Gases com efeito estufa

Como consequência da atividade humana desde a Revolução Industrial, principalmente no que se refere à combustão de combustíveis fósseis, como a gasolina ou o carvão, a concentração de gases com efeito estufa tem aumentado constantemente nos últimos anos, provocando uma retenção de calor cada vez maior na atmosfera que causa o aquecimento global e as mudanças climáticas. 

Por outro lado, os gases de efeito estufa também são liberados de forma natural, quando os vulcões entram em erupção ou os seres humanos respiram, por exemplo. Alguns deles, entretanto, são produzidos apenas devido às atividades humanas, e outros deles, como o hexafluoreto de enxofre, são os mais potentes quando se trata de reter o calor próximo à superfície da Terra.

Um relatório da Organização Meteorológica Mundial, uma agência das Nações Unidas, mostra que as concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera, como o dióxido de carbono, nunca foram tão altas como agora, e que a pegada de carbono da humanidade tende a aumentar. Outros estudos, entretanto, mostram que as emissões de gases de efeito estufa em países como os Estados Unidos estão diminuindo graças a uma maior eficiência e às mudanças estruturais na economia, incluindo o maior uso de energias renováveis. 

O que são gases com efeito estufa? 

Os gases com efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO₂), são gases que estão presentes na atmosfera da Terra e que retêm o calor do sol.  Alguns desses gases são liberados na atmosfera devido a processos naturais na Terra: quando ocorre a erupção de um vulcão, quando a matéria orgânica se decompõe ou quando os seres humanos e os animais respiram. Mas outros desses gases são lançados ao ar devido a atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e o uso de fertilizantes. Além disso, vários gases com efeito estufa, conhecidos como gases fluorados, raramente são emitidos de forma natural na Terra e só estão presentes na atmosfera por causa dos seres humanos. 

Todos os gases com efeito estufa, entretanto, impedem que o calor do sol escape de volta para o espaço, o que mantém a temperatura da Terra em uma média de 14ºC (57ºF). Se não fossem esses gases – que agem literalmente como as paredes de uma estufa, daí o nome do efeito –, as temperaturas cairiam para -18ºC (-0,4ºF), o que criaria um ambiente muito frio para a sobrevivência de qualquer vida no planeta.

Qual é a abundância de gases com efeito estufa na atmosfera?

Desde o surgimento do maquinário, da energia a vapor e da produção fabril durante a Revolução Industrial no século XVIII, as atividades humanas têm contribuído significativamente para aumenta da presença dos gases com efeito estufa na atmosfera da Terra. Alguns desses gases podem permanecer na atmosfera da Terra por milênios, enquanto outros desaparecem em questão de anos. Eles se misturam na atmosfera devido aos padrões de vento, o que significa que sua concentração é a mesma em todo o globo. A maioria tem uma vida útil longa.

Para contextualizar, os gases sem efeito estufa mais abundantes na atmosfera da Terra são o nitrogênio, que representa 78% do total (excluindo o vapor de água), seguido pelo oxigênio, que representa 21% do total. O gás com efeito estufa mais comum, por sua vez, é o dióxido de carbono, que representa 0,042% do total de gases na atmosfera. Embora essa porcentagem possa parecer relativamente baixa, a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera aumentou consideravelmente nos últimos anos devido às atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis.
 

O desmatamento também desempenhou um papel importante na mudança climática, dado que uma menor quantidade de árvores significa que menos CO₂ é absorvido na atmosfera através do processo de fotossíntese. Além disso, o carbono que as árvores armazenam acaba sendo liberado de volta à atmosfera em forma de CO₂ quando elas são derrubadas. O resultado é que mais calor do sol fica retido na atmosfera, o que piora o aquecimento global.

De acordo com um relatório da Organização Meteorológica Mundial, em 2023, as concentrações médias globais de dióxido de carbono são 51% maiores do que os níveis pré-industriais. Além disso, as quantidades de dióxido de carbono, metano e óxido nitroso na atmosfera nunca foram tão altas nos últimos 800.000 anos na Terra, segundo os dados da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA, na sigla em inglês).

A abundância de um gás com efeito estufa na atmosfera também pode ser medida de acordo com o número de moléculas de gás com efeito estufa por bilhão de moléculas de ar, sendo expressa em partes por bilhão (ppb). No caso do metano, por exemplo, a EPA informa que a concentração na atmosfera mais do que dobrou desde antes da era industrial, chegando a mais de 1.900 ppb em 2023. E no caso do óxido nitroso, a abundância média é baixa, registrando 336,9 ppb em 2023. No entanto, esse gás é muito mais eficiente em reter o calor do que o dióxido de carbono, e sua quantidade em comparação com os tempos pré-industriais aumentou em cerca de 25%. 

O gás com efeito estufa mais abundante na atmosfera, no entanto, é o vapor de água. Esse gás, que, basicamente, é a água em seu estado gasoso, está quase sempre presente na atmosfera e representa 4% do volume total. A concentração de H₂O no ar depende da temperatura e das condições climáticas, em vez de ser diretamente afetada pelas atividades humanas. 

Quais são os principais gases com efeito estufa?

Os principais gases com efeito estufa na atmosfera da Terra são o dióxido de carbono, o metano, o óxido nitroso e o vapor de água. 

• O dióxido de carbono (CO₂) é o principal contribuinte para as mudanças climáticas, sendo liberado pela queima de combustíveis fósseis e por processos naturais, como a respiração de animais e seres humanos, erupções vulcânicas e respiração das plantas.
• O metano (CH₄) é liberado naturalmente no ambiente à medida que a matéria orgânica se decompõe, mas sua presença na atmosfera também se deve a atividades humanas, como a criação de gado, a plantação de arroz, a presença de aterros sanitários e a produção de petróleo e gás.
• O óxido nitroso (N₂O) é produzido quando combustíveis fósseis ou biomassas são queimados, assim como quando fertilizantes comerciais e orgânicos são usados e quando o ácido nítrico é produzido. 
• O vapor de água está quase sempre presente na atmosfera e aumenta devido às condições meteorológicas, como os altos níveis de calor e umidade.

Emissões de dióxido de carbono

Em 2023, as emissões globais de dióxido de carbono relacionadas à energia aumentaram 1,1% em relação a 2022, de acordo com dados da Agência Internacional de Energia (AIE). Um total de 410 milhões de toneladas do gás foram lançadas a mais na atmosfera nesse ano, estabelecendo um novo recorde de 37,4 bilhões de toneladas de emissões globais durante todo o período. O CO₂ é o principal gás com efeito estufa emitido pelas atividades humanas, embora também seja proveniente de uma ampla gama de fontes naturais, como a erupção de vulcões, a respiração de humanos e animais e a respiração das plantas. O dióxido de carbono é removido da atmosfera como parte do chamado ciclo biológico do carbono, que é quando ocorre sua absorção por parte das plantas.

Parte desse dióxido de carbono é absorvida rapidamente, mas outra parte permanecerá na atmosfera por milhares de anos. Isso se deve ao lento processo em que o carbono é transferido para os sedimentos oceânicos. Esse gás também pode ser removido da atmosfera graças às tecnologias conhecidas como Captura e Sequestro de Carbono (CCS). Esse tipo de processo captura o CO₂ de uma usina de energia a carvão antes que ele chegue à atmosfera, transportando o gás para o subsolo por meio de um oleoduto até um reservatório como um campo de petróleo abandonado, onde pode ser armazenado sem vazamento.

 VER INFOGRÁFICO: Total de emissões de gases com efeito estufa em 2023 [PDF]

As principais emissões de CO2 estufa

O transporte é, de certa forma, o maior setor econômico quando se trata de emissão de dióxido de carbono nos Estados Unidos. De acordo com a Administração de Informação de Energia dos EUA (EIA, na sigla em inglês), a queima de gasolina, diesel e outros combustíveis fósseis para transportar pessoas e mercadorias foi responsável por 39% do total de emissões de CO₂ em 2023. 

A segunda maior fonte de contaminação foi a geração de eletricidade. Cerca de 30% das emissões de CO₂  nos EUA em 2023 foram provenientes da queima de combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás natural, para fornecer energia elétrica a residências, empresas e indústrias. No entanto, nem todos esses combustíveis são iguais, sendo que o carvão emite mais CO₂ para produzir a mesma quantidade de eletricidade em comparação com o uso de gás natural ou petróleo.

 VER INFOGRÁFICO: Emissões de CO₂ relacionadas à energia nos EUA por setor, 1990-2023 [PDF]

Em seguida, vem o setor industrial, que foi responsável por 20% das emissões de dióxido de carbono dos EUA em 2023. Os processos industriais geralmente envolvem a queima de combustíveis fósseis para gerar eletricidade, mas outros processos no mesmo setor causam emissões de CO₂ a partir de reações químicas, como a produção de cimento, ferro e aço e produtos químicos.

Metano (CH4)

O metano é responsável por cerca de 30% do aumento das temperaturas globais desde o início da era industrial, de acordo com a AIE. Sua vida útil na atmosfera é muito menor do que a do dióxido de carbono, sendo por volta de 12 anos em comparação com vários séculos do gás carbônico, mas esse gás é muito mais eficiente na retenção de radiação do que o CO₂. Isso significa que seu impacto sobre o aquecimento global é 28 vezes maior do que o do CO₂ em um período de 100 anos. 
 

Principais emissões de metano 

Em escala global, algo entre 50 e 65% das emissões totais de metano são provenientes de atividades humanas, incluindo sistemas de gás natural e petróleo, aterros sanitários, mineração de carvão e agricultura.

Óxido nitroso (N2O)

O óxido nitroso foi responsável por 6% de todas as emissões de gases de efeito estufa provenientes de atividades humanas em 2022, de acordo com a EPA. Esse gás permanece na atmosfera por cerca de 120 anos antes de ser destruído por reações químicas ou ser eliminado por um sumidouro. O óxido nitroso está presente de forma natural na atmosfera da Terra e não está no ar apenas devido às atividades humanas. 
 

Principais atividades de óxido nitroso

Em escala global, 40% das emissões de N₂O provêm de atividades humanas, como o uso da terra, a indústria e o tratamento de resíduos, entre outras. 

• As atividades em terras agrícolas foram responsáveis por 68% das emissões de óxido nitroso em 2023, de acordo com o Statista. O gás é produzido quando certos fertilizantes são usados para fins na agricultura, assim como quando a matéria orgânica da agricultura é queimada. incêndios em florestas e pastagens também emitem esse gás. 
• Os processos que incluem atividades industriais, como a produção de ácido nítrico, a fabricação de semicondutores e o uso de compostos à base de nitrogênio em plásticos, são, em conjunto, o segundo maior emissor, com 11% do total. 
• O setor de energia é o terceiro maior emissor de óxido nitroso, com 5% do total, de acordo com o Statista, com uma quantidade de emissão de N₂O que do varia de acordo com o tipo de combustível e da combustão. 

Gases fluorados 

Os gases fluorados, em geral, são os mais potentes e duradouros dos gases com efeito estufa. Além disso, eles são produzidos quase que exclusivamente por atividades humanas e estão presentes em pouquíssimas fontes naturais. Os quatro principais tipos de gases fluorados são os hidrofluorocarbonos (HFCs), o hexafluoreto de enxofre (SF₆), os perfluorocarbonos (PFCs) e o trifluoreto de nitrogênio (NF₃). Alguns desses gases com efeito estufa podem durar milhares de anos e, em muitos casos, só são removidos da atmosfera da Terra quando são destruídos pela luz solar em níveis superiores. Devido à sua longa vida útil, eles estão bem misturados na atmosfera e seus níveis são os mesmos em todo o mundo.
 

Principais fontes de emissões de gases fluorados 

A maior parte dos gases fluorados é emitida na atmosfera por meio de seu uso como refrigerantes, assim como em processos industriais, como a fabricação de alumínio e semicondutores.

• A substituição de substâncias que destroem a camada de ozônio é uma das principais fontes de emissões dos gases de efeito estufa fluorados, com hidrofluorocarbonos usados para diversas finalidades, incluindo solventes, retardantes de chama, propelentes de aerossol e refrigerantes. Esse último é responsável pela maior parte das emissões, como as de unidades de ar-condicionado. Esses gases foram desenvolvidos para substituir os clorofluorocarbonos (CFCs) e os hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), que se descobriu que estavam criando um buraco na camada de ozônio. 
• A indústria também é um grande emissor de gases fluorados, com perfluorocarbonos liberados como subproduto da produção de alumínio. Eles também são usados na fabricação de semicondutores. 
• A transmissão e a distribuição de eletricidade também emitem gases com efeito estufa fluorados, com o hexafluoreto de enxofre empregado como gás isolante em equipamentos elétricos, como disjuntores. O SF₆ é o gás de efeito estufa mais potente que o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas já avaliou, com um Potencial de Aquecimento Global (GWP) de 23.500, em comparação com a linha de base de um para o dióxido de carbono. 

Principais consequências dos gases com efeito estufa 

A Terra é frequentemente chamada de planeta "Cachinhos Dourados", um conceito usado no campo científico para descrever planetas que não são nem muito quentes nem muito frios, mantendo uma temperatura que permite o desenvolvimento da vida. Se não fosse pelo efeito estufa dos gases que retêm o calor na atmosfera, nosso planeta seria muito frio para sustentar a vida. Os gases de efeito estufa são, portanto, uma parte essencial da atmosfera.

 VER INFOGRÁFICO: Quais países geram mais gases de efeito estufa [PDF]

Também houve uma queda acentuada nas emissões de 2019 a 2020, embora essa diminuição esteja relacionada principalmente ao impacto da pandemia de Covid-19 nas viagens e na atividade econômica. Mas o retorno à normalidade após o fim da crise global no setor sanitário registrou um aumento de 5,7% de 2020 a 2022, já que as emissões de CO₂ cresceram devido, principalmente, ao aumento da queima de combustíveis fósseis.

Enquanto isso, de 1990 a 2022, as emissões de dióxido de carbono nos Estados Unidos caíram 2%, assim como o metano (19%) e o óxido nitroso (5%). De acordo com a EPA, acredita-se que isso se deva ao aumento da eficiência energética, bem como a mudanças estruturais na economia. As emissões de gases fluorados, no entanto, aumentaram 58% no mesmo período, graças ao seu uso nos setores comercial, industrial e doméstico.

Emissões de gases com efeito estufa e tendências 

De acordo com um relatório divulgado em novembro de 2023 pela Organização Meteorológica Mundial, a abundância de gases com efeito estufa na atmosfera atingiu um novo recorde em 2022, e a tendência de aumento parece que continuará apesar dos esforços de governos e órgãos internacionais para reduzir as emissões e promover a sustentabilidade. O documento constatou que as concentrações médias globais de CO2 estavam 50% acima dos níveis da era pré-industrial em 2022 e continuaram crescendo em 2023. Por outro lado, os níveis de metano e óxido nitroso também aumentaram.

Entretanto, em termos de emissões, há evidências de uma tendência de queda nos Estados Unidos. De acordo com a EPA, as emissões de gases com efeito estufa caíram 3% em 2022 em relação a 1990. Um dado chamativo se comparado com as emissões de 2007, quando se registrou uma alta de 15,2% acima dos níveis de 1990. 

  VER INFOGRÁFICO:  Emissões de gases com efeito estufa nos EUA por gás, 1990-2022 [PDF]

Também houve uma queda acentuada nas emissões de 2019 a 2020, embora essa diminuição esteja relacionada principalmente ao impacto da pandemia de Covid-19 nas viagens e na atividade econômica. Mas o retorno à normalidade após o fim da crise global no setor sanitário registrou um aumento de 5,7% de 2020 a 2022, já que as emissões de CO2 cresceram devido, principalmente, ao aumento da queima de combustíveis fósseis.

Enquanto isso, de 1990 a 2022, as emissões de dióxido de carbono nos Estados Unidos caíram 2%, assim como o metano (19%) e o óxido nitroso (5%). De acordo com a EPA, acredita-se que isso se deva ao aumento da eficiência energética, bem como a mudanças estruturais na economia. As emissões de gases fluorados, no entanto, aumentaram 58% no mesmo período, graças ao seu uso nos setores comercial, industrial e doméstico.

 VER INFOGRÁFICO: Como reduzir os gases com efeito estufa [PDF]