Destruição da camada de ozônio: causas, processos, consequências

Destruição da camada de ozônio: causas, processos, consequências

A destruição da camada de ozônio é causada pela diminuição dos níveis da molécula de ozônio (O 3 ) na estratosfera terrestre, devido à liberação de gases poluentes como CFCs, solventes, refrigerantes de halocarbonetos, propulsores, entre outros.

Esse buraco na camada de ozônio é um perigo para a vida na Terra, pois essa camada gasosa é o escudo protetor contra a radiação ultravioleta. A camada de ozônio (ozonosfera) é uma faixa de gás ozônio (O 3 ) que se forma na estratosfera inferior, aproximadamente 25 km acima do nível do mar.

O ozônio é formado quando a molécula de oxigênio (O 2 ) se dissocia pela ação da radiação ultravioleta, gerando dois átomos de oxigênio. Posteriormente, um átomo de oxigênio (O) se funde com uma molécula de oxigênio (O 2 ), produzindo O 3  (ozônio).

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

A destruição da camada de ozônio em altas proporções dispara alarmes, promovendo um acordo internacional para atuar sobre as causas do fenômeno. Entre os principais gases que destroem a camada de ozônio estão os clorofluorcarbonetos (CFCs) e os óxidos de nitrogênio (NOx).

Durante 1989, o Protocolo de Montreal entrou em vigor para reduzir o uso de gases que degradam a camada de ozônio. Isso resultou no buraco na camada de ozônio sobre a Antártica atingindo sua extensão mínima em 2019.

Além disso, em janeiro de 2011, um pequeno buraco foi detectado no Polo Norte, que durou apenas aquele mês. Mais tarde, em março de 2020, outro buraco de cerca de 20 milhões de km foi descoberto  temporariamente.

Causas de destruição da camada de ozônio

É necessário começar pelo fato de que o ozônio é uma forma instável de oxigênio, por isso está constantemente se formando e decompondo-se novamente em oxigênio molecular (O 2 ) 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 clorofluorcarbonetos (CFCs) e óxidos de nitrogênio (NOx), além de outros como hidrofluorocarbonetos (HFCs).

Outros são hidrocarbonetos perfluorados (PFC) e hexafluoreto de enxofre (SF 6 ), clorofórmio de metila usado em processos industriais e halon usado em extintores de incêndio.

– Aumento da atividade industrial

A crescente industrialização em todo o mundo não é apenas responsável pela emissão de gases que destroem a camada de ozônio; Também possui efeitos indiretos, pois afeta processos cruciais para a manutenção da camada de ozônio, como a produção de oxigênio contaminando as 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.

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– 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 através 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.

– Violação de acordos internacionais

A preeminência dos interesses econômicos sobre a manutenção dos equilíbrios ecológicos planetários é expressa na violação de acordos internacionais. Países industrializados como os EUA e a China limita ou nega abertamente seu apoio a acordos que visam reduzir o aquecimento global, argumentando 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 termos gerais, o que está no cerne do problema da destruição da camada de ozônio é o modelo econômico. Um modelo baseado no aumento do consumo 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 induzidos pelo homem. O principal elemento é a emissão na atmosfera de vários gases que, ao interagir com o ozônio, o decompõem.

Os vórtices atmosféricos causados ​​pelo desenvolvimento de zonas de baixa pressão nos pólos durante o inverno concentram esses gases em baixas temperaturas. Os cristais de gelo que se formam na massa de ar frio e úmido na 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 Clorofluorocarboneto (CFC)

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

Esses átomos de cloro ao interagir com o ozônio (O 3 ) causam sua decomposição ao perder um átomo de oxigênio. Isso ocorre pela chamada reação em cadeia do ciclo do cloro, na qual um átomo de cloro se une a um dos átomos de oxigênio do ozônio:

Isso produz óxido de cloro (ClO) e dióxido de oxigênio ou oxigênio molecular (O 2 ) e o ClO reage com um átomo de oxigênio, formando mais dióxido de oxigênio. 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 +  O 3  → ClO +  O 2
  • ClO +  O 3  → Cl + 2  O 2

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

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Óxidos de nitrogênio (NOx)

Nesse caso, é a reação em cadeia do ciclo do nitrogênio, com o monóxido de nitrogênio (NO) interagindo com o ozônio (O 3 ). Nenhuma captura um átomo de oxigénio (O) a partir de ozono (O 3 ), a produção de dióxido de azoto (NO 2 ) e oxigio molecular (O 2 ).

Então, o dióxido de nitrogênio (NO 2 ) reage com o oxigênio livre (O) e o monóxido de nitrogênio (NO) e o oxigênio molecular (O 2 ) são formados novamente. Desta forma, o ciclo continua indefinidamente destruindo 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 ocorre nos pólos, principalmente no Polo Sul. Embora os buracos também sejam formados no pólo norte na camada de ozônio, 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 a temperaturas abaixo de -85 ºC, enquanto no Ártico (Polo Norte) as temperaturas raramente caem abaixo de -80 ºC.

Portanto, nessa região, as nuvens estratosféricas são feitas de cristais de tri-hidrato de ácido nítrico. Enquanto a Antártica (Polo Sul) é muito 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 na Terra. Por sua vez, isso 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 causado depende da intensidade com que atinge a superfície da Terra e da tolerância de cada organismo vivo. Esse dano varia desde a destruição do tecido das folhas nas plantas até o câncer de pele em humanos.

Nos seres humanos, também causa envelhecimento prematuro, catarata, queimaduras solares e deprime o sistema imunológico. Isso o torna mais suscetível a doenças, pois é o sistema que destrói vírus, bactérias e outros agentes nocivos.

– Aquecimento global

Ao destruir a camada de ozônio, a entrada de radiação ultravioleta, de alto valor energético, aumenta. Isso causa maior aquecimento global, o que, juntamente 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 redes alimentares marinhas. Por outro lado, o plâncton é a principal fonte de oxigênio, portanto o ciclo do oxigênio é alterado.

Isso gera um feedback negativo, uma vez que a redução de oxigênio afeta a formação da camada de ozônio.

– Redução da provisão 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 um impacto decisivo na quantidade de alimentos disponíveis, contribuindo para a fome no mundo.

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Soluções

Existem várias soluções para aumentar os níveis de ozônio:

– Restrição à produção e uso de gases que destroem a 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 empobrecem o ozônio. É isso que o Protocolo de Montreal busca desde 1989, porém sua expansão é necessária.

Isto é devido ao fato de que novos gases de alto impacto não estão incluídos no referido protocolo, como óxidos nitrosos.

– Degradação de gases potencialmente destruidores da camada de ozônio

Experimentos foram feitos com o uso de fontes de plasma de microondas para degradar gases que afetam a camada de ozônio. Aplicando esta técnica, o gás Freon HFC-134a foi decomposto em 84%, transformando-se em negro de carbono, hidrogênio e flúor.

– Recuperação e reciclagem

Outra solução é implementar sistemas que permitam recuperar e reciclar os gases que afetam a camada de ozônio.

– Injeção estratosférica de ozônio

Embora alguns descrevam essa proposta como utópica, ela planeja produzir em massa e injetar ozônio fresco na estratosfera, a fim de compensar suas perdas.

– Tecnologias alternativas

Uma maneira de lidar com o problema é o desenvolvimento de variantes tecnológicas que não requerem gases potencialmente destruidores da camada de ozônio. Isso merece a busca de novas tecnologias em áreas como refrigeração, transporte, extintores, controle de pragas agrícolas e diversidade de 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 de modelo de desenvolvimento

É essencial implementar um modelo de desenvolvimento sustentável, que reduz a dependência de combustíveis fósseis e a geração de resíduos.

Referências

  1. Canan, P., Andersen, SO, 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 de esforços futuros para a mudança climática. Revista de Estudos e Ciências Ambientais.
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  3. Jasiński, M., Dors, M. e Mizeraczyk, J. (2009). Destruição de Freon HFC-134a usando uma fonte de plasma de microondas sem bico. Química do Plasma e Processamento do Plasma.
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  5. Ravishankara, AR, Daniel, JS e Portmann, RW (2009). Óxido nitroso (N2O): A substância dominante que destrói a camada de ozônio emitida no século XXI. Ciência.
  6. Sánchez-Vega, MV (2008) A camada de ozônio. Biocenose.
  7. Shevtsova-de Vargas, G. (1992). Processos heterogêneos na atmosfera da Terra e sua implicação na destruição da camada de ozônio. Revista de Química.

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