Luiz Carlos Baldicero Molion
Professor na UF-Alagoas e na Western Michigan University
OpCP78
O clima global e o efeito-estufa
Existe muita gente bem-intencionada no que concerne às mudanças climáticas, aquecimento global e conservação do meio ambiente, mas que não tem conhecimento algum nem raciocínio crítico sobre o que ouvem falar e sobre o que falam e escrevem. Tais pessoas simplesmente repetem o que ouviram de outras pessoas consideradas como grandes “conhecedoras da Ciência do Clima”.
Porém, se esquecem de que muitos dos que se dizem conhecedores da matéria também têm interesses próprios e nem sempre estão dispostos a revelar as limitações e incertezas do conhecimento atual sobre o tema. Não se pode confundir “mudanças climáticas” com conservação ambiental. São temas muito distintos.
A conservação ambiental é necessária para que a espécie humana continue a sobreviver neste Planeta. Independentemente de o clima se aquecer ou se resfriar, mudanças climáticas têm ocorrido naturalmente ao longo dos milhões de anos e as ocorrências globais se processam independentemente das ações humanas.
Considere-se o caso dos gases emitidos pelas atividades agropecuárias, notadamente dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxidos de nitrogênio (NxOy), na intensificação do erroneamente chamado “efeito-estufa” e consequente aquecimento global, os GEE. O efeito-estufa é definido como sendo o processo físico pelo qual gases constituintes minoritários da atmosfera (GEE) absorvem a radiação infravermelha térmica (IV) emitida pela superfície terrestre que irradia ao ser aquecida pelo Sol.
A hipótese é que a radiação IV absorvida pelos GEE seria reemitida em direção à superfície e a manteria aquecida. Embora não haja comprovação, propala-se que o aumento da concentração do GEE reduziria a perda da radiação IV emitida pela superfície para o espaço exterior, aumentando a temperatura do Planeta. Daí a necessidade de se reduzirem as emissões dos GEE.
A atmosfera terrestre é constituída de nitrogênio (N2=78%), de oxigênio (O2=21%) e argônio (Ar=0,9%), que não absorvem IV, enquanto os GEE estão presentes em minúsculas concentrações medidas em partes por milhão por volume (1 ppmv=0,0001%), como a do CO2 igual a 390 ppmv (0,039%), a do CH4 igual a 1,7 ppmv e a do N2O igual a 0,33 ppmv.
Teoricamente, o GEE mais importante é o vapor d’água (H2O vapor = umidade atmosférica) que é produzido principalmente pela evaporação dos oceanos e tem concentração variável com o tempo e espaço, chegando a 4% por volume (40.000 ppmv) em regiões oceânicas tropicais. Mas o vapor d’água não é considerado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) porque se torna difícil convencer as pessoas que o H2O vapor seria produzido pelas atividades humanas.
Os GEE restantes, ao contrário, têm algum tipo de ligação com as atividades humanas e podem ser culpados pelo aquecimento global. Demonstra-se, a seguir, que, à exceção do H2O vapor, os GEE não têm papel significativo no efeito-estufa e que o aumento de suas emissões e concentrações não interfere no clima global, não havendo emergência climática e urgência ou necessidade de reduzir suas emissões.
Um gás, cujas moléculas tenham mais de 3 átomos (poliatômico), que é o caso dos GEE, absorve radiação IV por meio de vibração e rotação de suas moléculas. Ao absorver um quantum de IV, a molécula se excita, roda ou seus átomos vibram em torno do centro de massa, e ela passa para um estado energético mais elevado. Porém, vibração e rotação são resultantes da transformação da energia radiante (IV) absorvida em energia mecânica de vibração/rotação.
A Física Quântica comprova que o decaimento da molécula excitada para seu estado básico de energia se dá primeiramente por meio de choques inelásticos e não por emissão de IV, sendo o processo de perda por choques inelásticos 10 mil vezes mais eficiente que o decaimento por emissão radiativa. Em volta de cada molécula de CO2, que é o GEE que se apresenta em maior concentração, existem pelo menos 2.600 moléculas de outros gases, como N2, O2 e Ar.
Ao vibrar e rodar, a molécula de CO2 se choca com essas outras moléculas e transfere, para elas, a energia de excitação, contribuindo para um aquecimento do ar que é minúsculo, imensurável e, portanto, desprezível, uma vez que sua concentração é ínfima. Ora, se a molécula de CO2 perde sua energia por choques, ela não pode emitir energia que já não mais possui. Se o fizesse, estaria violando a Lei da Conservação da Energia!
O mesmo processo ocorre com o CH4 e N2O, cujas concentrações são bem mais inferiores à do CO2. Então, a afirmação que “os GEE absorvem radiação IV e emitem em direção à superfície terrestre, aquecendo-a” é deveras questionável e o papel dos GEE no efeito-estufa, como descrito pelo IPCC, é questionável e improvável. A radiação IV medida na superfície, proveniente da atmosfera, é emitida pela mistura gasosa denominada “ar”, pois o ar possui “massa”.
Um metro cúbico de ar pesa 1,2 kg a 20°C. Quando ar se aquece, ele emite radiação IV de acordo com a Lei de Stefan-Boltzmann, como o faz todo corpo com temperatura acima do zero absoluto. Não são apenas os GEE que emitem IV e, sim, o ar e sua umidade, composto quase que totalmente (99,9%) de N2, O2, Ar e H2O vapor. Outro argumento, de mais difícil compreensão, é que os GEE são seletivos, absorvendo apenas em algumas faixas ou bandas de absorção estreitas de IV.
As do CO2 estão localizadas na região espectral de comprimentos de onda de 4,3 μm e 15 μm (1 μm é a milionésima parte do metro). As bandas de absorção do CH4 em 3,3 μm e 7,5 μm, e as do N2O em 4,5 μm e 7,9 μm. A superfície emite o máximo fluxo de radiação IV em 10 μm e emite muita pouca energia na região espectral dos comprimentos de onda em torno de 4 μm e após 20 μm.
Portanto, embora os GEE sejam bons absorvedores nas bandas localizadas em torno de 4 μm, como a emissão da superfície da Terra é pequena nessa parte do espectro, a radiação IV absorvida é ínfima e não tem impacto na temperatura global. O H2O vapor apresenta uma forte e larga banda de absorção, um continuum, centrada em 6,3 μm e bandas de rotação a partir de 16 μm.
A radiação IV emitida nas bandas de absorção do CH4 em 7,5 μm e a do N2O em 7,9 μm, já é absorvida pelo H2O vapor, pois sua concentração é muito mais alta que a desses GEE uma vez que o poder de absorção aumenta com a densidade do gás absorvedor. A concentração do CH4, por exemplo, teria que aumentar de 20 mil vezes para ter efeito comparável ao do H2O vapor. Logo, esses gases não contribuem significativamente para aquecer o ar.
Resta a banda de absorção do CO2 em 15 μm. Medidas de absorção pelo CO2 nessa banda mostraram que a concentração atual desse gás já é suficiente para absorver toda radiação IV emitida nesse comprimento de onda nos primeiros 10 metros da atmosfera. Dobrar a concentração de CO2, que é o pior cenário climático futuro do IPCC, aumentaria a absorção em apenas 3 W/m², correspondente a um aumento da temperatura global inferior a 0,5°C da temperatura global. Por exemplo, os cientistas William van Wijngaard e William Happer, em 2019, confirmaram essas conclusões já obtidas por vários outros cientistas.
Em resumo, o aumento das emissões dos chamados GEE produzidos pela queima de combustíveis fósseis, atividades agropecuárias e lagos artificiais não aqueceriam o Planeta, pois esses GEE não têm papel importante no efeito-estufa. Faz 27 anos que a temperatura média global está estável, enquanto a concentração desses gases tem aumentado. O CO2, por exemplo, aumentou cerca de 5% nesse período.
Há uma grande hipocrisia quando se fala em reduzir as emissões, como nas Conferências das Partes [COP], cuja trigésima edição será no Brasil em 2025. Na Alemanha, termelétricas foram postas novamente em funcionamento, já que as energias renováveis, solar e eólica, não conseguem suprir as necessidades do país, e o Japão, depois do acidente de Fukushima em 2011, desativou a maior parte das nucleares e está usando termelétricas a carvão.
Na COP 26, em Glasgow, Escócia, 2021, primeiro-ministro da Índia, Narendra Modri, recusou-se a acabar com o uso do carvão mineral na geração de energia elétrica sob o argumento que, em seu país, 3% da população ainda não tem acesso a esse bem. Os combustíveis fósseis ainda são a maneira mais prática e barata para gerar energia elétrica confiável, firme e segura. Esses países estão conscientes que vão emitir mais CO2 à medida que a população e a economia crescem? É claro que estão!
Mas o importante para eles é bem-estar social e crescimento econômico e não o aquecimento global. Ou parece não estarem preocupados com o aumento dos GEE ou sabem que realmente os GEE não controlam o clima global. Não se nega que houve um aquecimento global entre 1976 e 2005.
Diverge-se quanto à sua causa que, na minha opinião, foi natural e resultante da redução da cobertura de nuvens global em 5% e da maior frequência de eventos El Niño fortes que, sabidamente, liberam enormes quantidades de calor para a atmosfera a ponto de aquecê-la globalmente. A real tendência do clima é de resfriamento global nos próximos 10 anos. A pergunta que fica é, se os GEE, emitidos pela agropecuária e pela geração de energia elétrica, não interferem no clima global, a quem interessa a redução de suas emissões?
Porém, se esquecem de que muitos dos que se dizem conhecedores da matéria também têm interesses próprios e nem sempre estão dispostos a revelar as limitações e incertezas do conhecimento atual sobre o tema. Não se pode confundir “mudanças climáticas” com conservação ambiental. São temas muito distintos.
A conservação ambiental é necessária para que a espécie humana continue a sobreviver neste Planeta. Independentemente de o clima se aquecer ou se resfriar, mudanças climáticas têm ocorrido naturalmente ao longo dos milhões de anos e as ocorrências globais se processam independentemente das ações humanas.
Considere-se o caso dos gases emitidos pelas atividades agropecuárias, notadamente dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxidos de nitrogênio (NxOy), na intensificação do erroneamente chamado “efeito-estufa” e consequente aquecimento global, os GEE. O efeito-estufa é definido como sendo o processo físico pelo qual gases constituintes minoritários da atmosfera (GEE) absorvem a radiação infravermelha térmica (IV) emitida pela superfície terrestre que irradia ao ser aquecida pelo Sol.
A hipótese é que a radiação IV absorvida pelos GEE seria reemitida em direção à superfície e a manteria aquecida. Embora não haja comprovação, propala-se que o aumento da concentração do GEE reduziria a perda da radiação IV emitida pela superfície para o espaço exterior, aumentando a temperatura do Planeta. Daí a necessidade de se reduzirem as emissões dos GEE.
A atmosfera terrestre é constituída de nitrogênio (N2=78%), de oxigênio (O2=21%) e argônio (Ar=0,9%), que não absorvem IV, enquanto os GEE estão presentes em minúsculas concentrações medidas em partes por milhão por volume (1 ppmv=0,0001%), como a do CO2 igual a 390 ppmv (0,039%), a do CH4 igual a 1,7 ppmv e a do N2O igual a 0,33 ppmv.
Teoricamente, o GEE mais importante é o vapor d’água (H2O vapor = umidade atmosférica) que é produzido principalmente pela evaporação dos oceanos e tem concentração variável com o tempo e espaço, chegando a 4% por volume (40.000 ppmv) em regiões oceânicas tropicais. Mas o vapor d’água não é considerado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) porque se torna difícil convencer as pessoas que o H2O vapor seria produzido pelas atividades humanas.
Os GEE restantes, ao contrário, têm algum tipo de ligação com as atividades humanas e podem ser culpados pelo aquecimento global. Demonstra-se, a seguir, que, à exceção do H2O vapor, os GEE não têm papel significativo no efeito-estufa e que o aumento de suas emissões e concentrações não interfere no clima global, não havendo emergência climática e urgência ou necessidade de reduzir suas emissões.
Um gás, cujas moléculas tenham mais de 3 átomos (poliatômico), que é o caso dos GEE, absorve radiação IV por meio de vibração e rotação de suas moléculas. Ao absorver um quantum de IV, a molécula se excita, roda ou seus átomos vibram em torno do centro de massa, e ela passa para um estado energético mais elevado. Porém, vibração e rotação são resultantes da transformação da energia radiante (IV) absorvida em energia mecânica de vibração/rotação.
A Física Quântica comprova que o decaimento da molécula excitada para seu estado básico de energia se dá primeiramente por meio de choques inelásticos e não por emissão de IV, sendo o processo de perda por choques inelásticos 10 mil vezes mais eficiente que o decaimento por emissão radiativa. Em volta de cada molécula de CO2, que é o GEE que se apresenta em maior concentração, existem pelo menos 2.600 moléculas de outros gases, como N2, O2 e Ar.
Ao vibrar e rodar, a molécula de CO2 se choca com essas outras moléculas e transfere, para elas, a energia de excitação, contribuindo para um aquecimento do ar que é minúsculo, imensurável e, portanto, desprezível, uma vez que sua concentração é ínfima. Ora, se a molécula de CO2 perde sua energia por choques, ela não pode emitir energia que já não mais possui. Se o fizesse, estaria violando a Lei da Conservação da Energia!
O mesmo processo ocorre com o CH4 e N2O, cujas concentrações são bem mais inferiores à do CO2. Então, a afirmação que “os GEE absorvem radiação IV e emitem em direção à superfície terrestre, aquecendo-a” é deveras questionável e o papel dos GEE no efeito-estufa, como descrito pelo IPCC, é questionável e improvável. A radiação IV medida na superfície, proveniente da atmosfera, é emitida pela mistura gasosa denominada “ar”, pois o ar possui “massa”.
Um metro cúbico de ar pesa 1,2 kg a 20°C. Quando ar se aquece, ele emite radiação IV de acordo com a Lei de Stefan-Boltzmann, como o faz todo corpo com temperatura acima do zero absoluto. Não são apenas os GEE que emitem IV e, sim, o ar e sua umidade, composto quase que totalmente (99,9%) de N2, O2, Ar e H2O vapor. Outro argumento, de mais difícil compreensão, é que os GEE são seletivos, absorvendo apenas em algumas faixas ou bandas de absorção estreitas de IV.
As do CO2 estão localizadas na região espectral de comprimentos de onda de 4,3 μm e 15 μm (1 μm é a milionésima parte do metro). As bandas de absorção do CH4 em 3,3 μm e 7,5 μm, e as do N2O em 4,5 μm e 7,9 μm. A superfície emite o máximo fluxo de radiação IV em 10 μm e emite muita pouca energia na região espectral dos comprimentos de onda em torno de 4 μm e após 20 μm.
Portanto, embora os GEE sejam bons absorvedores nas bandas localizadas em torno de 4 μm, como a emissão da superfície da Terra é pequena nessa parte do espectro, a radiação IV absorvida é ínfima e não tem impacto na temperatura global. O H2O vapor apresenta uma forte e larga banda de absorção, um continuum, centrada em 6,3 μm e bandas de rotação a partir de 16 μm.
A radiação IV emitida nas bandas de absorção do CH4 em 7,5 μm e a do N2O em 7,9 μm, já é absorvida pelo H2O vapor, pois sua concentração é muito mais alta que a desses GEE uma vez que o poder de absorção aumenta com a densidade do gás absorvedor. A concentração do CH4, por exemplo, teria que aumentar de 20 mil vezes para ter efeito comparável ao do H2O vapor. Logo, esses gases não contribuem significativamente para aquecer o ar.
Resta a banda de absorção do CO2 em 15 μm. Medidas de absorção pelo CO2 nessa banda mostraram que a concentração atual desse gás já é suficiente para absorver toda radiação IV emitida nesse comprimento de onda nos primeiros 10 metros da atmosfera. Dobrar a concentração de CO2, que é o pior cenário climático futuro do IPCC, aumentaria a absorção em apenas 3 W/m², correspondente a um aumento da temperatura global inferior a 0,5°C da temperatura global. Por exemplo, os cientistas William van Wijngaard e William Happer, em 2019, confirmaram essas conclusões já obtidas por vários outros cientistas.
Em resumo, o aumento das emissões dos chamados GEE produzidos pela queima de combustíveis fósseis, atividades agropecuárias e lagos artificiais não aqueceriam o Planeta, pois esses GEE não têm papel importante no efeito-estufa. Faz 27 anos que a temperatura média global está estável, enquanto a concentração desses gases tem aumentado. O CO2, por exemplo, aumentou cerca de 5% nesse período.
Há uma grande hipocrisia quando se fala em reduzir as emissões, como nas Conferências das Partes [COP], cuja trigésima edição será no Brasil em 2025. Na Alemanha, termelétricas foram postas novamente em funcionamento, já que as energias renováveis, solar e eólica, não conseguem suprir as necessidades do país, e o Japão, depois do acidente de Fukushima em 2011, desativou a maior parte das nucleares e está usando termelétricas a carvão.
Na COP 26, em Glasgow, Escócia, 2021, primeiro-ministro da Índia, Narendra Modri, recusou-se a acabar com o uso do carvão mineral na geração de energia elétrica sob o argumento que, em seu país, 3% da população ainda não tem acesso a esse bem. Os combustíveis fósseis ainda são a maneira mais prática e barata para gerar energia elétrica confiável, firme e segura. Esses países estão conscientes que vão emitir mais CO2 à medida que a população e a economia crescem? É claro que estão!
Mas o importante para eles é bem-estar social e crescimento econômico e não o aquecimento global. Ou parece não estarem preocupados com o aumento dos GEE ou sabem que realmente os GEE não controlam o clima global. Não se nega que houve um aquecimento global entre 1976 e 2005.
Diverge-se quanto à sua causa que, na minha opinião, foi natural e resultante da redução da cobertura de nuvens global em 5% e da maior frequência de eventos El Niño fortes que, sabidamente, liberam enormes quantidades de calor para a atmosfera a ponto de aquecê-la globalmente. A real tendência do clima é de resfriamento global nos próximos 10 anos. A pergunta que fica é, se os GEE, emitidos pela agropecuária e pela geração de energia elétrica, não interferem no clima global, a quem interessa a redução de suas emissões?