separar o N2O do gás residual industrial, que também contém dióxido de carbono, está sendo difícil.

A DuPont adotou os líquidos iônicos à temperatura ambiente (RTILs) como um solvente verde para a extração de N2O de gases residuais. O processo é particularmente adequado para o fluxo de resíduos da produção de ácido adípico, uma vez que o N2O pode ser reciclado de volta na matéria-prima para aumentar o rendimento geral e, ao mesmo tempo, evitar a necessidade de liberar esse gás para a atmosfera. O N2O também é usado como agente oxidante para converter benzeno em fenol, portanto, também pode ser usado dessa forma. 

Filtrando o N2O do CO2

Mark Shiflett e colegas do departamento de Pesquisa e Desenvolvimento Central da empresa em Wilmington, Delaware, EUA, explicam como modelaram a mistura de N2O/CO2 tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim] [BF4]) com a separação em mente. [bmim] [BF4] é bem conhecido como um RTIL arquetípico, uma substância iônica em que a energia de cristalização é muito alta para ser um sólido à temperatura ambiente. Como tal, é um líquido e pode atuar como solvente para uma ampla gama de substâncias para as quais não estão disponíveis solventes orgânicos voláteis potentes (VOCs). Os RTILs também têm várias vantagens importantes sobre os VOCs, pois têm volatilidade limitada, são amplamente não tóxicos, não queimam e podem ser liberados de seus solutos muito mais rapidamente do que os VOCs.

O modelo da equipe para equilíbrio do sistema de separação mostra que ele é válido em uma faixa de temperatura de 296 a 315 K e os testes iniciais mostram que, para grandes e pequenas proporção de N2O / CO2, os dois podem ser separados de forma bastante eficaz . A concentração real de RTIL parece fazer pouca diferença na seletividade final da separação, mas, sem ela, não há maneira prática de separar os dois gases. Os pesquisadores apontam que esses estudos preliminares podem abrir caminho para uma separação industrial eficaz desses dois gases importantes, embora ainda não tenham identificado o RTIL específico que seria mais eficaz em um processo em escala industrial.

“Shiflett é um dos líderes mundiais no estudo de solubilidades de gases em líquidos iônicos”, disse Ken Seddon, Diretor do Centro de Pesquisa QUILL na Irlanda do Norte à ChemViews, “Este estudo estende seu trabalho ao N2O e embora a instabilidade hidrolítica do ânion tetrafluoroborato impedirá sua aplicação em escala industrial, está claro agora o que precisa ser feito para criar um sistema prático. “

Texto traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( [email protected] ). A tradução do original ‘The Forgotten Greenhouse Gasfoi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos (Wiley-VCH GmbH – ChemistryViews.org).

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  • DOI: 10.1002/chemv.201000067
  • Autor: David Bradley
  • Data de publicação: 31 Março 2011
  • Fonte/ Editora: Journal of Physical Chemistry B/ACS Publications
  • Copyright: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA