lovesouthernsocial.com

Aflați despre principalele gaze cu efect de seră și influența lor asupra încălzirii globale

Gazele cu efect de seră (GES) sunt gaze care absorb o parte din razele solare și le redistribuie sub formă de radiații în atmosferă, încălzind planeta într-un fenomen numit efect de seră. Principalele GES pe care le avem sunt: ​​CO2, CH4, N2O, O3, halocarburi și vapori de apă.

Denumirea efect de seră a fost dată în analogie cu încălzirea generată de serele, în mod normal din sticlă, în cultura plantelor. Sticla permite trecerea liberă a luminii solare, iar această energie este parțial absorbită, parțial reflectată. Partea absorbită trece din nou cu dificultăți prin sticlă, fiind radiată înapoi în mediul interior.

Același raționament poate fi folosit și pentru încălzirea Pământului, unde gazele cu efect de seră joacă rolul sticlei. Soarele, fiind principala sursă de energie a Pământului, emite un set de radiații numit spectru solar. Acest spectru este compus din radiații luminoase (lumină) și radiații de căldură (căldură), în care iese în evidență radiația infraroșie. Radiațiile luminoase au o lungime de undă scurtă, traversând cu ușurință atmosfera, în timp ce radiațiile infraroșii (radiația de căldură) au o lungime de undă mare, având dificultăți în traversarea atmosferei și fiind absorbite de gazele cu efect de seră atunci când efectuează această ispravă.

Urmărește acest videoclip produs de Earth Minute despre cum funcționează cu adevărat gazele cu efect de seră:

Verificați, de asemenea, videoclipul eCycle Portal despre problemă:

De ce este îngrijorătoare intensificarea efectului de seră?

Efectul de seră, așa cum am explicat, este un fenomen natural care permite existența vieții pe Pământ așa cum o cunoaștem, deoarece fără el căldura ar scăpa, provocând o răcire care ar face planeta nelocuită pentru multe specii.

Problema este că acest efect s-a intensificat foarte mult din cauza acțiunilor umane – a existat un record de emisii de CO2 în atmosferă în 2014, conform Organizației Meteorologice Mondiale (OMM). Această intensificare se datorează în principal arderii combustibililor fosili, de către industrii și automobile, arderii pădurilor și a animalelor, având ca rezultat încălzirea globală.

Potrivit OMM, în ultimii 140 de ani temperatura medie globală a crescut cu 0,7°C. Deși nu pare mult, a fost suficient pentru a provoca schimbări climatice semnificative. Și prognoza este că, dacă gradul de poluare va continua să crească în ritmul actual, în 2100 temperatura medie va crește cu 4,5°C până la 6°C.

Această creștere a temperaturii globale aduce drept consecință topirea unor mase mari de gheață în regiunile polare, determinând o creștere a nivelului mării, ceea ce poate duce la probleme precum scufundarea orașelor de coastă și migrarea forțată a oamenilor; creșterea dezastrelor naturale precum uragane, taifunuri și cicloane; deșertificarea zonelor naturale; secete mai frecvente; modificări ale tiparelor de precipitații; probleme în producția de alimente, deoarece schimbările de temperatură pot afecta zonele de producție; și interferența cu biodiversitatea, care poate duce la dispariție multe specii. Putem vedea atunci că încălzirea globală este mai mult decât o creștere a temperaturii - este legată de cele mai variate schimbări climatice.

Care sunt principalele gaze care provoacă acest efect?

1. CO2

Dioxidul de carbon este un gaz lichefiat, incolor, inodor, neinflamabil, solubil în apă, ușor acid și identificat de Grupul Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (IPCC) drept principalul contributor la încălzirea globală, fiind în 78% din emisiile umane și reprezentând 55% din totalul emisiilor globale de gaze cu efect de seră.

Acest gaz este produs în mod natural prin respirație, descompunerea plantelor și animalelor și incendiile naturale de pădure. Producția sa este naturală și esențială vieții, problema constă în creșterea uriașă a acestei producții de CO2, care dăunează planetei.

Omul este în mare măsură responsabil pentru această creștere a concentrației de dioxid de carbon din atmosferă. Arderea combustibililor fosili și defrișarea sunt cele două activități principale care contribuie la eliberarea mare a acestui gaz în atmosferă.

Arderea combustibililor fosili, a substanțelor de origine minerală formate din compuși ai carbonului, inclusiv cărbunele mineral, gazele naturale și derivații petrolului, precum benzina și motorina, utilizate pentru a genera electricitate și a conduce automobile, sunt responsabile pentru emisia exagerată de dioxid de carbon. în atmosferă, provocând poluare și modificări ale echilibrului termic al planetei. Defrișarea este responsabilă și de producerea unui dezechilibru al dioxidului de carbon în atmosferă, deoarece pe lângă eliberarea de gaze prin arderea lemnului, reduce numărul de copaci responsabili de fotosinteză, care absorb CO2 prezent în atmosferă.

Intensificarea efectului de seră nu afectează doar viața terestră, ci are și un impact mare asupra vieții marine. Încălzirea apei de mare acționează direct asupra coralilor. Coralii sunt cnidarii care trăiesc în simbioză cu o algă a genului simbiodiniu (zooxantele). Aceste alge se găsesc în cavitățile exoscheletului de carbonat de calciu (culoare albă) al coralilor, care îi ajută să elimine lumina soarelui care pătrunde în apa mării, iar excesul de energie produs prin fotosinteza acestor alge este transferat coralului (pe lângă colorarea acestuia). Când temperatura apei de mare crește, aceste alge încep să producă substanțe chimice toxice pentru corali. Pentru a se apăra, cnidarul are strategia expulzării algelor. Procesul de expulzare este traumatizant și acel exces de energie pe care algele l-au dat coralului dispare peste noapte. Rezultatul este albirea și moartea acestor corali (vezi mai multe în articolul nostru „Schimbarea climatică va duce la albirea coralilor, alertă ONU”).

Studiile demonstrează că animalele și produsele sale secundare sunt responsabile pentru cel puțin 32 de miliarde de tone de dioxid de carbon (CO2) pe an, sau 51% din toate emisiile de gaze cu efect de seră la nivel mondial - vezi mai multe în „Mult dincolo de exploatarea animalelor: creșterea vitelor promovează consumul de resurse naturale și daune mediului la scară stratosferică”

În plus, concentrația mare de CO2 face ca presiunea sa parțială să crească în raport cu amestecul de gaze din atmosferă, ceea ce îi accelerează absorbția la contactul direct cu un lichid, ca în cazul oceanelor. Această absorbție mai mare provoacă un dezechilibru, întrucât CO2 în contact cu apa formează acid carbonic (H2CO3), care se descompune și eliberează ioni de H+ (responsabili de creșterea acidității în mediu), ioni de carbonat și bicarbonat, saturând Oceanul. Acidificarea oceanelor este responsabilă pentru împiedicarea capacității organismelor calcifiante de a forma cochilii, ducând la dispariția acestora (vezi mai multe în articolul nostru „Acidificarea oceanelor: o problemă serioasă pentru viața de pe planetă”).

Mai mult, CO2 are un timp de rezidență lung în atmosferă, variind de la 50 la 200 de ani; așa că, chiar dacă am reuși să încetăm să-l eliberăm, ar dura mult timp pentru ca planeta să-și revină. Acest lucru arată necesitatea de a reduce emisiile cât mai mult posibil, permițând dioxidului de carbon să fie absorbit în mod natural de oceane și vegetație, în special de păduri, și folosind tehnici de neutralizare a CO2 deja emis.

La fel ca dioxidul de carbon, alte gaze cu efect de seră au impact asupra planetei. Pentru a construi un model comparativ între potențialele de încălzire globală ale acestor gaze, a fost creat conceptul de echivalent de carbon (echivalent CO2). Acest concept se bazează pe reprezentarea altor gaze cu efect de seră în CO2, astfel încât efectul de seră al fiecărui gaz în CO2 este calculat prin înmulțirea cantității de gaz cu potențialul său de încălzire globală (Potenţialul de încălzire globală - GWP), care este legat de capacitatea fiecăruia dintre ele de a absorbi căldură în atmosferă (eficiență radiativă) într-un timp dat (de obicei 100 de ani), comparativ cu aceeași capacitate de absorbție a căldurii a CO2.

2. CH4

Metanul este un gaz incolor, inodor, cu puțină solubilitate în apă și care devine un amestec foarte exploziv atunci când este adăugat în aer. Este al doilea cel mai important gaz cu efect de seră, contribuind cu aproximativ 18% la încălzirea globală. Concentrația sa este acum în jur de 1,72 părți per milion în volum (ppmv), crescând cu o rată de 0,9% pe an.

Producția sa prin procese naturale provine în principal din mlaștini, activități cu termite și oceane. Creșterea concentrației sale în atmosferă se datorează însă în principal proceselor biologice, precum descompunerea anaerobă (fără oxigen) a organismelor, digestia animalelor și arderea biomasei, pe lângă faptul că sunt prezente în gropile de gunoi, în tratarea efluenților lichizi și în gropile de gunoi, în creșterea vitelor, în câmpurile de orez, în producția și distribuția de combustibili fosili (gaz, petrol și cărbune) și în rezervoare hidroelectrice.

Dintre producțiile rezultate din factorii umani, a fost evaluat de Grupul Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (IPCC) că jumătate din toate emisiile de metan provin din agricultură, din stomacul bovinelor și oilor, din depozitele de excremente folosite ca îngrășăminte și, de asemenea, din plantații de orez. Pe măsură ce creșterea populației tinde să crească, la fel crește și eliberarea de metan.

Metanul are un timp de rezidență mai scurt (zece ani) în atmosferă în comparație cu dioxidul de carbon, cu toate acestea potențialul său de încălzire este mult mai mare, având un impact de 21 de ori mai mare decât CO2 (vezi mai multe în articolul nostru „Gazul metan se împușcă și amenință meta de 2 grade”). Pe lângă capacitatea sa mare de a absorbi radiația infraroșie (căldură), metanul generează alte gaze cu efect de seră, cum ar fi CO2, O3 troposferic și vaporii de apă stratosferici. Dacă ar exista cantități egale de metan și dioxid de carbon în atmosferă, planeta ar fi nelocuabilă.

O absorbție mare a acestui gaz cu efect de seră are loc prin reacția chimică dintre acesta și radicalul hidroxil (OH) din troposferă, fiind responsabil de îndepărtarea a peste 90% din metanul emis. Acest proces este natural, dar este afectat de reacția hidroxilului cu alte emisii de gaze generate de om, în principal monoxid de carbon (CO) și hidrocarburi emise de motoarele vehiculelor. În plus, există două chiuvete mai mici, care sunt absorbite de soluri aerate și transportate în stratosferă. Pentru ca metanul să își stabilizeze concentrațiile prezente în atmosferă, ar fi necesară o reducere imediată de 15 până la 20% a emisiilor globale.

3. N2O

Protoxidul de azot este un gaz incolor, cu miros placut, cu puncte de topire si de fierbere scazute, neinflamabil, netoxic si cu solubilitate scazuta. Este unul dintre principalele gaze care contribuie la intensificarea efectului de seră și la încălzirea globală în consecință. Deși există o emisie scăzută în raport cu alte gaze, efectul său de seră este de aproximativ 300 de ori mai intens decât cel al CO2 și rămâne în atmosferă mult timp - aproximativ 150 de ani. N2O poate absorbi o cantitate foarte mare de energie, fiind gazul care provoacă cele mai multe distrugeri în stratul de ozon, responsabil cu protejarea suprafeței pământului împotriva radiațiilor ultraviolete.

N2O poate fi produs în mod natural de păduri și oceane. Procesul său de emisie are loc în timpul denitrificării ciclului azotului. Azotul (N2) prezent în atmosferă este captat de plante și transformat în amoniac (NH3) sau ioni de amoniu (NH4+) într-un proces numit nitrificare. Aceste substanțe sunt depuse în sol și ulterior folosite de plante. Amoniacul depus poate trece printr-un proces de nitrificare, generând nitrați. Și, prin procesul de denitrificare, microorganismele prezente în sol pot transforma nitrații în azot gazos (N2) și protoxid de azot (N2O), emițându-i în atmosferă.

Principala sursă umană de emisie de protoxid de azot este activitatea agricolă (aproximativ 75%), în timp ce producția de energie și industrială și arderea biomasei contribuie cu aproximativ 25% din emisii. IPCC subliniază că aproximativ 1% din îngrășământul cu azot folosit în plantații ajunge în atmosferă sub formă de protoxid de azot.

În activitatea agricolă există trei surse de producție de N2O: solurile agricole, sistemele de producție animală și emisiile indirecte. Adăugarea de azot în sol poate avea loc prin utilizarea îngrășămintelor sintetice, gunoi de grajd animal sau reziduuri de cultură. Iar eliberarea sa poate avea loc prin procese de nitrificare și denitrificare efectuate de bacterii din sol sau prin descompunerea gunoiului de grajd. Emisiile indirecte pot apărea, de exemplu, datorită creșterii producției de N2O în sistemele acvatice, ca urmare a unui proces de levigare (eroziune cu spălarea nutrienților) a solurilor agricole.

În producția de energie, procesele de ardere pot forma N2O prin arderea combustibilului și oxidarea N2 atmosferic. Cantități mari din aceste GES sunt emise de vehiculele echipate cu convertoare catalitice. Arderea biomasei, pe de altă parte, eliberează N2O în timpul arderii vegetației, arderii gunoiului și defrișărilor.

Există încă o emisie mică, dar semnificativă, a acestui gaz în atmosferă, care provine din procesele industriale. Aceste procese includ producerea de acid adipic și acid azotic.

O chiuvetă naturală pentru acest gaz este reacțiile fotolitice (în prezența luminii) din atmosferă. În stratosferă, concentrația de protoxid de azot scade odată cu înălțimea, stabilindu-se un gradient vertical în viteza de amestecare a acestuia. O fracțiune de N2O emisă la suprafață suferă descompunere, în principal prin fotoliză ultravioletă, atunci când intră în stratosferă prin tropopauză.

Potrivit IPCC, pentru a stabiliza concentrațiile actuale de protoxid de azot ar trebui să existe o reducere imediată de aproximativ 70 până la 80% a producției sale.

4. O3

Ozonul stratosferic este un poluant secundar, adică nu este emis direct de activitățile umane, ci se formează printr-o reacție cu alți poluanți eliberați în atmosferă.

În stratosferă, acest compus se găsește în mod natural și are funcția importantă de a absorbi radiația solară și de a împiedica pătrunderea majorității razelor ultraviolete. Cu toate acestea, atunci când se formează în troposferă prin adăugarea altor poluanți, este foarte oxidant și dăunător.

Ozonul troposferic poate fi obținut în cantități limitate datorită deplasării ozonului stratosferic și în cantitate mai mare prin reacții fotochimice complexe asociate cu emisia de gaze de către om, de obicei dioxid de azot (NO2) și compuși organici volatili. Acești poluanți sunt eliberați în principal în arderea combustibililor fosili, volatilizarea combustibililor, creșterea animalelor și agricultură.

În atmosferă, acest compus contribuie activ la intensificarea efectului de seră, cu un potențial mai mare decât CO2, și este responsabil pentru fumul gri din orașe. Concentrația sa mare poate provoca probleme sănătății umane, principalele efecte fiind agravarea simptomelor de astm și deficiență respiratorie, precum și a altor boli pulmonare (emfizem, bronșită etc.) și cardiovasculare (arterioscleroză). În plus, expunerea pe termen lung poate duce la reducerea capacității pulmonare, dezvoltarea astmului și reducerea speranței de viață.

5. Halocarburi

Cele mai cunoscute halocarburi din acest grup de gaze sunt clorofluorocarburile (CFC), hidroclorofluorocarburile (HCFC) și hidrofluorocarburile (HFC).

Clorofluorocarbonul este o substanță artificială pe bază de carbon care conține clor și fluor.Folosirea sa a început în jurul anilor 1930, ca alternativă la amoniac (NH3), întrucât este mai puțin toxic și neinflamabil, în industriile de refrigerare și aer condiționat, spume, aerosoli, solvenți, produse de curățare și stingătoare.

Acești compuși au fost considerați inerți până în anii 1970, când s-a descoperit că provoacă găuri în stratul de ozon. Epuizarea stratului de ozon favorizează pătrunderea razelor ultraviolete care provoacă efectul de seră și, în același timp, cresc riscurile pentru sănătatea umană, ca și în cazul cancerului de piele cauzat de expunerea excesivă la soare.

Cu aceste date, Brazilia, printre alte țări, a aderat la Convenția de la Viena și la Protocolul de la Montreal în 1990, angajându-se, prin Decretul 99.280/06/06/1990, să elimine complet CFC până în ianuarie 2010, printre alte măsuri. Țintele nu au fost îndeplinite, dar există o mare tendință actuală de a inversa daunele aduse stratului de ozon, așa cum a raportat Programul Națiunilor Unite pentru Dezvoltare (PNUD). Se așteaptă ca, în jurul anului 2050, stratul să fie restabilit la nivelurile de dinainte de 1980.

Distrugerea stratului de ozon de către acești compuși este mare. Degradarea stratului are loc în stratosferă, unde lumina soarelui fotolizează acești compuși, eliberând atomi de clor care reacționează cu ozonul, scăzând concentrația acestuia în atmosferă și distrugând stratul de ozon.

În primul rând, degradarea ozonului are loc prin descompunerea moleculelor CFC prin radiația solară în stratosferă:

CH3Cl (g) → CH3 (g) + Cl (g)

Apoi, atomii de clor care au fost eliberați reacționează cu ozonul, conform următoarei ecuații:

Cl(g) + O3 → ClO(g) + O2 (g)

ClO(g) format va reacționa din nou cu atomii de oxigen liberi, formând mai mulți atomi de clor, care vor reacționa cu oxigenul și așa mai departe.

ClO(g) + O (g) → Cl(g) + O2 (g)

Întrucât reacția atomilor de clor cu ozonul are loc de 1,5 mii de ori mai rapid decât reacția dintre atomii de oxigen liber prezenți în atmosferă care descompun ozonul, are loc o distrugere intensă a stratului de ozon. Astfel, un atom de clor este capabil să distrugă 100 de molecule de ozon.

Pentru a înlocui utilizarea CFC-urilor, au fost produse HCFC, care sunt mult mai puțin nocive pentru stratul de ozon, dar provoacă totuși daune și contribuie major la intensificarea efectului de seră.

Gazele HFC interacționează cu gazele cu efect de seră, contribuind la încălzirea globală. Aceste gaze au o eficiență radioactivă mult mai mare decât dioxidul de carbon, în comparație cu potențialul de încălzire globală (GWP). Dezvoltarea acestor compuși a redus problema epuizării stratului de ozon, dar a crescut temperatura planetei, din cauza încălzirii globale generate de emisia acestor compuși.

Vezi și videoclipul realizat de Institutul Național de Cercetări Spațiale (Inpe) despre degradarea stratului de ozon de către CFC.

6. Vaporii de apă

Vaporii de apă sunt cel mai mare contributor la efectul natural de seră, deoarece captează căldura prezentă în atmosferă și o distribuie în întreaga planetă. Principalele sale surse naturale sunt suprafețele de apă, gheață și zăpadă, suprafața solului și suprafețele vegetale și animale. Trecerea la abur prin procese fizice de evaporare, sublimare și transpirație.

Vaporii de apă sunt un constituent foarte variabil al aerului, schimbându-se cu ușurință de fază în funcție de condițiile atmosferice predominante. Aceste schimbări de fază sunt însoțite de eliberarea sau absorbția de căldură latentă, care, asociată cu transportul vaporilor de apă prin circulația atmosferică, acționează asupra distribuției căldurii pe glob.

Activitățile umane au o influență mică directă asupra cantității de vapori de apă din atmosferă. Influența se va produce indirect, prin intensificarea efectului de seră rezultat din alte activități.

Aerul rece reține puțină apă în comparație cu aerul cald, astfel încât atmosfera din regiunile polare conține o cantitate mică de vapori de apă în comparație cu atmosfera din regiunile tropicale. Deci, dacă are loc o intensificare a efectului de seră, generând o creștere a temperaturii globale, vor fi prezenți mai mulți vapori de apă în atmosferă ca urmare a ratelor de evaporare mai mari. Acest abur, la rândul său, va reține mai multă căldură, contribuind la intensificarea efectului de seră.

Ce putem face pentru a reduce intensificarea acestui fenomen?

Emisia ridicată a acestor gaze cu efect de seră este rezultatul activităților umane conform liniei majoritare a gândirii științifice. Scăderea sa depinde de o schimbare a atitudinii companiilor, guvernelor și oamenilor. Schimbările de cultură sunt necesare pentru educația care vizează dezvoltarea durabilă. Este necesar ca mai mulți oameni să înceapă să caute alternative care să producă un impact mai mic și care să solicite autorităților și companiilor să reducă emisiile de gaze.

În Brazilia, principalele surse de emisii de gaze cu efect de seră (GES), atât unitățile fizice, cât și procesele care eliberează unele gaze cu efect de seră în atmosferă, sunt: ​​defrișarea, transportul, creșterea animalelor, fermentația enterică, centralele termoelectrice alimentate cu combustibili fosili și procesele industriale.

Defrișarea este o contribuție majoră și poate fi atenuată prin reîmpădurire și utilizarea materialului reciclat. Pentru fiecare tonă de hârtie reciclată, se salvează între zece și 20 de copaci. Aceasta reprezintă o economisire a resurselor naturale (copacii netăiați continuă să absoarbă CO2 prin fotosinteză), iar reciclarea hârtiei consumă jumătate din energia necesară pentru a o produce prin procesul convențional. O cutie reciclată economisește energie echivalentul consumului unui televizor aprins timp de trei ore.

Sectorul transporturilor este foarte relevant în ceea ce privește emisiile provenite de la arderea combustibililor fosili, care pot fi atenuate prin tehnologii dominate și diseminate în țară, precum etanolul și biomotorina, prin utilizarea vehiculelor electrice sau alimentate cu hidrogen, sau prin utilizarea transport.alternative precum bicicleta si metroul. La fel ca în transport, în termoelectrice, înlocuirea combustibililor fosili cu energie mai curată, precum cea din trestia de zahăr, ajută și la reducerea emisiilor acestor gaze.

Fermentația enterică contribuie la emisia de gaze prin digestia rumegătoarelor. Aceasta sursa poate fi redusa prin imbunatatirea alimentatiei vitelor si imbunatatirea pasunilor (fertilizarea corecta a solului). Înlocuirea aditivilor pentru hrana animalelor cu aditivi care atacă protozoarele din rumen reduce emisiile de metan de la animale cu 10 până la 40%. Ideea este că acești aditivi ucid protozoarele, care contribuie în mare parte la producția de hidrogen folosită de bacterii arheea (prezentă în intestinul rumegătoarelor). Pe măsură ce aceste bacterii câștigă energie prin absorbția hidrogenului și a dioxidului de carbon, într-un proces care are ca rezultat metan, cu mai puțin hidrogen disponibil, va fi mai puțină producție de metan.

De asemenea, este nevoie de îmbunătățirea procesului de producție al industriilor, căutând modalități de a avea un impact mai mic și de a nu emite prea multe gaze cu efect de seră.

Aceste schimbări se vor produce doar prin cererile oamenilor, așa că este necesar ca toată lumea să se miște! Dacă nu luăm măsuri imediate, vom plăti un preț foarte mare pentru neglijarea acțiunilor noastre.