Destruição da camada de ozônio: causas, processo, consequências - Ciência - 2023

science
Destruição da camada de ozônio: causas, processo, consequências - Ciência
Destruição da camada de ozônio: causas, processo, consequências - Ciência

Contente

o destruição da camada de ozônio É causada pela diminuição dos níveis da molécula de ozônio (O3) na estratosfera terrestre, devido à liberação de gases poluentes como CFCs, solventes, refrigerantes halocarbonos, propelentes, entre outros.

Este buraco na camada de ozônio é um perigo para a vida na Terra, já que essa camada gasosa é o escudo protetor contra a radiação ultravioleta. A camada de ozônio (ozonosfera) é uma faixa de gás ozônio (O3) que se forma na estratosfera inferior, com aproximadamente 25 km de altura.

O ozônio é formado quando a molécula de oxigênio (O2) pela ação da radiação ultravioleta, gerando dois átomos de oxigênio. Posteriormente, um átomo de oxigênio (O) é fundido com uma molécula de oxigênio (O2), produzindo O3 (ozônio).


Em 1985, um buraco na camada de ozônio foi descoberto no Pólo Sul, que se originou durante a primavera austral (julho-setembro). Os cientistas descobriram que a destruição do ozônio é consequência da ação de certos gases emitidos no meio ambiente pelas atividades humanas.

A destruição da camada de ozônio em grandes proporções disparou os alarmes, promovendo um acordo internacional para atuar nas causas do fenômeno. Entre os principais gases que destroem a camada de ozônio estão os clorofluorcarbonos (CFCs) e os óxidos de nitrogênio (NOx).

Durante 1989, o Protocolo de Montreal entrou em vigor para reduzir o uso de gases que destroem a camada de ozônio. Isso fez com que o buraco na camada de ozônio sobre a Antártica atingisse sua menor extensão em 2019.

Por outro lado, em janeiro de 2011 foi detectado um pequeno buraco no Pólo Norte, que durou apenas aquele mês. Mais tarde, em março de 2020, outro buraco de cerca de 20 milhões de km foi descoberto que era temporário.


Causas da destruição da camada de ozônio

É necessário partir do fato de que o ozônio é uma forma instável de oxigênio, por isso está constantemente se formando e se decompondo novamente em oxigênio molecular (O2) e oxigênio livre (O). Isso forma um equilíbrio delicado que pode ser afetado por vários fatores.

- Emissão de gases que destroem a camada de ozônio

A causa fundamental da destruição da camada de ozônio é a emissão de gases industriais que desassociam o ozônio estratosférico. Esses gases incluem clorofluorcarbonos (CFCs) e óxidos de nitrogênio (NOx), bem como outros, como hidrofluorocarbonos (HFCs).

Outros são hidrocarboneto perfluorado (PFC) e hexafluoreto de enxofre (SF6), clorofórmio metílico usado em processos industriais e halon usado em extintores de incêndio.

- Aumento da atividade industrial

A crescente industrialização mundial não é apenas responsável pela emissão de gases que destroem a camada de ozônio; Também tem efeitos indiretos, pois afeta processos cruciais para a manutenção da camada de ozônio, como a produção de oxigênio pela poluição das águas.


Por outro lado, são gerados outros gases que contribuem para o aquecimento global, além daqueles que danificam diretamente a camada de ozônio, que por sua vez afeta os padrões de circulação atmosférica, facilitando a formação de buracos na camada de ozônio.

- Agricultura dependente de agroquímicos

A agricultura de hoje é altamente dependente do uso de produtos químicos que afetam direta e indiretamente a camada de ozônio. Diretamente do uso de pesticidas que destroem a camada de ozônio, como o brometo de metila.

Da mesma forma, os fertilizantes químicos contribuem para a geração de óxidos nitrosos. Além disso, ao gerar indiretamente processos de eutrofização, a produção de oxigênio em águas doces e marinhas é reduzida.

- Quebra de acordos internacionais

A preeminência dos interesses econômicos sobre a manutenção dos equilíbrios ecológicos planetários se expressa no descumprimento de acordos internacionais. Países industrializados como EUA e China limitam ou negam abertamente seu apoio a acordos que visam reduzir o aquecimento global, defendendo seus interesses econômicos.

- Aumento da poluição ambiental e alteração dos ecossistemas

A poluição ambiental global causa direta e indiretamente a destruição da camada de ozônio.

- Modelo de desenvolvimento econômico

Em linhas gerais, o que está na base do problema da destruição da camada de ozônio é o modelo econômico. Um modelo baseado no consumo crescente de matérias-primas, na industrialização desenfreada, gerando uma grande quantidade de resíduos.

Processos

A destruição da camada de ozônio é produzida pela confluência de uma série de fatores naturais e humanos. O principal elemento é a emissão para a atmosfera de diversos gases que, ao interagir com o ozônio, o decompõem.

Os vórtices atmosféricos causados ​​pelo desenvolvimento de zonas de baixa pressão sobre os pólos durante o inverno concentram esses gases em baixas temperaturas. Os cristais de gelo que se formam na massa de ar frio e úmido da estratosfera fornecem a superfície para as várias reações.

Então, no início da primavera, a intensificação da radiação solar impulsiona as reações químicas envolvidas na destruição do ozônio.

Caso de clorofluorocarbonos (CFCs)

Começa quando os clorofluorcarbonos (CFCs) são fotodisocianizados, ou seja, se decompõem, sob a ação da radiação ultravioleta de alta energia. Isso produz átomos de cloro e outros halogênios.

Esses átomos de cloro interagem com o ozônio (O3) causam sua decomposição ao perder um átomo de oxigênio. Isso ocorre pela chamada reação em cadeia do ciclo do cloro, em que um átomo de cloro se junta a um dos átomos de oxigênio do ozônio:

Isso produz óxido de cloro (ClO) e dioxigênio ou oxigênio molecular (O2) e o ClO reage com um átomo de oxigênio, formando mais dioxigênio. Assim, o átomo de cloro é liberado novamente, repetindo o ciclo e um único átomo de cloro é capaz de destruir cerca de 100.000 moléculas de ozônio.

  • Cl + O3 → ClO + O2
  • ClO + O3 → Cl + 2 O2

A molécula de ClO remove um oxigênio da molécula de ozônio e o cloro está livre para retornar à etapa 1.

Caixa de óxidos de nitrogênio (NOx)

Neste caso, é a reação em cadeia do ciclo do nitrogênio, com o monóxido de nitrogênio (NO) interagindo com o ozônio (O3) NO captura um oxigênio (O) do ozônio (O3 ), produzindo dióxido de nitrogênio (NO2) e oxigênio molecular (O2).

Em seguida, dióxido de nitrogênio (NO2) reage com oxigênio livre (O) e monóxido de nitrogênio (NO) e oxigênio molecular (O2) Desta forma, o ciclo continua destruindo indefinidamente milhares de moléculas de ozônio.

Buraco na camada de ozônio: Antártico e Ártico

Embora a destruição da camada de ozônio ocorra em toda a estratosfera, seu maior impacto se dá nos pólos, principalmente no pólo sul. Embora buracos na camada de ozônio também se formem no pólo norte, eles são menos frequentes e de menor duração.

A base das reações de degradação do ozônio é a formação de nuvens estratosféricas de cristais de gelo. Essas nuvens se formam em temperaturas abaixo de -85 ºC, e no Ártico (Pólo Norte) as temperaturas raramente caem abaixo de -80 ºC.

Portanto, nesta região as nuvens estratosféricas são feitas de cristais de tri-hidrato de ácido nítrico. Já a Antártica (Pólo Sul) é bem mais fria, com temperaturas de -90 ºC, formando cristais de gelo.

Consequências do buraco na camada de ozônio

A consequência fundamental da destruição da camada de ozônio é o aumento da radiação ultravioleta que consegue penetrar em direção à Terra. Isso, por sua vez, traz uma série de consequências negativas para o equilíbrio ecológico e a vida no planeta.

- Radiação biologicamente prejudicial

A radiação ultravioleta faz parte do espectro eletromagnético emitido pelo Sol e possui alta energia. Essa alta energia deteriora as membranas celulares e também afeta o DNA, gerando mutações.

O nível de dano que causa depende da intensidade com que atinge a superfície da terra e da tolerância de cada organismo vivo. Esses danos variam desde a destruição de tecido foliar em plantas até câncer de pele em humanos.

Em humanos, também causa envelhecimento prematuro, cataratas, queimaduras solares e deprime o sistema imunológico. Isso o torna mais suscetível a doenças, pois esse é o sistema que destrói vírus, bactérias e outros agentes prejudiciais.

- Aquecimento global

Quando a camada de ozônio é destruída, aumenta a entrada de radiação ultravioleta, de alto valor energético. Isso causa maior aquecimento planetário, que junto com a redução da fuga de calor terrestre pelo efeito estufa, aumenta a temperatura média.

- Deterioração da ecologia marinha

A radiação ultravioleta atinge camadas profundas da água do oceano, danificando o plâncton que é a principal base das teias alimentares marinhas. Por outro lado, o plâncton é a principal fonte de oxigênio, então o ciclo do oxigênio é alterado.

Isso gera um feedback negativo, pois a redução do oxigênio afeta a formação da camada de ozônio.

- Redução da oferta de alimentos

A maior incidência de radiação ultravioleta resultante da destruição da camada de ozônio afeta negativamente a produção agrícola e pecuária, bem como a produtividade dos ecossistemas aquáticos. Portanto, tem impacto decisivo na quantidade de alimentos disponíveis, contribuindo para a fome no mundo.

Soluções

Existem várias soluções para aumentar os níveis de ozônio:

- Restrição à produção e uso de gases destruidores da camada de ozônio

A primeira coisa é atacar a causa imediata da deterioração da camada de ozônio, ou seja, eliminar o uso de gases que degradam o ozônio. É isso que o Protocolo de Montreal almeja desde 1989, mas sua expansão é necessária.

Isso se deve ao fato de que novos gases de alto impacto não estão incluídos neste protocolo, como os óxidos nitrosos.

- Degradação de gases potencialmente destrutivos da camada de ozônio

O uso de fontes de plasma de microondas tem sido experimentado para degradar gases que afetam a camada de ozônio. Com a aplicação dessa técnica, foi possível decompor o gás Freon HFC-134a em 84%, transformando-o em negro de fumaça, hidrogênio e flúor.

- Recuperação e reciclagem

Outra solução é implantar sistemas que permitam a recuperação e reciclagem dos gases que afetam a camada de ozônio.

- Injeção de ozônio estratosférico

Embora alguns descrevam essa proposta como utópica, ela é proposta para produzir e injetar ozônio fresco em massa na estratosfera para compensar suas perdas.

- Tecnologias alternativas

Uma forma de enfrentar o problema é o desenvolvimento de variantes tecnológicas que não requeiram gases potencialmente destruidores da camada de ozônio. Isso merece a busca por novas tecnologias em áreas como refrigeração, transporte, extintores, controle de pragas agrícolas e diversos processos industriais.

- Proteção de ecossistemas

Especialmente relevante é a redução da poluição marinha e a perda de florestas, devido ao efeito negativo no ciclo do oxigênio.

- Mudança do modelo de desenvolvimento

É fundamental implantar um modelo de desenvolvimento sustentável que reduza a dependência de combustíveis fósseis e a geração de resíduos.

Referências

  1. Canan, P., Andersen, S.O., Reichman, N. e Gareau, B. (2015). Introdução à edição especial sobre proteção da camada de ozônio e mudança climática: a experiência extraordinária da construção do Protocolo de Montreal, lições aprendidas e esperanças para futuros esforços de mudança climática. Jornal de Estudos e Ciências Ambientais.
  2. Colsa-Gómez, M.E., Heydrich, S.C. e Flores-Vklez, L.M. (1991). Causas e efeitos da destruição da camada de ozônio. Ecoquímica.
  3. Jasiński, M., Dors, M. e Mizeraczyk, J. (2009). Destruição de Freon HFC-134a usando uma fonte de plasma de micro-ondas sem bico. Plasma Chemistry and Plasma Processing.
  4. Kerr, R.A. (1991). A destruição do ozônio piora. Ciência.
  5. Ravishankara, A.R., Daniel, J.S. e Portmann, R.W. (2009). Óxido nitroso (N2O): a substância destruidora da camada de ozônio, emitida no século XXI. Ciência.
  6. Sánchez-Vega, M.V. (2008) A camada de ozônio. Biocenose.
  7. Shevtsova-de Vargas, G. (1992). Processos heterogêneos na atmosfera terrestre e suas implicações na destruição da camada de ozônio. Revista de Química.