UNIVERSIDADE CÂNDIDO MENDES

INSTITUTO A VEZ DO MESTRE

A importância do planejamento energético e do

advento tecnológico na minimização do aquecimento

global

Autor:

Leandro Trinta de Farias

Orientadora:

Maria Esther de Araújo Oliveira

Rio de Janeiro

Setembro de 2010

ii

UNIVERSIDADE CÂNDIDO MENDES

INSTITUTO A VEZ DO MESTRE

A importância do planejamento energético e do

advento tecnológico na minimização do aquecimento

global

OBJETIVO:

Este trabalho tem por escopo dissertar acerca

do aquecimento global, suas causas e

conseqüências, com foco no setor energético, seus

efeitos prejudiciais e as alternativas que podem

equacionar este problema.

GESTÃO AMBIENTAL

Leandro Trinta de Farias

iii

AGRADECIMENTOS

A Deus, por todas as dádivas e bênçãos dadas em

minha vida, desde minha infância até os dias de

hoje.

À minha família, aos meus amigos e a todos que

participaram de alguma forma neste trabalho.

À ANP e, em especial, à Superintendência de

Biocombustíveis e de Qualidade de Produtos pelo

incentivo e oportunidade que me foram dados.

iv

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho, com amor:

A Deus, aos meus pais, à minha noiva, às nossas

famílias e aos amigos, pela amizade, colaboração,

força nas horas de dificuldades e carinho.

v

RESUMO

O presente trabalho visa expor o Aquecimento Global, suas causas e

consequências, e apresentar algumas medidas mitigatórias, com ênfase no

setor energético. Desde o século XIX, o homem tem emitido uma quantidade

significativa de dióxido em carbono na atmosfera, em virtude da queima de

combustíveis fósseis. Essa atitude irresponsável tem intensificado o efeito

estufa, um fenômeno natural de nosso planeta que é responsável pela

temperatura amena da Terra, e vem contribuindo para elevação da temperatura

média da superfície terrestre. Os impactos decorrentes dessa degradação

ambiental são preocupantes do ponto de vista social, ambiental, econômico e

ético e prejudicarão de forma significativa as gerações futuras. Pode-se citar

como tais impactos, o degelo das calotas polares, a elevação dos oceanos, a

perda de biodiversidade, a modificação das correntes marítimas, bem como

outras que caracterizarão um “novo mundo” febril. É imprescindível que a

humanidade repense sua forma de ver nosso planeta e inicie ações para

equacionar esta questão. É muito importante que governos e sociedade

atentem para a situação e busquem o desenvolvimento de matrizes

energéticas cada vez mais limpas, eficientes energeticamente e renováveis,

observando sempre os critérios de sustentabilidade. Ademais, vale ressaltar

que é preciso dar celeridade às atitudes mitigatórias descritas, uma vez que a

irreversibilidade da atual conjuntura pode estar próxima.

Palavras-chave: Aquecimento Global, Mudanças Climáticas, Efeito Estufa,

Dióxido de Carbono, Energia, Fontes Energéticas Limpas, Matriz Energética.

vi

METODOLOGIA

Com relação ao procedimento metodológico de elaboração desta

monografia, vale mencionar:

i. Em uma etapa inicial, foram definidas a composição dos tópicos e a

ordem com que os mesmos encontram-se dispostos, com o intuito de haver um

melhor entendimento por parte do leitor. Pretendeu-se abordar os referidos

tópicos na seguinte disposição:

§ Os principais conceitos pertinentes à questão do aquecimento global,

com o intuito de demonstrar por meio de registros antigos e

paleoclimatológicos as causas destas mudanças climáticas.

§ Os impactos globais evidenciados hoje e àqueles a serem observados

a curto, médio e longo prazos, bem como apresentar quais os estragos

mais significativos e prioritários.

§ A captura de carbono será tratada como uma das soluções aplicáveis à

redução do efeito estufa;

§ As fontes mais limpas de energia e o aumento na eficiência em

energética serão abordadas como possíveis soluções à emissão de

gases causadores do efeito estufa, indicando as vantagens e

desvantagens de seu uso.

ii. Um segundo passo consistiu na avaliação das informações obtidas nas

diversas fontes consultadas, com base na pertinência dos itens propostos

acima. Nesta etapa também foi realizada a distribuição do material encontrado

segundo a ordem proposta anteriormente;

iii. Em seguida, foi realizada a elaboração da monografia, por meio de

estudo e avaliação dos temas pertinentes e com base em informações

levantadas das referências bibliográficas.

vii

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ................................................................................................... 9

CAPÍTULO I

AQUECIMENTO GLOBAL: SURGE UMA NOVA TERRA ................................ 14

CAPÍTULO II

OS IMPACTOS DE UMA TERRA FEBRIL ........................................................ 65

CAPÍTULO III

A AURORA DAS NOVAS TECNOLOGIAS....................................................... 94

CONCLUSÃO ................................................................................................ 135

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 139

ÍNDICE ........................................................................................................... 146

ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................... 147

ÍNDICE DE TABELAS .................................................................................... 150

FOLHA DE AVALIAÇÃO ................................................................................ 151

viii

9

INTRODUÇÃO

Nas últimas décadas o homem tem constatado um fenômeno climático

responsável por diversas alterações em nosso planeta: a elevação da

temperatura dos mares e da atmosfera. Este acontecimento provoca mudanças

danosas e significativas, algumas até irreversíveis, nos mais variados

ambientes da complexa superfície terrestre, que, até o momento, corresponde

ao único local do universo capaz de abrigar vida. Seria o homem capaz de

mudar este cenário?

Este aquecimento global é descrito por muitos cientistas, com base em

medições realizadas em diversos pontos da Terra. Não há, aparentemente,

controvérsia na ciência acerca de sua existência. Entretanto, acerca de suas

causas, há duas principais linhas de pensamento bem distintas: a causa natural

e a causa antropogênica.

A primeira hipótese defende o aquecimento global como conseqüência de

fenômenos da natureza, os quais contemplam, por exemplo, a influência dos

ciclos de atividade solar na temperatura dos oceanos. Deste modo, como os

oceanos são os responsáveis pela regulação do clima de nosso planeta, a

elevação de temperatura verificada pela ciência ocorre. Conforme esta teoria,

após alguns anos, essa intensa atividade solar irá reduzir e, como resultado, a

temperatura dos oceanos e, consequentemente da atmosfera, irá decrescer.

A hipótese antropogência considera o aquecimento global como causa da

ação do homem sobre a natureza. Nesta, há o entendimento de que as

emissões de gases gerados pelas atividades humanas na atmosfera estariam

agravando o efeito estufa natural da Terra e, dessa forma, provocando o

aquecimento constatado. Diferentemente da anterior, esta teoria defende que,

se não houver medidas drásticas de mitigação das emissões gasosas, a

situação irá agravar nos próximos anos.

10

Entretanto, independente da causa, o homem tem emitido diariamente

uma grande quantidades de gases causadores de efeito estufa, em grande

parte proporcionada pela queima de combustíveis para geração de energia,

que, no mínimo, potencializam o aquecimento global, caso não seja esta a

causa.

Diante do exposto, este trabalho aborda como área de estudo os

impactos ambientais causados pela geração de energia e visa apresentar ao

leitor, como tema principal, o agravamento do efeito estufa como resultado da

emissão de carbono devido à utilização de fontes energéticas poluidoras e as

principais formas de mitigação.

Assim, diante do fato de que a produção de energia é um importante

contribuinte para a emissão de gases causadores de efeito estufa na atmosfera

e que, além disso, esta atividade é imprescindível para a sociedade moderna,

principalmente com o advento da tecnologia, fica a pergunta: É possível mitigar

o aquecimento da atmosfera sem prejudicar a geração de energia?

Com o intuito de responder esta pergunta, o mundo científico aliado ao

mercado de energia vem buscando novas tecnologias para, pelo menos,

minimizar a liberação desses gases poluentes na atmosfera e, dessa forma,

conter, ou reduzir, o aquecimento global.

Deste modo, a principal motivação para elaboração deste trabalho é

apresentar ao leitor a importância da redução do quantitativo de carbono

lançado na atmosfera. Esta ação poderá propiciar que as gerações futuras

sofram menos com os efeitos causados pelo aumento da temperatura prevista

para os próximos anos. Desses efeitos pode-se citar, por exemplo, a elevação

dos oceanos, a mudança das correntes marítimas, o aumento de áreas

desérticas, a extinção de espécies, a redução na produção de alimentos em um

mundo cada vez mais povoado, entre outras conseqüências dráticas.

Para atingir este objetivo, é essencial o desenvolvimento de uma matriz

energética mais eficiente, economicamente viável e que tenha maior

11

participação de fontes energéticas mais limpas, isto é, não-emissoras de gases

que contribuam para o efeito estufa.

Deste modo, no caso de ser verdadeira a teoria de aquecimento natural,

seria possível reduzir os impactos e, no caso de ser a causa antropogênica,

seria possível, até mesmo, retornar aos níveis anteriores de temperatura.

O principal escopo deste trabalho é dissertar acerca do aquecimento

global, suas causas e conseqüências, bem como as emissões de gases

causadores de efeito estufa, com foco no setor energético, seus efeitos

prejudiciais e as alternativas que podem equacionar este problema.

Adicionalmente, como objetivos específicos, citam-se:

§ Dissertar sobre o aquecimento global constatado pelos cientistas, onde

serão abordados os principais conceitos sobre o tema, sua evolução

histórica, suas causas, seus impactos ambientais, econômicos e

sociais, bem como as perspectivas futuras para o mesmo;

§ Informar sobre o contínuo uso das fontes fósseis na geração de

energia, desde a revolução industrial até os dias atuais, bem como

sobre a emissão de carbono decorrente de seu uso;

§ Comentar sobre as tecnologias referentes à captura do carbono gerado

pela queima das fontes fósseis, suas perspectivas, potencialidades e

limitações;

§ Identificar novas alternativas, mais limpas, para produção de energia,

indicando o bônus e o ônus de seus usos, bem como avaliar quão úteis

são estas na redução do efeito estufa.

Ademais, ao longo deste trabalho, serão levantadas hipóteses,

fundamentadas por meio da literatura estudada, que buscam explicar o

fenômeno, antecipar suas causas ou levantar soluções. Seguem elencadas

algumas dessas hipóteses:

i. Nos últimos anos, foi comprovado cientificamente que há uma elevação

na temperatura média verificada na superfície da Terra. Atualmente, os

12

cientistas consideram duas teorias para a causa do fenômeno: a natural e a

antropogênica.

§ A antropogência, defende que o aquecimento decorre do acúmulo de

gases poluidores na atmosfera, dentre estes o gás carbônico liberado

pela queima de combustíveis fósseis ao longo de 200 anos de

revolução industrial, que agrava o efeito estufa da Terra;

§ A teoria do aquecimento natural baseia-se no aumento das atividades

solares verificado nos últimos anos como causa da elevação na

temperatura dos oceanos e, conseqüentemente, da atmosfera.

ii. Embora seja poluente, a queima de fontes fósseis não pode ser

interrompida, visto que seria inviável economicamente e tecnologicamente sua

total substituição. Por isso, é verificada a necessidade de minimizar suas

emissões por meio de aumento da eficiência dos motores, fornos e outros

equipamentos que queima combustíveis fósseis, bem como da captura de

carbono nas grandes fontes fixas emissoras, de modo a impedir seu

lançamento na atmosfera;

iii. A disseminação de novas tecnologias não-emissoras de gases de

efeito estufa é de fundamental importância na mitigação do aquecimento da

atmosfera. Para isso, é necessário haver incentivos ao advento tecnológico e

investimentos para implantação das mesmas;

iv. Um planejamento energético com maior participação de fontes mais

limpas é uma ferramenta governamental de considerável importância na

redução da parcela poluente da matriz energética de um país.

Finalmente, é oportuno mencionar sobre a delimitação do estudo. O

espaço físico a ser estudado neste trabalho é em nível global, uma vez que os

impactos do aquecimento da atmosfera são de ordem global porque atinge

todos os países, independentemente de sua localização ou do quantitativo de

suas emissões.

13

A temporalidade deste trabalho abrange principalmente o presente,

embora em alguns momentos acontecimentos passados ou previsões futuras

são mencionadas.

14

CAPÍTULO I

AQUECIMENTO GLOBAL: SURGE UMA NOVA TERRA

Quando a Voyager I distanciou-se 6,4 bilhões de quilômetros da Terra,

sua lente voltou-se para o Sistema Solar e, em 14 de fevereiro de 1990,

fotografou a imagem que ficaria conhecida como “Um Pálido Ponto Azul”. Esta

foto, que foi selecionada como uma das dez melhores fotos espaciais de todos

os tempos, retrata nosso planeta como um pequeno ponto azul na imensidão

do Universo e motivou o renomado cientista Carl Sagan a dizer:

“Não há, talvez, melhor demonstração das tolas e vãs soberbas humanas

do que esta distante imagem do nosso miúdo mundo. Para mim, acentua a

nossa responsabilidade S para protegermos e acarinharmos o ponto azul

pálido, o único lar que tenhamos conhecido.”

Até hoje, essa imagem é considerada um dos símbolos da fragilidade

das condições naturais de nosso planeta frente aos impactos provocados pelo

ser humano. Tais condições podem sofrem grandes mudanças em decorrência

de atitudes irresponsáveis da nossa sociedade, as quais nossa civilização pode

não resistir. Essa imagem mostra que, apesar de imensa aos nossos olhos, a

Terra, aquele “pequeno pontinho”, é o único local conhecido em todo o

Universo passível de ser povoado pela humanidade e, por este e outros

motivos, deve ser respeitada e preservada.

Este ser humano (homo sapiens), que habita este planeta há pouco mais

de 100.000 anos (Smithsonian, 2010c), o que não é nada quando comparado à

idade geológica da Terra de 4,6 bilhões de anos (Smithsonian, 2010b), já

realizou muitas façanhas, desde a descoberta do fogo até o domínio da

Astronáutica.

Ao longo desta caminhada (Foley, 2010), a humanidade tem consumido

continuamente os recursos naturais, rejeitando, sem tratamento, seus resíduos

15

e mudando-se quando o local anterior não permite mais uma vida agradável.

Até a Idade Moderna, o impacto causado por este comportamento humano era,

até certo modo, passível de ser absorvido pela natureza. Nos séculos

subseqüentes, o mundo industrializou-se e, hoje, nos deparamos com um

crescimento exponencial (Miller, 2007) da população mundial, bem como um

consumo por habitante cada vez maior. Segundo Miller (2007), o uso do

“capital natural” nesta “Era Exponencial” se dá de forma não-sustentável e seus

efeitos resultantes, que são refletidos na natureza, poderão afetar as gerações

futuras.

Conforme relatado por Foley (2010), foi estabelecido um grande trabalho

de colaboração internacional que determinou dez “processos ambientais

básicos que, se ultrapassados, podem ameaçar a sustentabilidade da Terra”.

Dentre esses constam a perda de biodiversidade, o uso ineficiente da água, a

redução do ozônio estratosférico, a poluição química, a acidificação oceânica, a

mudança climática, entre outros. Em especial esses dois últimos, conforme o

estudo, são provocados pelo mesmo motivo: o aumento da concentração de

carbono (ou melhor, dióxido de carbono – CO2) na atmosfera.

A acidificação oceânica (Foley, 2010) ocorre devido à dissolução do CO2

na superfície dos oceanos sob a forma de ácido carbônico (H2CO3). Esta

solubilidade é proporcional à concentração desse gás na atmosfera e, como

esta vem aumentando continuamente, sua dissolução também aumenta.

Segundo informado na referência supracitada, o oceano possui um pH

(potencial hidrogeniônico) de aproximadamente 8,2, “mas os dados mostram

que esse valor já caiu para quase 8 e continua baixando”. Esta acidificação é

responsável pela redução da quantidade de aragonita (carbonato de cálcio),

que é um composto fundamental para a vida de muitos seres marinhos que a

utilizam para compor esqueletos, conchas e carapaças. Assim, pode haver um

enfraquecimento severo dos ecossistemas e das teias alimentares e provocar

perdas de biodiversidade.

A mudança climática, ou aquecimento global, consiste na elevação da

temperatura média na superfície da Terra, que tem sido registrada pela ciência.

16

Algumas fontes (Philipon, 2010; Foley, 2010; Crossette, 2009; Essick, 2009;

Lemonick, 2009; Arini, 2008; Miller, 2007; Rifkin, 2003) indicam que este evento

tem sido provocado pelo acúmulo de gases causadores de efeito estufa, como

o CO2, o CH4 (metano), entre outros, na atmosfera.

Entretanto, apesar de muitos cientistas serem favoráveis ao fato de que a

elevação da temperatura na superfície da Terra seja decorrente das emissões

de carbono realizadas pelo homem, ainda há controvérsias a respeito desta

teoria. Há aqueles (Veiga, 2008; Pinotti, 2007) que consideram a possibilidade

de a ocorrência de um fenômeno natural e não antropogênico. Um estudo mais

detalhado pode ser verificado na seqüência deste trabalho.

1.1. Efeito estufa natural

O cientista suíço Horace Benedict de Saussure (1740 – 1799) foi o

primeiro a observar (Proclima, 2010b) que o vidro é capaz de reter na forma de

calor a energia provinda dos raios solares. Ao dispor caixas com tampas de

vidro e um termômetro no centro, ele percebeu que a temperatura registrada no

interior era maior do que a externa, vide Figura 1.1.

Figura 1.1 – Instrumento montado por Horace Saussure: a) foto por Hesco (2010); b)

representação da incidência dos raios solares (desenho de Alliedsolar, 2010).

Espelho

Sol

Raio solar

Termômero

a) b)

17

O vidro é um material transparente e, assim, permite a passagem dos

raios solares. Ao entrar, esses raios são refletidos de volta para o exterior pelas

paredes internas da caixa. Entretanto, ao sair, uma parte dos raios

(principalmente os comprimentos menos energéticos, como a radiação

infravermelha) são refletidos de volta e absorvidos na forma de energia térmica.

Como o vidro é um bom isolante térmico, este calor gerado fica retido e permite

uma temperatura maior no interior. Este efeito pode ser aproveitado em lugares

frios quando se necessita manter uma temperatura adequada para o cultivo de

plantas tropicais, onde são utilizadas construções chamadas estufas.

Em 1824 (Proclima, 2010a) o cientista francês Jean-Baptiste Fourier

(1772 – 1837) publicou sua teoria sobre o “milagre” da manutenção da

temperatura da superfície da Terra em níveis passíveis da existência de vida.

Esta teoria indicou que caberia à atmosfera o papel de reter parte do calor

emitido pelo Sol, como uma “grande estufa”, e, dessa forma, sua superfície não

se torna fria como o espaço mesmo que seja durante à noite.

Em seguida, (Proclima, 2010a; Faleiros, 2009), o físico irlandês vitoriano

John Tyndall (1820 – 1893) revelou, em 1861, que alguns gases são capazes

de reter, na forma de calor, uma parte da radiação advinda do Sol, tal como o

vidro permite a manutenção da temperatura na estufa. Neste estudo, Tyndall

incidiu fontes de radiação infravermelha em um tubo de vidro preenchido por

diferentes concentrações de vapor de água e gás-de-carvão (mistura rica em

dióxido de carbono e metano). Foi verificado que a energia térmica dentro do

tubo aumentava junto com a concentração dos gases utilizados. A descoberta

de gases passíveis de reter calor do Sol foi considerada importante para

fundamentar as teorias do francês Jean-Baptiste Fourier sobre a manutenção

da temperatura da Terra. A publicação do estudo de Tyndall é considerada

como o marco inicial nos estudos do efeito estufa.

Após os estudos de Tyndall (AIP, 2009a; Costa, 2003), o cientista sueco

Svante Arrhenius (1859 - 1927) foi atraído pelo mistério da formação das eras

glaciais do passado. Qual o mecanismo que proporcionava à Terra a existência

de climas tão variados, amenos em alguns momentos e muito frios em outros.

18

Em 1896, Arrhenius determinou, após finalizar uma série de cálculos

trabalhosos, que, caso a concentração de dióxido de carbono da atmosfera

caísse pela metade, a temperatura média na Europa seria reduzida para 4 a 5

°C, ou seja, ocorreria uma nova idade do gelo. Porém, quais forças motrizes

seriam as responsáveis pela absorção deste gás? A explicação foi possível por

meio de seu amigo, o geólogo sueco Arvid Högbom (1857 - 1940), que realizou

um compilado das fontes emissoras e sumidouros deste gás, desde as

emissões vulcânicas até a absorção pelos oceanos.

Segundo Pinotti (2007), a manutenção da temperatura na superfície da

Terra é conseqüência de um complexo e dinâmico balanço de energia: a

energia advinda do Sol e do interior do planeta contra a perda decorrente da

diferença de temperatura entre a superfície e o espaço. A energia que o Sol

emite é sob a forma de radiação eletromagnética e a originada na própria Terra

é decorrente do decaimento radiativo natural de elementos radiativos, como o

Urânio, por exemplo, e da energia mecânica remanescente da formação do

planeta. Esta última pode ser verificada por meio do magma quente existente

abaixo da crosta terrestre e da deriva continental, a qual também é responsável

pela atividade vulcânica e terremotos.

Com relação ao aquecimento proporcionado pelo Sol, vale ressaltar que

este se mantém mais tempo na atmosfera mais inferior devido ao efeito estufa,

como mencionado anteriormente. A radiação emitida pelo Sol consegue

penetrar na atmosfera da Terra, por ser esta razoavelmente transparente, e

atinge os oceanos e continentes. Uma parte desta energia radiante é refletida

novamente para o espaço, o que torna a Terra ou os demais planetas visíveis,

e a outra é absorvida pela superfície na forma de calor. Este aquecimento da

superfície é retransmitido na direção do espaço na forma de radiação

eletromagnética infravermelha, porém uma certa quantidade de energia contida

nessa radiação é absorvida pelos gases causadores de efeito estufa e são re-

emitidos por esses com um comprimento de onda maior (menos energéticos,

de forma que são mais facilmente absorvidos) em todas as direções, inclusive

a superfície terrestre. Este último fluxo de energia radiante é o principal

19

responsável pela manutenção da temperatura. As Figuras 1.2 e 1.3

apresentam, respectivamente, uma comparação entre uma estufa e a Terra,

mostrando os fluxos de energia presentes na atmosfera.

Figura 1.2 – Esquema que retrata o

isolamento da energia térmica em estufas

de vidro, de forma que a temperatura de seu

interior permaneça suficientemente

agradável. Estufas como estas são

adotadas no cultivo de espécies tropicais

em regiões frias (Zugman e Martins, 2010).

Figura 1.3 – Representação dos fluxos de energia na atmosfera da Terra (Gazzoni e

Estevão, 2010). A figura representa os percentuais médios de emissão, transmissão e

absorção da energia radiante emitida pelo Sol (fluxos da esquerda) e da Terra (fluxos

da direita).

20

1.2. A atmosfera e os gases causadores de efeito estufa (Miller, 2007;

Pinotti, 2007)

A atmosfera da Terra é um dos pilares à manutenção da vida em nosso

planeta. De todos os planetas conhecidos pelo homem, este é o único que

possui oxigênio molecular. Esse gás formou-se entre 2 e 2,5 bilhões de anos

atrás, no Eon Proterozóico (Smithsonian, 2010b), quando os primitivos seres

unicelulares fotossintetizantes surgiram e consumiram o gás carbônico

existente na atmosfera até então liberando o oxigênio. À época, a presença

deste gás causou a primeira grande extinção registrada, uma vez que este

produto era nocivo a muitos dos seres existentes. Esse fato abriu espaço para

a evolução de uma nova forma de vida, os anaeróbios, que utilizavam o

oxigênio na respiração. Como o oxigênio é muito oxidante, fatalmente o mesmo

deixaria de compor a atmosfera, caso a renovação realizada pelos seres

fotossintetizantes deixa-se, por algum fortuito, de existir.

O oxigênio molecular, junto ao nitrogênio molecular, um gás inerte,

ocupam nada menos do que 99% em volume do ar que nos rodeia

(especificamente, 78% de nitrogênio e 21% de oxigênio). O restante é formado

por 0,01 a 4% de vapor de água, nos pólos frios e secos e nos trópicos quentes

e úmidos, respectivamente, e de outros gases, cujos teores são inferiores a 1%

em volume. Na Tabela 1.1 verifica-se a composição da atmosfera, em base

seca.

Tabela 1.1 – Composição da atmosfera terrestre, em base seca (Pinotti, 2007). Os

valores indicados referem-se aos valores pré-industriais.

Substância Concentração Unidade

Nitrogênio (N2) 78,08 % em volume

Oxigênio (O2) 20,95 % em volume

Argônio (Ar) 0,93 % em volume

Gás carbônico (CO2) 280 ppm (µL/L)

Neônio (Ne) 18,18 ppm (µL/L)

Hélio (He) 5,24 ppm (µL/L)

21

Substância Concentração Unidade

Metano (CH4) 0,7 ppm (µL/L)

Óxido nitroso (N2O) 0,3 ppm (µL/L)

Ozônio (O3) 0,04 (troposfera) e 12 (estratosfera) ppm (µL/L)

A composição da atmosfera modifica-se conforme a localidade. Pode-se

notar que o teor de água varia com a longitude, uma vez que os locais mais

frios são mais secos que os locais mais quentes. Além disso, tem-se o ozônio

que forma-se a partir do oxigênio molecular quando este é submetido às

radiações ultravioletas advindas do Sol e, por este motivo, concentra-se nas

camadas mais superiores da atmosfera, conforme a reação:

3 O2 + UV àààà 2 O3

Assim, além de possibilitar a respiração dos seres vivos, o oxigênio, por

meio da reação indicada, permite a absorção da radiação ultravioleta e protege

as camadas inferiores de seus efeitos nocivos. Tem-se, deste modo, outro

favorecimento da atmosfera à manutenção na vida na Terra.

Como já foi mencionado antes, o efeito estufa natural promove a

manutenção da temperatura na troposfera e favorece a existência de vida e

água líquida. Os dois principais gases causadores deste fenômeno são o gás

carbônico e o vapor de água. Ambos esses gases tem sua concentração

regulada por meio dos ciclos do cabono e hidrológico, respectivamente. Além

disso, o metano e o óxido nitroso também contribuem para o efeito estufa

natural.

Como foi descrito em 1.1, a absorção e emissão de radiação

infravermelha é fundamental para que o efeito estufa ocorra. A radiação

infravermelha é uma onda eletromagnética com comprimento de onda entre 1

µm e 1 mm (freqüência entre 400 THz a 300 GHz, respectivamente),

localizando-se entre o espectro da luz visível e as micro-ondas, vide Figura 1.4.

22

Figura 1.4 – Espectro eletromagnético (SBF, 2010).

A radiação infravermelha interage com a matéria modificando o nível

vibracional das ligações químicas. As moléculas são compostas de alguns

átomos presos entre si por ligações químicas. Tais ligações não são estáticas,

porém vibram como se fossem “molas”. Ao absorver um fóton (unidade

quântica de uma onda eletromagnética), uma dada ligação química entre dois

átomos aumenta a freqüência da vibração. Esta situação excitada (nome

utilizado para indicar um nível diferenciado de energia na física quântica) não é

tão estável e retorna ao estado original, emitindo, dentre outros, um novo fóton

de radiação infravermelha ou fornecendo energia cinética à molécula

(translação e/ou rotação). Esta maior movimentação das moléculas é percebida

pelos nossos sentidos como o aumento de temperatura.

Com relação à atmosfera, seus principais componentes, o oxigênio e o

nitrogênio (Ophardt, 2003) são praticamente transparentes à radiação

infravermelha (absorvendo na região de micro-ondas ou ultravioleta) e, por

isso, não influenciam no efeito estufa da atmosfera. Entretanto, os

mencionados anteriormente, absorvem radiação infravermelha e, apesar de

sua concentração tão reduzida, são consideráveis responsáveis pelo efeito

estufa. Na Figura 1.5 pode-se notar os espectros de absorção de alguns gases.

23

Figura 1.5 – Espectro de absorção de alguns gases (Takle e Seagrave, 2006).

Verifica-se que, dos gases apresentados, o oxigênio molecular é o único que

praticamente não absorve na região do infravermelho.

1.3. Os registros da atividade humana

O trabalho do cientista Svante Arrhenius de 1896, já mencionado

anteriormente, (Proclima, 2010a; Proclima, 2010b; AIP, 2009a; Costa, 2003) foi

muito importante para esclarecer informações importantes acerca do efeito

estufa natural da Terra. Adicionalmente, este permitiu levantar, pela primeira

vez, a possibilidade de que a temperatura média da Terra tivesse alguma

influência do carbono emitido pelo homem por meio da queima de combustíveis

fósseis. A ajuda do cientista Arvid Högbom, seu amigo e especialista no ciclo

do carbono, foi fundamental para o cálculo dos montantes de emissões de

dióxido de carbono por fontes industriais e veículos. Como resultado,

constatou-se que as atividades humanas eram equiparadas às emissões

naturais de gases causadores de efeito estufa.

À época (AIP, 2009a), entretanto, Arrhenius e Högbom estimaram que as

emissões de carbono antropogênico somente iriam impactar de forma

considerável na temperatura da Terra após 3.000 anos. Entretanto, os

Espectro de absorção para os principais gases causadores de efeito estufa na atmosfera da Terra

Comprimento de onda (micrometros)

A

bsor

tivid

ade

24

cientistas estavam considerando as taxas de emissão existentes em 1896.

Anos depois, em 1908, Arrhenius publicou um livro sobre o assunto e, como

neste ano as emissões eram maiores com relação a 1896, os cálculos foram

corrigidos para alguns séculos e não mais em milênios. Ainda assim (Costa,

2003), um eventual aquecimento global de origem humana seria algo muito

remoto e um assunto pouco atrativo.

Durante os anos seguintes (API 2009; Costa, 2003) o assunto foi pouco

considerado, uma vez que muitos cientistas consideravam que as

simplificações do sistema climático consideradas no estudo de Arrhenius e

Högbom foram simplistas demais e não refletiam a realidade. Uma mudança

climática tão intensa em uma escala de tempo humana não seria plausível.

Somente em 1938 (API, 2009) foi verificado um trabalho relevante acerca

do assunto, neste ano o engenheiro inglês especialista em tecnologia a vapor

Guy Stewart Callendar (1898 - 1964) estudou a velha idéia. Um apaixonado por

metereologia, Callendar compilou medições de temperaturas realizadas entre

1890 e 1935.

Desde a invenção do termômetro (AIp, 2009b), muitos amadores ou

profissionais registraram a temperatura de diversos pontos do mundo. Na

época de Callendar havia muitos dados a serem trabalhados, porém foi uma

tarefa dificultosa eliminar os dados considerados não-confiáveis e comparar os

resultados com características e condições climáticas semelhantes. Um dos

motivadores de Callendar foi, possivelmente, a suspeita que havia desde o final

do século XIX da ocorrência de um aquecimento. À época, as medições mais

confiáveis estavam localizadas no leste dos Estados Unidos e na Europa

Ocidental.

Callendar (AIP, 2009b) realizou um minucioso esforço para compor um

entendimento confiável da tendência do clima mundial e, ao final do estudo, ele

confirmou haver uma elevação das temperaturas médias anuais em torno de

0,5°C. Esses dados foram importantes para ressuscitar a velha teoria levantada

por Arrhenius, muitos anos antes, sobre o efeito estufa. A dificuldade maior do

25

estudo consistiu no fato de que havia muitos dados em muitas flutuações, de

forma que seria possível obter todos os tipos de tendências. Por este motivo,

muitos acreditavam que o clima estava confortavelmente uniforme.

Vide Figura 1.6 alguns gráficos obtidos por Callendar.

Figura 1.6 – Curvas de temperaturas anuais compiladas no trabalho de Guy Callendar

(AIP, 2003).

Além de trabalhar com as medições de temperatura (AIP, 2009a),

Callendar também levantou os dados de concentração de CO2 do mesmo

período e concluiu que estas também aumentaram. Este aumento, afirmou,

pode ter sido a causa do aquecimento verificado. Segundo suas estimativas,

poderia haver um aumento de 2°C na temperatura média da atmosfera caso a

concentração de CO2 duplicasse. Em referência à absorção dos oceanos, um

ponto de apoio importante para os que refutavam a teoria de Arrhenius, apesar

da enorme quantidade de água destes, somente sua superfície é importante na

absorção de CO2 e esta, devido aos elevados níveis emitidos, poderia saturar.

Essas explicações não convenceram totalmente a comunidade científica.

Os trabalhos de Callendar atraíram a atenção nas décadas de 1940 e

1950, apesar de muitos não terem dado crédito. Apesar desses trabalhos não

terem contribuído para provar o aquecimento global antropogênico, eles foram

26

fundamentais para reconsiderar a questão esquecida durante anos na

obscuridade.

Neste contexto, o cientista aunstríaco Hans Suess (AIP, 2009a) estudou a

madeira de árvores antigas. Segundo este estudo, publicado em 1955, as

camadas mais recentes dos troncos, eram pobres em carbono-14. Isso é um

indicativo de que a celulose tinha, nos últimos anos, sido formada por meio de

fotossíntese que utilizou gás carbônico com baixa quantidade deste isótopo de

carbono. Este isótopo do carbono compõe todos os organismos vivos de forma

constante, uma vez que a matéria viva é gradativamente regenerada.

Entretanto, em matéria orgânica antiga, com idade inferior a 50 mil anos, como

o caso dos combustíveis fósseis, sua presença não pode ser mais detectada

porque o carbono 14 decai completamente para sua forma mais estável, o

nitrogênio 14. Assim, o trabalho de Suess comprovou que o carbono da

atmosfera está menos rico em carbono 14, fato decorrente da quantidade de

carbono oriundo da queima de combustíveis fósseis, isentos de tal isótopo.

Contudo, ainda era preciso confirmar se o dióxido de carbono nas

camadas da atmosfera seria capaz de impactar a temperatura da Terra.

Somente determinações em cada ponto do espectro infravermelho e das

diversas camadas da atmosfera poderiam solucionar esta dúvida. Com o

advento da tecnologia dos computadores, tais cálculos puderam ser realizados.

Coube ao cientista canadense Gilbert Norman Plass (1920 - 2004) esta

descoberta em 1956. Segundo Plass, caso as emissões continuassem nos

níveis da década de 50, o aumento da temperatura na Terra seria de 1,1°C por

século.

Em 1957 (Costa, 2003) seria efetuada uma descoberta que impactaria a

comunidade científica acerca da concentração de dióxido de carbono na

atmosfera. O americano Roger Revelle e o austríaco Hans Suess, após

estudos realizados no Scripps Institution of Oceanography dos Estados Unidos,

publicaram na revista científica Tellus o trabalho entitulado como “Carbon

dioxide exchange between the atmosphere and ocean and the question of an

increasing atmospheric CO2 during past decades” (Tradução: Trasnferência de

27

dióxido de carbono entre a atmosfera e o oceano e o seu acúmulo na

atmosfera.), no qual foram apresentadas evidências convincentes do motivo

pelo qual os oceanos, apesar de sua capacidade 50 vezes maior de

armazenamento de CO2, não absorviam todo o carbono da atmosfera. A

absorção oceânica ocorre em um ritmo mais lento do que imaginado antes,

devido a ocorrência de um efeito natural retardador do processo. Logo, se o

gás carbônico não está sendo absorvido pelos oceanos, este está cumulando

na atmosfera.

Desde a comprovação de que a absorção oceânica do carbono

atmosférico é lenta (AIP, 2009a), a elevação do seu teor na atmosfera, como

sugerido por Callendar, era possível. Entretanto, ainda não havia metodologias

suficientemente precisas que medissem o dióxido de carbono na atmosfera.

Um grupo escandinavo estabeleceu estações de medição deste gás no norte

da Europa. Porém, devido ao excesso de ruído das análises, nada pode ser

definido. Era preciso análises em muitos locais e durante muitos anos e sem

ruído.

Este desafio foi assumido pelo cientista americano Charles David Keeling

(1928 - 2005) que procurou medir em seu laboratório na Califórnia (AIP, 2009a)

a concentração de CO2 na atmosfera sem ruído, no qual obteve sucesso. As

novas técnicas de infravermelho foram um dos fatores decisivos nesta tarefa.

A história de Keeling tem início (Scripps, 2010b) nos primeiros trabalhos

iniciais desenvolvidos por este. Com intuito de avaliar o equilíbrio entre o

carbonato das águas superficiais, o calcário e o CO2 atmosférico, foi

necessário o desenvolvimento de instrumentos precisos o suficiente para medir

a quantidade de gás carbônico extraído do ar. Devido às emissões industriais

de Passadena, Califórnia, onde era localizado seu laboratório, haviam

variações significativas nos resultados obtidos. Assim, foi preciso transferir seu

equipamento para Monterrey, onde, seus estudos indicaram resultados

interessantes. Foi demonstrado haver um padrão noturno com concentração de

CO2 maior do que durante o dia, muito provavelmente devido á respiração das

plantas.

28

Conforme Scripps (2010b), as medições realizadas em 1956 chamaram a

atenção de Roger Revelle do Scripps Institution of Oceanography que

contratou Keeling para efetuar medições de gás carbônico na atmosfera em

pontos estratégicos do mundo. O objetivo principal de Revelle (AIP, 2009a) era

estabelecer uma “linha de base” de CO2 para os demais valores ao redor do

mundo. Após 20 anos, novas medições seriam realizadas e, dessa forma,

poderia ser obtida a tão esperada comprovação do acumulo desse gás na

atmosfera. Os resultados de Keeling superaram estas expectativas, visto que,

por meio de seus instrumentos, pode ser realizada uma série de medições nos

dois pontos escolhidos: o topo do vulcão Mauna Loa (Havaí, no meio do

Oceano Pacífico) e em Pristine (Antartida). Como eram locais isolados das

principais fontes do mundo, foi proporcionada a obtenção de um nível de base

estável.

Em 1960, (Scripps, 2010b; AIP, 2009a) com apenas dois anos completos

de dados, o trabalho de Charles Keeling foi publicado na revista científica

Tellus com o título “The concentration and isotopic abundances of carbon

dioxide in the atmosphere” (Tradução: A concentração e abundância isotópica

de dióxido de carbono na atmosfera).

Neste trabalho pode ser verificada a descrição do chamado “respirar

sazonal da Terra”, que corresponde à variação cíclica anual que a

concentração de gás carbônico na atmosfera apresenta. Conforme palavras de

Keeling (Scripps, 2010b): “We were witnessing for the first time nature's

withdrawing CO2 from the air for plant growth during summer and returning it

each succeeding winter” (Tradução: Estávamos assistindo pela primeira vez a

retirada do CO2 do ar pelo crescimento das plantas durante o verão e

retornando durante o inverno).

Em outras palavras, após o inverno no Hemisfério Norte (dezembro a

março) os gases gerados pelo homem, devido ao uso mais intenso de

aquecedores, acumulam-se na atmosfera e as maiores concentrações são

verificadas. Após o verão no Hemisfério Norte (junho a setembro), entretanto,

com as temperaturas mais amenas, as plantas apresentam maior crescimento

29

e, por isso, absorvem mais carbono, promovendo o ponto mínimo de

concentração. Vale ressaltar que a influência do Hemisfério Norte sobrepõe a

do Hemisfério Sul, porque no primeiro situam-se cerca de 80% (Webciencia,

2008) das terras emersas do planeta e, dessa forma, a influência humana e

das plantas é maior. Vide Figura 1.7.

Figura 1.7 – Conforme Scripps (2010b), extraído de obra publicada por Charles

Keeling, mostrando os pontos de máximo e mínimo.

Este trabalho foi o primeiro de uma série de artigos publicados com base

nos resultados de um programa de medições dirigido por Keeling. As medições

continuaram, sem interrupção, desde a década de 1950 (Scripps, 2010a) até os

dias de hoje, estendendo-se por cinco décadas, e representa um dos mais

importantes registros geofísicos já levantados pelo homem. Este compilado é

chamado na comunidade científica como “Curva de Keeling”.

A “Curva de Keeling” (Figura 1.8) é considerado (Scripps, 2010a) um dos

ícones mais conhecidos que ilustra o impacto da humanidade sobre o planeta.

Em 1974 o observatório de Mauna Loa deixou de ser administrado pelo Scripps

Institution of Oceanography e ficou sob responsabilidade do National Oceanic

and Atmospheric Administration (NOAA, 2010), mais especificamente, dentro

do Programa Global de Monitoramento de Dióxido de Carbono deste órgão. A

cada ano os registros do observatório de Mauna Loa (responsável pela

Variação na concentração do dióxido de carbono no Hemisfério Norte.

30

composição da “Curva de Keeling”) anunciam um aumento nas concentrações

de dióxido de carbono na atmosfera.

Figura 1.8 – Mostra a “Curva de Keeling” (NOAA, 2010), indicando os períodos de

administração do SIO e do NOAA no observatório de Mauna Loa.

Quanto aos registros de temperatura desta época (AIP, 2009b), desde

1940 foi registrado que haveria um resfriamento do planeta. Como o aumento

na quantidade de CO2 na atmosfera já era reconhecido, bem como sua

capacidade de provocar efeito estufa, estas temperaturas mais baixas foram

um desafio. O climatologista americano John Murray Mitchell Jr (1928 - )

explicou este fato como sendo decorrente de atividades vulcânicas mais

intensas, as quais expeliam fuligem e bloqueavam parcialmente os raios

solares. Neste período os estudos passados que mostravam um aquecimento

foram questionados. Entretanto, alguns registros do Hemisfério Sul

continuaram registrando elevação na temperatura média. Esse resfriamento foi

uma arma muito forte para os céticos em relação ao efeito estufa defenderem

que o aquecimento evidenciado por Callendar e outros era somente fruto de

medições realizadas em centros urbanos, que promovem um certo

Mauna Loa média mensal de dióxido de carbono

31

aquecimento devido à absorção de calor efetuada pelo concreto, asfalto,

redução da cobertura vegetal, entre outros fatores.

Neste momento da história (AIP, 2009b), inúmeras estações ao redor do

mundo realizavam medições de temperatura. Os dados coletados eram muitos,

porém obtidos por diversos padrões diferentes e com muitos graus de

confiabilidade diferentes. A compilação desses dados era uma tarefa árdua. Na

década de 1980, destacam-se dois grupos, um americano e um inglês, que se

comprometeram em realizar esta tarefa e, com base nos dados mais

confiáveis, desenvolver trabalhos que permitissem determinar um perfil anual

da temperatura média da Terra nos últimos cem anos.

O grupo americano (AIP, 2009b) é sediado na cidade de Nova Iorque e

foi fundado pelo Goddard Institute for Space Studies (GISS) da National

Astronautic and Space Administration (NASA). Até hoje, este centro de

pesquisas é liderado por James Hansen (1941 - ). O primeiro relatório de dados

sobre temperatura global do GISS foi publicado em 1987 e seus números estão

baseados em um compilado de estações metereológicas entre os anos de

1880 e 1985. Vide Figura 1.9 os registros deste importante centro de

pesquisas.

32

Figura 1.9 – Registros de temperatura anual conforme dados do GISS (Hansen, 2010).

Nota-se um contínuo aquecimento.

O segundo grupo foi fundado pelo governo britânico e corresponde ao

British Government’s Climatic Research (CRU), o qual é localizado na

University of East Anglia (UEA). Liderado inicialmente por Hubert Lamb (1913 -

1997), também utilizou dados obtidos por meio de estações metereológicas

para elaborar seus registros de médias de temperatura, os quais se iniciam em

1860, 20 anos antes do americano. Vide Figura 1.10. o perfil anual de

temperatura média elaborado por este centro de pesquisas.

Índice de temperatura global (terra e oceano)

Média de 12 anos

33

Figura 1.10 – Registros de temperatura anual conforme dados do CRU-UEA (Jones,

2010).

Após as publicações destes grupos (AIP, 2009b), os registros de

temperatura tornavam-se cada vez mais importantes e os trabalhos de Nova

Iorque e East Anglia já não eram suficientes. Assim, novos centros de

pesquisas foram fundados para desenvolver novas curvas de temperatura

média global. Destaca-se, entre esses, os trabalhos do Natinal Climatic Data

Center (NCDC) do National Oceanographic and Atmospheric Administration

(NOAA) que reuniu e organizou os dados de registros militares acumulados

desde a década de 1940, bem como outros.

Os três grupos citados, são os responsáveis pelas principais compilações

de temperatura atmosférica da superfície da Terra (AIP, 2009b) e, apesar de

terem sido coletadas de forma completamente independente, apresentam a

mesma tendência de aquecimento a partir do século XIX. Esse é um fato muito

importante que dá mais credibilidade à ideia de que a temperatura de nosso

planeta está realmente se elevando a cada ano. Vide Figura 1.11 uma

sobreposição dos perfis anuais estabelecidos por estas entidades.

Alteração na temperatura global

34

Figura 1.11 – Perfil anual com as variações médias de temperaturas da atmosfera

(valores em graus Celsius) na superfície da Terra, determinadas por GISS, NCDC e

CRU (AIP, 2009b).

Segundo AIP (2009b), tais dados confirmam a ocorrência de um período

de resfriamento entre os anos de 1940 e 1950, porém curto quando comparado

o aquecimento evidenciado de 1910 até a atualidade. Pode-se ver, ainda, que

o trabalho publicado por Callendar, em 1938, coincide com um pico de máximo

anterior ao resfriamento iniciado em 1940. Os registros confirmam um

aquecimento de aproximadamente 1ºC desde 1850 (mais de 150 anos), o que

para alguns tem sido maior do que o que seria evidenciado no caso de uma

causa puramente natural.

Os resultados levantados por GISS, indicados por AIP (2009b), revelam

que o resfriamento da década de 1940 pode ter sido provocado não só por

poeira emitida por atividades vulcânicas, como também por um aumento nas

emissões antropogênicas de aerossóis de sulfato. Com o crescimento do

mundo após a Segunda Guerra, entretanto, as emissões de carbono voltaram a

se intensificar o aquecimento foi retomado.

35

Além das medições de superfície, também foram obtidas, desde 1979,

medições por meio de satélites em órbita da Terra, as quais correspondiam a

camadas superiores da atmosfera. Segundo AIP (2009b), essas medições

vieram a causar mais problemas do que soluções. Contrariando os cálculos de

modelos matemáticos da época, que esperavam um aquecimento também

nesta altitude, um arrefecimento foi registrado pelos satélites. Esta informação,

assim como o resfriamento da década de 1940, foi um ótimo argumento para

os céticos na existência de um efeito estufa e um desafio para o consenso

global de aquecimento. Em 1999 foi realizada uma revisão completa dos dados

adquiridos e, pelo resultado obtido, haviam alguns erros sistemáticos nas

medições dos satélites. Ao serem corrigidos esses erros, algum aquecimento

era verificado. Os modelos não estavam tão errados, porém o aquecimento

estava muito aquém do que estavam prevendo.

Os registros de temperatura e de concentração de dióxido de carbono na

atmosfera superficial da Terra no último século intensificaram o entendimento

do clima em nosso planeta, como também, foram responsáveis por uma maior

disseminação da ideia de aquecimento global decorrente das atividades

humanas no meio científico. Além desses, outras informações advindas da

Paleoclimatologia e da modelagem matemática completam o entendimento

humano de nosso planeta. Estes serão abordados nos próximos tópicos deste

capítulo.

1.4. Utilização da matemática para explicar o clima da Terra.

O advento computacional das últimas décadas foi fundamental para

resolver soluções matemáticas complexas, cuja resolução seria impossível com

as limitações humanas de cálculo. Esses benefícios podem ser verificados na

modelagem aplicada às mais diversas áreas da ciência, tais como a

fluidodinâmica, o estudo molecular, a termodinâmica, a cinética química, a

previsão do tempo, entre outros. A climatologia também foi beneficiada com

este desenvolvimento tecnológico.

36

Conforme descrito por Miller (2007), modelos matemáticos foram

desenvolvidos para simular computacionalmente as interações entre a luz do

Sol, as nuvens, os continentes, os oceanos, as correntes marítimas, as

camadas de gelo e a concentração de gases causadores ou redutores de efeito

estufa. Os efeitos passados são utilizados para compor tais modelos que são

utilizados para prever futuras alterações na temperatura média do planeta. O

sistema semelhante ao indicado na Figura 1.3 é o mais comum a ser

considerado na modelagem climática.

Conforme primeiramente explicado por Arrhenius em 1896 (Lemonick,

2009), ao queimar milhões de toneladas de combustíveis fósseise emitir seus

gases para a atmosfera, haverá um aquecimento. Apesar de ser transparente à

luz visível, o CO2 é opaco à radiação infravermelha e contribui para o

aquecimento do planeta. Entretanto, a relação Temperatura x Concentração de

CO2 na atmosfera não é tão linear. A Terra é um corpo com uma superfície de

diversas cores, contendo montanhas, oceanos, florestas, capas de gelo, entre

outros, e, por isso, não apresenta um aquecimento constante junto ao aumento

de emissões de carbono. Isso dificulta a previsão das mudanças climáticas.

O sistema geofísico terrestre é deveras complexo para uma previsão

matemática simples (Lemonick, 2009), sendo necessárias equações com

muitas variáveis, das quais umas dependem das outras. Os oceanos absorvem

calor e retardam o aquecimento da atmosfera, bem como aprisionam CO2. Os

seres fotossintetizantes (plantas e algas) aprisionam o gás carbônico, também,

porém liberam com a morte desses seres ou, em longo prazo, depositam-se no

solo continental ou oceânico permitindo a formação de calcário. Quanto mais

quente o planeta, maior será a evaporação oceânica e, a água liberada, pode

contribuir para absoção da radiação infravermelha ou bloquear parte dos raios

solares sob a forma de nuvens. Atividades vulcânicas expelem gases que

causam efeito estufa, porém também liberam partículas que, assim como as

nuvens, bloqueiam parte da radiação.

Deste modo, os resultados obtidos pelos cálculos matemáticos não são

exatos. Eles apresentam erros, pois necessitam contemplar todos os cenários

37

possíveis. Assim, das respostas obtidas, são mais importantes as classificadas

como (Miller, 2007): as muito prováveis (com probabilidade maior do que 90%)

e as prováveis (com probabilidade entre 66% a 90%). As menos prováveis são

desconsideradas.

Após 1988 (Miller, 2007), o ano de maior temperatura média registrada na

década de 1980, vide Figura 1.11, muita preocupação acerca da contribuição

humana no aquecimento global foi verificada. À época, alguns cientistas

assumiram publicamente, inclusive, que estávamos à beira de um alerta global

com efeitos ecológicos e econômicos desastrosos. Em parte, essas

preocupações foram motivadas pelos modelos climáticos simulados por

computador. Porém, seriam esses modelos confiáveis?

Segundo Riebeek (2005), os dados advindos da Paleoclimatologia (vide

tópico 1.5) são cada vez mais completos e permitem um entendimento maior

das variações climáticas, de modo a possibilitar previsões futuras mais

precisas. No GISS encontra-se um moderno datacenter, que ocupa um prédio

inteiro, destinado a calcular como as alterações nos continentes, oceanos e

atmosfera afetam o clima. No interior destes computadores roda o mais

sofisticado modelo tridimensional da Terra que conta com 65.000 volumes de

controle e requer mais de 80 milhões de cálculo por hora.

Entretanto, apesar de tanta tecnologia e o desenvolvimento de modelos

capazes de representar com maior exatidão possível o clima da Terra, testes

mais rigorosos eram necessários (Miller, 2007). A erupção do Monte Pinatubo

em 1991 permitiu uma excelente chance para confrontar os dados simulados

com os reais. Nesta erupção uma quantidade de dióxido de enxofre e cinzas a

uma altura 35 km (estratosfera) acumulando na atmosfera e bloqueando a

radiação solar que atinge a superfície de nosso planeta. Em 1991, o cientista

James Hansen, da NASA, previu, por meio de simulação computacional no

datacenter do GISS, que o clima da Terra ficaria mais frio 0,5ºC por 15 meses.

Suas previsões, conforme Miller (2007), estavam corretas. O resultado positivo

desta simulação foi fundamental para que o meio científico tivesse maior

credibilidade acerca destas modelagens, bem como também o meio político.

38

Vide Figura 1.12 a simulação computacional de Hansen que descreve a

trajetória das cinzas do monte Pinatubo. Na Figura 1.13, pode-se verificar a

semelhança entre os resultados obtidos por meio da simulação e reais.

Figura 1.12 – Esta simulação computacional (NASA, 2003) mostra a dispersão das

cinzas do Monte Pinatubo na atmosfera (da esquerda para a direita e de cima para

baixo). Cor vermelha indica altitude elevada e cor azul indica altitude mais baixa.

39

Figura 1.13 – Curvas referente (Riebeek, 2005) às variações de temperatura e coluna

de vapor de água: observadas (azul) e calculadas por simulação (vermelho).

O Modelo de Hansen, bem como outros modelos, há o indicativo de que o

aumento mais provável de temperatura neste século ficará entre 2,5ºC e 3,5 ºC

(Miller, 2007).

Segundo AIP (2009b), modelagens de computador mais sofisticadas

indicam que o padrão observado atualmente para o aquecimento global é mais

propício a um aumento no efeito estufa decorrente do acúmulo de gases na

atmosfera do que se fosse causado por fontes externas, por exemplo,

variações na atividade solar. Como dito na referência “é provável que estas

mudanças seja causadas parcialmente por uma atividade humana, apesar de

que as incertezas permanecerem”. Em um relatório de 1995, sob

responsabilidade do cientista Benjamin Santer (1955 -) do Lawrence Livermore

Laboratory, havia sido encontrada a “impressão digital” que confirma a

existência do efeito estufa. Esse trabalho foi muito criticado por céticos.

Entretanto, em 2006, com o desenvolvimento de modelos computacionais mais

precisos, este julgamento foi confirmado, uma vez que as modelagens

Ano

Variação de Temperatura (ºC)

Variação de coluna de vapor de água (ºC)

40

indicaram que havia apenas 5% de chances de o aquecimento globar ser

decorrente de outras atividades que não a humana. Este ficou conhecido como

o Modelo de Santer.

1.5. Paleoclimatologia: resgate do passado da Terra (Riebeek, 2005).

O primeiro homem que levantou a hipótese de que no passado a

paisagem europeia era coberta de grandes geleiras não foi um cientista. Seu

nome era Jean Pierre Perraudin (1767 - 1858) e sua teoria decorreu da

observação de formações rochosas existentes ao redor de sua casa, localizada

nos Alpes Suiços. A ideia anterior defendia que tais formações eram

decorrentes da água do grande dilúvio, porém Perraudin não estava

convencido desta explicação. A água não carrega rochas tão pesadas em

distâncias tão longas, mas o gelo poderia.

Em 1815, Perraudin apresentou sua teoria ao meio científico e, a

princípio, as mesmas não foram bem aceitas. Todavia, com o tempo, alguns

cientistas começaram a estudar as marcas deixadas por erosão na região

descrita por Perraudin. Foi Louis Agassiz quem descreveu, em 1837, a primeira

teoria sobre o assunto baseada em princípios científicos e denominou como

“Era do Gelo” esses períodos da história natural da Terra em que grandes

geleiras estenderam-se do Polo Norte para cobrir Europa e América do Norte.

Coube a Agassiz levantar evidências científicas acerca da ocorrência de

glaciações e instigou a imaginação do público sobre a existência de uma “Terra

Gelada”. Apesar disso, esta teoria somente foi aceita plenamente após 1870.

A existência de Eras do Gelo foi a primeira prova de que o clima da Terra

pode mudar bruscamente ao longo de milênios. Entretanto, as causas do início

e do fim destes períodos ainda era uma incógnita. A teoria de Arrhenius, com

auxílio de seu amigo Högbom especialista no ciclo de carbono (vide 1.3), que

uma Era Glacial era decorrente de níveis baixos de dióxido de carbono na

atmosfera devido a reduzida capacidade da atmosfera, neste caso, de reter o

calor advindo do Sol. Em contrapartida, um acúmulo das emissões naturais

deste gás provocaria um período de aquecimento que reduziria as geleiras

41

existentes no período glacial. Por meio desta teoria, Arrhenius foi o primeiro a

dizer que o homem, com suas emissões devido à queima de combustíveis

fósseis, causariam uma “Era de Calor”. Assim, seria a humanidade responsável

pelo aquecimento global? Ou, conseguiremos resistir às adversidades

climáticas? Essas perguntas tem levado os cientistas a desenvolver um campo

inteiramente novo da ciência: a Paleoclimatologia.

A Paleoclimatologia consiste no estudo do clima da Terra em períodos

passados, inclusive anteriores à “Aurora do Homem”. A palavra é derivada do

grego “paleo-” que significa “antigo” e o termo clima (NOAA, 2009b). A

esperança da ciência é entender o que motivou as glaciações e aquecimentos

do passado e, com isso, entender o futuro.

Como não havia termômetros antes do século XIX, o resgate das

informações necessárias não é simples. Em um passado não tão distante,

onde se é possível recorrer aos registros históricos, evidências como secas,

epidemias, anos de ótima colheita, frio intenso, entre outros, são utilizadas para

obter uma estimativa. Um passado mais distante, entretanto, é necessário

utilizar “impressões digitais” naturais para descrever tais períodos. É comum

utilizar vales secos de rios em desertos, fósseis aquáticos em terrenos secos,

estruturas especiais físicas ou químicas na crosta terrestre, nível dos oceanos

passados verificados por meio de sísmica, entre muitos outros meios, os quais

são descritos na sequência.

a) Registros na superfície dos continentes: por serem mais evidentes,

os primeiros registros de mudança climática no passado vem da própria terra.

A própria teoria de Perraucin e Agassiz nasceu de uma análise das marcas

deixadas pela erosão causada pelo gelo durante a última glaciação. Outro caso

muito comum é a existência de um solo amarelado no Hemisfério Norte, vide

Figura 1.14, o qual pode ter se originado do pó formado sob a pressão de

deslocamento das grandes geleiras. Há evidencias deste tipo de solo originado

em diversos períodos do passado, o que mostra ter havido uma série de

glaciações e não somente um evento isolado.

42

Figura 1.14 – Depósitos compostos por fina poeira amarela provavelmente produzida

devido ao atrito das geleiras de um período glacial com o solo. Este tipo é muito

comum no Hemisfério Norte.

Outra evidência interessante, decorre de algumas cavernas localizadas

no subsolo de grandes desertos dos Estados Unidos. Nestas é verificada a

formação de diversas estalagmites e estalactites. Apesar de tais formações

serem muito comuns em cavernas, sua formação em grande quantidade abaixo

de desertos é pouco comum. Isso porque sua formação depende de solos

úmidos decorrentes de regiões com pluviosidade relativamente constante, o

que não acontece em desertos. Logo, esta é uma evidência de que no passado

os desertos não faziam parte da paisagem norte americana e, portanto, o clima

era menos seco. Além disso, vale ressaltar que o crescimento destas

formações se dá por meio da formação de camadas, vide Figura 1.15, que

gradativamente depositam-se na sua superfície. Quanto maior a umidade do

solo superior à caverna, maios rápida o crescimento destas formas. Os

cientistas realizam a datação destas camadas por meio de radioisótopos de

Urânio-Tório e utilizam a largura das camadas para determinar a umidade

daquele período, vide Figura 1.16.

43

Figura 1.15 – Detalhe de uma estalagmite

mostrando uma sequencia de camadas utilizadas

para datar o tempo.

Figura 1.16 – Análise Paleoclimatológica do crescimento de estalagmites e estalactites

para revelar o perfil de chuvas de anos atrás. Este gráfico mostra a largura das

camadas de crescimento de uma formação com aproximadamente 450 anos.

b) Registros no fundo dos oceanos: as correntes marítimas carreiam

por todos os oceanos e mares uma enorme quantidade de sedimentos

oriundos de continentes, os quais são trazidos pelo vento, leitos de rios, erosão

da costa marítima, entre outras fontes. Assim, dia após dias um novo material

deposita-se na superfície do solo marítimo e camadas com antiguidades

diferentes são formadas. Quanto mais profundo, mais antigo é o depósito, que

pode ter meses, anos, séculos, milênios de vida. Deste modo, ao perfurar o

solo marinho com sondas de perfuração científicas, de forma semelhante às

perfurações petrolíferas, vide Figura 1.17, para coletar amostras do solo que

presenciaram eras passadas e traze-las à superfície para análise. Os cientistas

utilizam estas amostras para obter informações úteis que permitem determinar

o clima passado.

Anos atrás (aproximado)

44

Figura 1.17 – O navio JOIDES Resolution cruza os oceanos coletando amostras de

solo oceânico ao redor do mundo. Sua capacidade de perfuração é de poços com

2.000 m abaixo de lâminas d’água de 8.000 m.

As amostras destas camadas profundas contêm microfósseis da vida

marinha do passado. Estes permitem determinar quais as condições

climatológicas de uma dada região dos oceanos e mares da época em que

eram vivos. Ocorre que a ciência detém conhecimento de quais espécies são

comuns em determinados climas, ou seja, águas mornas, águas frias, entre

outras condições.

Os sedimentos também permitem uma avaliação bastante importante

pela ciência. A partir destes pode-se determinar a existência da foz de um

grande rio (como a foz do Rio Amazonas ou do Rio Gangues), o carreamento

pelo vento de areia de desertos (hoje, as areias do Deserto do Saara são

carreadas pelos ventos e depositam-se no Mar Mediterâneo) ou conhecer de

qual continente foi originado o depósito e, dessa forma, determinar a direção

das correntes marítimas e ventos. Vide Figura 1.18 o perfil de anomalia na

temperatura, comparada às temperaturas atuais, no período da última

glaciação.

45

Figura 1.18 – Mapa da temperatura dos oceanos durante o último período glacial

baseado na análise de amostras do subsolo oceânico. Este mapa mostra a diferença

de temperatura entre agora e o passado. Nota-se que na Era do Gelo, o Atlântico

Norte era o local mais frio, o que evidencia redução drástica da corrente do Golfo.

c) Registros enterrados no gelo: de forma similar ao solo oceânico, a

superfície de gelo contido nos Polos Norte e Sul, bem como sobre grandes

montanhas de gelo eterno, renova-se a cada dia. As camadas mais antigas são

sobrepostas pelas mais novas e tendem a afundar por meio do peso das

camadas superiores. Assim, perfurações verticais nestas camadas revelam

gelo depositado a até milhares de anos no passado. Quanto mais profunda a

camada, mais antigo é o depósito. Um verdadeiro testemunho de tempos idos.

Este tipo de pesquisa é antigo (os primeiros poços são do final da década

de 1960) e já foi realizado no gelo do Ártico (Groelândia e Alasca) e Antártico.

Por ser mais profundo e antigo, o continente Antártico permite a obtenção de

registros de muitos anos passados (750.000 anos atrás contra 110.000 anos

atrás). Além dos Polos, as neves eternas da Cordilheira dos Andes (América do

Sul), do Monte Kilimanjaro (África) e do Himalaia (Ásia) também já foram

exploradas. Na Figura 1.19 observa-se algumas fotos da extração das

amostras de gelo de uma expedição na Groelândia. Pode ser observado a

sonda de perfuração, a retirada da amostra e o acampamento dos cientistas.

Anomalia na temperatura dos oceanos (ºC)

46

Figura 1.19 – Mostra algumas fotos sobre a perfuração do gelo da Groelândia, as

amostras de gelo e o acampamento da equipe.

Para determinar o clima passado, os cientistas utilizam brocas especiais,

utilizada para perfurar um longo poço até a profundidade desejada e coletar

amostras para trazer à superfície, vide Figuras 1.20 e 1.22. A análise destes

testemunhos de gelo são as melhores ferramentas dos cientistas para

conhecer o clima da Terra no passado. Por meio destes, é possível determinar,

entre outras informações, a temperatura média anual da superfície, a

composição atmosférica (concentração de nitrogênio, oxigênio, dióxido de

47

carbono e outros gases), a precipitação média e a atividade vulcânica por meio

da quantidade de cinzas. De todas essas informações, as principais são o perfil

de temperatura e de concentração de CO2 de anos atrás. A concentração de

gás carbônico é obtida por meio de células no gelo, vide Figura 1.21, que

aprisionam o ar atmosférico na época em que a camada encontrava-se na

superfície e funcionam como registros fósseis da atmosfera passada. No caso

da temperatura, por outro lado, esta pode ser obtida por meio da quantificação

da razão dos isótopos leve e pesado de oxigênio das moléculas de água do

gelo.

Figura 1.20 – O aumento gradual do peso das camadas superiores comprime a neve

em gelo e esta pressão aumenta junto com a profundidade. Na figura observa-se a

foto de três testemunhos de profundidades diferentes: a 53054 metros a neve é

comprimida a cristais granulares (topo); a 1,8 km a compactação do gelo é maior

(meio) e a 3 km o gelo mistura-se a rochas e areia colorindo o testemunho (baixo).

Figura 1.21 – Células de ar atmosférico idêntico

ao da época em que foi soterrado pelo gelo.

Tornam-se verdadeiros testemunhos da

atmosfera passada, de onde pode-se extrair

concentração de CO2 e outros gases (NASA,

2010).

48

Figura 1.22 – Cientistas medem a temperatura da capa de gelo polar utilizando um

termômetro convencional dentro do poço perfurado. Como um isolante térmico, o gelo

preserva, de forma grosseira, a temperatura da época em que a camada foi

acumulada. O calor proveniente de profundidades maiores do que 1.500 metros há um

aquecimento proveniente do contato com o solo. Este perfil ajuda a calibrar a medição

de temperatura utilizando isótopos de oxigênio.

O oxigênio é uma das mais importantes peças na descoberta do passado

climático da Terra. São dois os isótopos mais comum do elemento oxigênio: o

oxigênio-16 (com 8 prótons e 8 neutrons), o mais comum isótopo da natureza,

e o oxigênio-16 (com 8 prótons e 10 neutrons). A razão entre a quantidade dos

dois isótopos no oxigênio que compõe a molécula de água (H2O) varia com o

clima da Terra, vide Figura 1.23. A determinação desta razão nos sedimento

marinhos, amostras de gelo ou fósseis mostra diferenças com relação a uma

razão padrão adotada pelos cientistas (água oceânica a uma profundidade

entre 200 e 300 m).

Temperatura média moderna

Pequena idade do gelo

Interglacial

Era do gelo

Aquecimento do solo

Temperatura média (ºC)

49

Figura 1.23 – A concentração de 18O decresce com a temperatura. O gráfico mostra a

diferença na concentração de 18O na precipitação anual comparada com a média

anual de temperatura de cada localidade. Nos Polos a diferença de percentual chega a

- 5%.

Os processos naturais existentes na Terra contribuem para uma variação

na razão entre as quantidades de água composta pelos dois isótopos de

oxigênio. A água formada por oxigênio-16, por ser mais leve, possui uma taxa

de evaporação maior do que a água com oxigênio-18, mais pesada, e, deste

modo, nas regiões equatoriais, onde há maior evaporação, o oceano é mais

rico em água com oxigênio-18 e o ar em água com oxigênio-16. Conforme o

mesmo princípio, a água com oxigênio-18 condensa mais facilmente por ser

mais pesada. Assim, como o ar, ao longo do seu movimento em direção aos

Polos motivada pelas convecções naturais da Terra, tende a resfriar e, dessa

forma, perder unidade na forma de precipitações, torna-se mais rico em água

50

com oxigênio-16 quando chega ao seu destino final. Isso porque, a água com

oxigênio-18, por possuir uma taxa de condensação maior, fica nestas

precipitações que ocorrem pelo caminho. Deste modo, como o ar que chega

aos Polos e está rico em água com oxigênio-16 produz neve, o gelo polar é rico

nesta forma leve de oxigênio. Vide Figura 1.24 um esquema deste fenômeno.

Figura 1.24 – Identifica a perda gradual de 18O por meio do movimento do ar do

Equador aos Polos. A figura encontra-se como extraída da fonte, em inglês.

Durante Eras do Gelo, temperaturas mais amenas estende-se até o

Equador e as precipitações ricas em água com oxigênio-18 ocorrem em mais

baixas latitudes. Por isso, os oceanos ficam muito mais concentrados em água

com oxigênio-18 comparado ao padrão universal e os Polos, ao contrário, ficam

mais pobres de água com este isótopo mais pesado do oxigênio comparado a

condições climáticas mais amenas. Assim, uma concentração maior de

oxigênio-18 nos sedimentos oceânicos e menores no gelo polar, comparado

aos valores atuais, nos dá o indicativo de uma Era Glacial. De forma similar, há

indicação de um período de degelo.

Deste modo, a Paleoclimatologia utiliza a razão entre os isótopos de

oxigênio contido em água presa nas geleiras para estabelecer um perfil de

51

temperatura de milhares e milhões de anos atrás. Neste ponto, somente as

geleiras polares são eficientes, uma vez que as geleiras de montanhas de

neves eternas não resultam em resultados muito precisos.

Outra forma de medir a razão entre os isótopos de oxigênio são os

fósseis de conchas, corais e pequenos animais e plantas marinhas. Estes são

tipicamente compostos de carbonato de cálcio (CaCO3) ou sílica (SiO2).

Quando estes seres estão vivos eles renovam os constituintes de seu corpo

com os componentes encontrados na água do mar. Assim, sua constituição de

oxigênio-16 e oxigênio-18 será similar à do mar. Este fato também pode ser

utilizado pelos paleclimatologistas para definir o clima da Terra no passado,

vide Figura 1.25.

Figura 1.25 – Crescimento anula de recifes de coral podem ser utilizados para

determinar o perfil de temperatura dos oceanos ao longo dos anos.

d) Registros nas árvores e nos corais: diferentemente dos registros nas

rochas, solo oceânico e gelo, que permitem determinar mudanças climáticas de

longo prazo, os registros encontrados nos anéis de caules de árvores e nos

recifes de corais permitem avaliar mudanças climáticas de curto prazo.

Em 1890, Andrew Ellicott Douglass (1867 - 1962), um astrônomo do

Observatório Loweel do Arizona, tentou entender como os ciclos solares

afetavam o crescimento das plantas. Em sua pesquisa, ele descobriu que a

Ano

52

largura dos anéis nos caules de pinheiros, vide Figura 1.26, depende da

quantidade de chuvas. Douglass conseguiu determinar um calendário de

chuvas desde 700 d.C. até os dias de hoje, por meio destes anéis. Na década

de 1950, outro astrônomo chamado Edmund Schulman (1908 - 1958),

continuou a pesquisa de Douglass, porém utilizando pinheiros Britlecone para

levantar um calendário mais antigo que o de seu sucessor. Como resultado, foi

obtido um registro da pluviosidade desde 6.000 a.C, vide Figura 1.27, até hoje.

Atualmente, há estudos europeus que retrocedem até 9.000 a.C. o clima na

Europa.

Figura 1.26 – A variação na largura dos anéis do caule de um pinheiro Bristelcone

corresponde à mudança anual de temperatura e pluviosidade.

Figura 1.27 – Variação da pluviosidade na Califórnia meridional, obtida por meio dos

anéis de pinheiros Bristelcone.

Nas colinas brancas da Califórnia meridional vivem os seres vivos mais

antigos conhecidos pelo homem, os chamados pinheiros Bristlecone, Figura

1.28. Estes são árvores de caule retorcido de clima seco cujas árvores mais

anciãs brotaram a 4.700 anos atrás, ou seja, quando a civilização grega estava

Ano

média do século XX

53

começando a se estabelecer e os egípcios começaram a erguer as magníficas

Pirâmides de Gizé. O solo ao redor destas árvores é descoberto de gramíneas

ou outras pequenas plantas devido às condições adversas da região. Há

carência de qualquer outra forma de vida, o que permite a estas árvores

viverem isoladas por muitos e muitos anos. Os caules destas árvores, como de

muitas outras, apresentam anéis quando cortados seccionalmente. Cada anel

representa um ano de vida da árvore e dá aos cientistas ideia das condições

climáticas em várias ocasiões.

Figura 1.28 – Pinheiros Bristelcone da Califórnia meridional, os seres vivos mais

antigos do mundo.

Das profundidades oceânicas até as árvores terrestres, passando pelo

gelo e pelas formações rochosas, a Paleoclimatologia revela as mudanças

climáticas que causaram cicatrizes em nosso planeta. Por meio desta ciência,

os quebra-cabeças do passado climático da Terra começam a ser desvendado.

Cabe aos cientistas explicar as evidências encontradas e convertê-las em

informações de quando e como as mudanças climáticas ocorreram.

A importância da paleocilmatologia vai além do conhecimento do clima no

passado. Ela nos dá ferramentas necessárias para prever (NOAA, 2009B)

alterações no sistema climático futuro. As medições instrumentais de

temperatura revelam um aumento na temperatura média da Terra de 0,5 ºC de

54

1890 até o presente. Entretanto, este registro já seria muito recente se

compararmos a história do homem na Terra, quanto mais com relação à

história da Terra. Por meio das medições instrumentais, fica impossível

determinar se este aquecimento decorre das atividades humanas ou é

decorrente de fenômenos naturais. A Paleoclimatologia amplia este

conhecimento para centenas ou milhares de anos no passado e permite uma

análise muito maior do que apenas 140 anos.

A causa do aquecimento global evidenciado nos últimos anos ainda é

uma controvérsia (NOAA, 2009B). Alguns cientistas defendem que tratar-se de

um agravamento do efeito-estufa decorrente das atividades humanas. Outros,

todavia, tem sugerido fatores naturais como a causa deste aquecimento, tais

como atividade vulcânica e um aumento na atividade solar. A

Paleoclimatoloogia permite estudar as variações climáticas do passado,

quando o homem ainda não influenciava na natureza, e, dessa forma, permite

que a ciência tente entender o mecanismo que aquece a Terra hoje.

1.6. Evolução do clima na Terra.

Variações do clima do planeta são mais comuns do que pensava-se em

tempos atrás (Miller, 2007). Em grande parte da idade da Terra (4,7 bilhões de

anos) houveram modificações devido às atividades vulcânicas, intensificação

das atividades solares, deriva dos continentes, choque com grandes meteoros,

entre outros fatores.

Só nos últimos 900 mil anos (Miller, 2007), inúmeros períodos de

aquecimento e resfriamento foram verificados na atmosfera superficial da

Terra. Em cada Era Glacial, a cobertura de gelo dos Polos estendeu-se por

grande parte da superfície terrestre durante aproximadamente 100 mil anos.A

humanidade, entretanto, tem tido sorte, uma vez que nos últimos 12 mil anos (o

que engloba todo o período de domínio da agricultura pelo homem) nosso

planeta passou por um período de estabilidade na temperatura muito favorável

aos seres vivos.

55

Entretanto, em virtude de diversas publicações científicas, citadas neste

trabalho, foi constatado no século XX que nosso planeta estaria passando por

um período de mudanças climáticas e que a concentração de gases

causadores de efeito estufa, potenciais causadores de aquecimento, estaria

acumulando na atmosfera devido às ações humanas.

Conforme Figura 1.11 (tópico 1.3) apresenta-se o perfil de variação da

temperatura média na superfície da Terra no Hemisfério Norte nos últimos 140

anos, obtido por intermédio de medições instrumentais em três importantes

centro de pesquisas do clima: CRU, GISS e NCDC. Tais registros revelam um

aquecimento de aproximadamente 1ºC desde o início das medições.

Adicionalmente, ao verificar a Figura 1.8 (do mesmo tópico), constata-se que a

concentração de CO2 vem aumentando gradativamente nos últimos 50 anos de

registro pela “Curva de Keeling”.

Estas informações levantadas foram importantes no estabelecimento de

movimentos recentes da sociedade científica e política para entender e, se

possível, mitigar o aquecimento global. Um movimento importante chamado

Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) foi formado em

1988 pela Organização Mundial de Metereologia (Miller, 2007) “para

documentar as mudanças climáticas do passado e fazer projeções de

mudanças futuras”. Sua criação decorreu da percepção de que a ação humana

poderia estar influenciando de forma significativa o clima do nosso planeta e,

por isso, um acompanhamento era necessário. Atualmente, esta entidade

contempla opinião de mais de 2 mil especialistas de diversos países e promove

avaliações regulares sobre as mudanças climáticas publicadas na forma de

pareceres técnicos e relatórios. O primeiro Relatório de Avaliação sobre o Meio

Ambiente (Assessment Report) foi publicado em 1990 e reuniu argumentos em

favor da criação de uma Conferência Internacional para que o tema fosse

amplamente debatido.

Conforme IPCC (2007), a temperatura superficial média mundial

aumentou 0,76 ºC entre 1850 a 2005 (155 anos). Desses, o maior aquecimento

(0,74 ºC) foram registrados entre 1906 a 2005, ou seja, os últimos 100 anos,

56

apesar do período de arrefecimento entre 1940 a 1950. Na Tabela 1.2 pode-se

verificar o reporte do IPCC sobre as taxas de aumento de temperatura nos

últimos 25 anos, 50 anos, 100 anos e 150 anos e percebe-se que quanto mais

próximo do presente, maior é a taxa de aquecimento da atmosfera.

Tabela 1.2 – Taxa de elevação da temperatura superficial média mundial

Período Taxa (º C / decênio)

25 anos + 0,177 ºC ± 0,052 ºC

50 anos + 0,128 ºC ± 0,026 ºC

100 anos + 0,074 ºC ± 0,018 ºC

150 anos + 0,045 ºC ± 0,012 ºC

O IPCC, em seu quarto relatório de 2007 (IPCC, 2007) apresenta o perfil

de anomalia da temperatura anual da superfície marinha do Atlântico Norte

(10ºN – 20ºN), na região em que formam-se as tormentas. Este gráfico

assemelha-se ao da Figura 1.11 (tópico 1.3).

Figura 1.29 – Variação de temperatura nos últimos 140 anos no Atlântico Norte (IPCC,

2007). Verifica-se semelhança com os perfis publicados pelos centros de pesquisas

CRU, GISS e NCDC.

57

Outro registro interessante de temperatura baseado em registros

instrumentais foi publicado pela NASA e consta na Figura 1.30.

Figura 1.30 – Dados de temperatura global da NASA (AIP 2009b) separado por

Hemisfério Sul (azul) e Hemisfério Norte (vermelho). Nota-se maior variação no

Hemisfério Norte.

Entretanto, apesar de estas medições abrangerem um período

considerável quando comparado à vida de um homem, em relação aos últimos

períodos da história natural da Terra, esses dados tornam-se quase

insignificantes. Deste modo, fica a pergunta: Qual a importância do aumento de

temperatura e de concentração de gás carbônico verificado quando comparado

dos últimos milhares de anos? Para responder esta pergunta abre-se mão dos

resultados obtidos pela Paleoclimatologia.

Os estudos paleoclimatológicos (IPCC, 2007) apoiam-se em

representações múltiplas, ou seja, resultados obtidos de diversas formas

(análise do gelo polar, dos sedimentos oceânicos, dos anéis de árvores ou dos

recifes de corais) podem comprovar-se de forma cruzada de forma a reduzir as

incertezas. Vide Figuras 1.31 e 1.32 o perfil de anomalia na temperatura

baseado em diversos estudos paleoclimatológicos.

58

Figura 1.31 – Perfil de Temperatura média anual no Hemisfério Norte entre os anos

800 d.C. e 2000 d.C. compilado pelo IPCC (2007) a partir de trabalhos publicados em

jornais científicos. A linha em preto corresponde às medições instrumentais do CRU e

as demais são levantamentos paleoclimatológicos. A anomalia de temperatura tem

como base o ano de 1990.

Figura 1.32 – Perfil de temperatura média anual no Hemisfério Norte entre os anos

1000 e 2000 compilado pelo IPCC (2001) a partir de diversos trabalhos científicos.

Dados instrumentais (vermelho) e registros paleclimatológicos: dispersão dos dados

(cinza), dados com 95% de confiança (azul) e média anual (preto).

De acordo com o IPCC (2007) a segunda metade do século XX

provavelmente foi mais quente do que os últimos 500 ou 1.200 anos. Por meio

das Figuras 1.31 e 1.32 essa informação fica evidente. Nestes gráficos pode-se

verificar que as medições instrumentais revelam uma curva ascendente a partir

do século XIX. Coincidentemente, ou não, as emissões de gases causadores

59

de efeito estufa decorrentes da Revolução Industrial iniciou aproximadamente a

200 anos atrás.

Os registros da paleoclimatologia revelam que existiu um arrefecimento

da temperatura entre 1200 e 1900, o qual foi chamado de “Pequena Era do

Gelo”. Para alguns cientistas, os registros de elevação de temperatura atuais

decorrem de um aquecimento natural após este período de temperaturas mais

amenas. Neste caso, não haveria intensificação do efeito estufa, porém a saída

da “Pequena Era do Gelo”. Outro argumento para os que defendem um efeito

estufa natural é que durante a Idade Média, entre 1000 e 1300, um período de

aquecimento é verificado. Neste período não haveria queima de fontes fósseis

e, caso a causa antropogênica fosse verdadeira, não deveria ser tão quente

nesta época.

Entretanto, vale ressaltar que essas constatações não são tão simples

assim, uma vez que, conforme as Figuras 1.31 e 1.32 e como já foi

mencionado, as temperaturas médias anuais após 1950 são maiores do que

qualquer outra no último milênio. Mesmo que exista influência de causas

naturais provenientes da saída da “Pequena Era do Gelo”, a parcela

antropogência parece ser importante. Ademais, o aquecimento evidenciado na

Idade Média não atingiu, muito provavelmente, os patamares atuais, uma vez

que não é evidenciado na história nenhum registro de derretimento intenso das

calotas polares como hoje é verificado.

Uma simulação muito interessante foi realizada pela NASA, no qual os

períodos de aquecimento e arrefecimento dos últimos 500 anos foram

apresentados sobre o Mapa Mundi. Vide Figura 1.33.

60

Figura 1.33 – Perfil mundial de temperatura em anos específicos com base em

resultados de simulação (NASA, 2003). O ano de 1870 foi usado como referência

arbitrária. Cor vermelha indica temperatura maior que a referência e azul indica

temperaturas menores que a referência. Nos anos de 1550 e 1670 pode-se verificar

pontos mínimos da “Pequena Era do Gelo”.

Adicionalmente, o entendimento do aquecimento global não depende

somente do perfil de temperatura. A concentração de gases causadores de

1550

1610

1670

1750

1850

1900

1950

2000

61

efeito estufa, como o dióxido de carbono ou o metano, determinados pela

medição instrumental ou pela paeloclimatologia, devem ser levadas em conta.

Conforme relatado por NOAA (2009a), o monitoramento de gases

causadores de efeito estufa tem sido um de seus objetivos. Amostras de ar tem

sido coletada de uma rede mundial de analisadores, provendo um quantitativo

anual de 100 locais diferentes, inclusive por meio de navios. Como resultado

dessas medições instrumentais, verifica-se gráficos como os da Figura 1.34,

dos quais o perfil de dióxido de carbono (chamado Curva de Keeling) já

mencionado neste trabalho.

Figura 1.34 – Médias globais de concentração dos maiores gases de efeito estufa da

atmosfera (NOAA, 2009a). Esses gases contribuem com 96% da absorção de

radiação emitida pelo Sol.

Os perfis da Figura 1.34 demonstram que, assim como para temperatura,

nos últimos 30 anos há um aumento considerável na concentração desses

gases causadores de efeito estufa. Esses dois aumentos evidenciados pelos

cientistas foram os grandes motivadores da teoria que prevê uma causa

antropogência do aquecimento global.

62

Há, entretanto, algumas diferenças entre os termômetros utilizados para

medir a temperatura da atmosfera e o método cromatográfico desenvolvido

para determinar com precisão as concentrações de gases causadores de efeito

estufa, o preço e o desenvolvimento tecnológico. Os termômetros são mais

baratos e conhecidos pelo homem desde o século XIX, o que permitiu

medições bem antigas. Já os cromatógrafos, entretanto, são caros e a

metodologia adotada somente foi desenvolvida após 1960, por Charles

Keeling, para o dióxido de carbono. Assim, a determinação da concentração

desses gases na atmosfera, diferentemente da temperatura, possuem um

histórico de 50 anos (menos do que uma vida humana). Deste modo, neste

caso, a paleoclimatologia possui um papel fundamental.

Por meio do acoplamento das medições instrumentais com os resultados

paleoclimatológicos, pode-se obter uma curva que engloba um período maior

do que aquele contemplado nas medições instrumentais de temperatura. Vide

Figura 1.35.

Figura 1.35 – Perfil de concentração de dióxido de carbono e metano desde 1750,

obtido por meio do acoplamento entre as medições instrumentais e dados

paleoclimatológicos, no caso obtidos por meio de amostras de gelo antártico (NASA,

2010). Observa-se que as medições instrumentais de CO2 iniciam-se em 1950 (Curva

de Keeling) e as de metano anos depois.

63

Por meio dos gráficos da Figura 1.35, pode-se tirara algumas conclusões.

O aumento das concentrações de dióxido de carbono e metano na atmosfera

(NASA, 2010) coincide com o início da Revolução Industrial na Inlgaterra,

aproximadamente em 1750. Isso tem sido adotado por alguns cientistas como

a prova de que o homem tem emitido artificialmente tais gases na atmosfera

como fruto do uso de fontes fósseis como o carvão e os derivados de petróleo

para produzir energia.

A atmosfera hoje (NASA, 2010) contém mais gases causadores de efeito

estufa e, dessa forma, mais radiação infravermelha é absorvida pela atmosfera.

Adicionalmente, assim como realizado para temperatura, vale reproduzir

a concentração de gases causadores de efeito estufa nos últimos 1000 anos.

Por meio do gráfico da Figura 1.36 pode-se verificar este perfil.

Figura 1.36 – Concentração atmosférica dos principais gases causadores de efeito

estufa, ao longo dos últimos 2000 anos (WMO, 2010).

Por meio destes gráficos, nota-se que a concentração de gases

causadores de efeito estufa aumentou vertiginosamente no século XX e

continua aumentando. Este comportamento foi desproporcional quando

comparado com o perfil dos demais anos do período considerado, uma vez que

64

nestes os níveis mantiveram-se equilibrados. Esse é mais um indicativo de que

os últimos 200 anos foram imprescindíveis no aumento da concentração destes

gases causadores de efeito estufa e da temperatura média da superfície

terrestre. A relação entre os dois parâmetros é entendido por muitos cientistas

como a comprovação do efeito estufa antropogênico.

65

CAPÍTULO II

OS IMPACTOS DE UMA TERRA FEBRIL

O clima da Terra passará por drásticas modificações se não houver uma

redução das emissões dos gases causadores de efeito estufa. As

consequências do aquecimento global podem trazer consequências

devastadoras, dizem alguns cientistas, conforme relatado por Arini (2008). Este

autor também faz uma analogia muito interessante entre o aquecimento global

da Terra e uma pessoa em estado febril. A febre ocasiona diversas

modificações fisiológicas no organismo vivo, como alterações nos batimentos

cardíacos, respiração e transpiração e, em sem o devido cuidado, pode levar a

sequelas permanentes ou, até mesmo, à morte. Com a Terra não é muito

diferente. As mudanças climáticas evidenciadas pelas gerações futuras são

muitas. Hoje, temos percepção de alguma alteração, porém, no futuro, isto

tende a intensificar-se.

Conforme apontado pelo IPCC (2007), a ocorrência de um aquecimento

do sistema climático é inequívoco. Neste trabalho, mais especificamente no

Capítulo I, diversos registros deste aumento da temperatura média global e da

concentração de gases causadores de efeito estufa são evidenciados.

Complementando os dados da Tabela 1.2, o IPCC (2007) afirma que os

anos entre 1995 e 2006 (últimos 12 anos com base na data de publicação do

relatório) figura como o mais quente desde 1850 (com base nos registros

instrumentais). Este aumento da temperatura estaria distribuído por todo o

planeta, porém tem sido verificada uma acentuação nas latitudes setentrionais

superiores. Ademais, inúmeras outras fontes confiáveis também confirmam, de

forma segura, que o munda está passando por um período de aquecimento

global intenso (NASA, 2010; WMO, 2010; Foley, 2010; NCDC, 2010; AIP,

66

2009b; Lemonick, 2009; Crossette, 2009; Arini, 2008; Miller, 2007; Pinotti,

2007; Rifkin, 2003; Costa, 2003).

Segundo indicado por Miller (2007), para a ciência a elevação das

temperaturas da troposfera não é a única preocupação, uma vez que as

mudanças climáticas verificadas têm ocorrido de forma muito rápida. Conforme

os registros da paleoclimatologia (ver Capítulo I), os aquecimentos verificados

no passado levaram milhares de anos para ocorrer. Muitos consideram que as

chances deste aquecimento verificado hoje ser o maior dos últimos 1.000 anos

possui uma confiança maior do que 90%.

Essa intensa velocidade com que os processos climáticos estão mudando

(Miller, 2007; Pinotti, 2007) cria uma questão importante para a humanidade

equacionar: Há pouco tempo para mitigar os efeitos do aquecimento global,

uma vez que um dia poderá ser tarde demais. Além disso, outro fator que

complica a solução desta equação é que o carbono permanece na atmosfera

por 100 anos e, por isso, mesmo que suas emissões sejam estabilizadas hoje,

por mais um século sentiremos seus efeitos.

Há uma vasta literatura que trata acerca dos impactos decorrentes do

aquecimento global (Miller, 2007; Pinotti, 2007; IPCC, 2007; NASA, 2010).

Dentre estes impactos, vale citar modificações nos padrões de precipitação,

aumento da taxa de corrosão das costas marítimas, alongamento do período

de plantio em regiões frias, expansão das terras desérticas, derretimento das

calotas polares e demais geleiras e aumento da incidência de algumas

doenças infectocontagiosas tropicais. Muitas destas mudanças já são

percebidas pelos cientistas (NASA, 2010).

Estes impactos causados pelo aquecimento global são muitas vezes

relacionados somente às questões ambientais, porém vale ressaltar que,

muitas vezes, transcendem o viés ambiental e permeiam campos como a

economia ou a ética.

Por exemplo, o derretimento do gelo das calotas polares e a consequente

elevação dos oceanos, considerada por muitos como o maior impacto da

67

elevação da temperatura, permite esta constatação. Primeiro, trata-se de uma

agressão à natureza terrestre, visto que promoverá a perda do gelo polar e

geleiras eternas do alto de montanhas, os quais existem muito antes do

homem caminhar sobre a Terra. Em séculos, tudo será desfeito, provocando

alterações consideráveis na salinidade oceânica ou nas corretes marpítimas,

como outras. A perda do ambiente original de inúmeras espécies polares, como

ursos, pinguins, mamíferos marinhos, entre outros podem não se adaptar às

novas condições e extinguirem-se completamente. Em segundo plano, vale

olhar com atenção à questão da elevação dos oceanos. Em alguns anos,

conforme previsão dos cientistas, ocorrerá o alagamento de inúmeras

metrópoles litorâneas como Nova Iorque, Los Angeles, Rio de Janeiro, Buenos

Aires, Tóquio, Xangai, Sidnei, Bombaim, entre outras. Milhões de pessoas e

empresas perderão seus bens e patrimônio, podendo haver a instauração de

um grande tremor nas economias. Finalmente, vale considerar o aumento da

pobreza mundial e o desaparecimento de diversos pequenos países como

resultado de tais efeitos. É válida a ocorrência de tantos problemas causados

por um crescimento econômico tão irresponsável, baseado na queima

ininterrupta de fontes fósseis? Infelizmente, para alguns governos ou sociedade

a resposta tem sido “sim”.

Foi descrito por Miller (2007) que, em alguns lugares mais frios, o

aumento da temperatura da Terra não terá apenas efeitos nocivos, como,

também, alguns efeitos, até certo ponto, benéficos. Assim, em determinados

locais que possuam invernos rigorosos como o Canadá ou a Sibéria, ficariam

mais quentes, com áreas agricultáveis maiores e com a possibilidade de

cultivar insumos originários de climas quentes como a cana-de-açúcar. Nesses

lugares o índice de mortes por doenças comuns ao frio seria reduzido, porém

não está descartada a possibilidade de haver migração de doenças mais

comuns em climas quentes como a malária ou a dengue, que hoje não é tão

frequente devido às baixas temperaturas, e cujo sistema imunológico de tais

populações pode não estar preparado.

68

Entretanto, outras regiões sofreriam com calor excessivo (Miller, 2007),

principalmente nações pobres localizadas nas regiões tropicais da América,

Ásia e África, devido ao aumento das regiões desérticas, intensificação das

tempestades, escassez de recursos hídricos, redução da produção de

alimentos com elevação dos preços, entre outros, eliminando, dessa forma, os

impactos positivos de um mundo mais quente.

Além disso (Miller, 2007), muitas espécies da fauna e da flora endêmicas

que não consigam migrar para regiões mais amenas ou adaptar-se às

temperaturas mais altas, podem ter sua população drasticamente reduzida ou,

até mesmo, extinta. Muitos parques de preservação, reservas biológicas, áreas

selvagens, entre outros, ficariam ameaçados. Em especial, as espécies mais

afetadas seriam os recifes de corais e as que habitam nos mares polares, nas

áreas costeiras úmidas, na tundra e no cume das altas montanhas.

Entretanto, algumas espécies seriam beneficiadas pelas temperaturas

mais quentes, dentre as quais constam (Miller, 2007) as ervas daninhas de

crescimento rápido (que disputaram as terras com as espécies cultivadas), os

agentes nocivos transmissores de doenças como mosquitos ou moscas e os

micro-organismos causadores de doenças como bactérias, protozoários e

fungos.

2.1. Uma nova Era Glacial: Será o calor capaz de resfriar a Terra?

Como descrito por Pinotti (2007), não há consenso sobre, exatamente,

quais impactos serão ocasionados pela elevação das temperaturas na

troposfera. As possibilidades teóricas são muitas, inclusive existem estudos

que anteveem o início de uma Era Glacial.

Segundo Pinotti (2007) e Miller (2007), na Terra existem circuitos

conectados de correntes marinhas rasas e profundas transmitindo água quente

ou fria para diversos cantos do planeta, vide Figura 2.1. As correntes marítimas

são grandes fluxos de água que cruzam o globo terrestre carreando o calor

69

adquirido nas regiões equinociais para o Atlântico Norte, mais especificamente

para o Ártico, e o frio das regiões setentrionais e meridionais para os Trópicos.

Figura 2.1 – Correntes marítimas (Simithsonian, 2010a). Circulação dos oceanos

motivada pela diferença de massa específica (controlada por temperatura ou

salinidade dos oceanos).

A força motriz das correntes oceânicas são os ventos e a diferença de

massa específica existente devido à variação abrupta de temperatura e

salinidade (Miller, 2007). Quando a água gela, o sal é rejeitado (Smithsonian,

2010). Assim, a camada de água fria localizada abaixo da extensa cobertura de

gelo do Ártico torna-se muito densa (primeiro devido à baixa temperatura e

segundo pela dissolução do excedente de sal advindo da água que foi

congelada). Esta água mais densa afunda e abre espaço para a água mais

quente e leve proveniente dos Trópicos, também chamada de Corrente do

Golfo. A corrente fria densa e salgada flui pela profundeza dos oceanos até

emergir novamente nos Oceanos Índico e Pacífico devido ao aquecimento

promovido pelos Trópicos e, também, pela difusão do excesso de sal contido

em seu interior. Esta corrente mais quente e mais leve retorna ao Ártico pela

superfície, esquentando cada vez mais, e fechando o circuito.

70

Uma vez que o aquecimento global promove o derretimento das calotas

polares (Smithsonian, 2010; Miller, 2007; Pinotti, 2007), uma grande

quantidade de água doce flui para os oceanos, deixando-os menos salgados

devido à dissolução dos íons. Ademais, um mundo mais quente possui

precipitações mais intensas, o que também contribui para a redução da

salinidade oceânica. Além disso, a redução das extensões de gelo do Ártico

reduz a reflexão das radiações solares, favorecendo com que o Oceano Ártico

se aqueça e, dessa forma, pode haver uma diminuição da diferença de

temperatura entre os polos e o Equador. Ambas a diminuição de salinidade e

de diferença de temperatura contribuem para reduzir a força motriz das

correntes marítimas, podendo ocasionar, como já foi mencionado, uma redução

de sua velocidade ou, inclusive, sua interrupção.

Uma vez que tais correntes marítimas exercem uma influencia primordial

no aquecimento do Atlântico Norte (Miller, 2007; Pinotti, 2007), sua falta pode

provocar um resfriamento considerável nos Polos Norte. Assim, as geleiras do

Ártico podem se estender pela América do Norte, Europa e Sibéria. Como a

ampliação da área coberta de gelo permite uma maior reflexão dos raios

solares, ao contrário do derretimento, este processo potencializaria ainda mais

o frio polar. Desta forma, Essa massa substancial de gelo arrefeceria muito a

temperatura na superfície da Terra e encerraria o planeta em uma nova Era do

Gelo.

Entretanto, conforme mencionado por Miller (2007), este resfriamento

abrupto do Polo Norte pode não ser seguido pelas demais regiões do Globo,

uma vez que a atmosfera encontra-se repleta de gases causadores de efeito

estufa. Nas outras partes do mundo acredita-se que, com a estagnação dos

oceanos, haverá muitos distúrbios como inundações, estiagens, fortes

tempestades e aquecimento severo.

Todos os anos gastos pela natureza para construir o equilíbrio perfeito na

superfície terrestre pode ser drasticamente abalado em apenas alguns séculos

de industrialização da sociedade humana.

71

2.2. Quando o gelo vira mar.

Pode-se dizer que dentre todos os impactos do aquecimento global, o

mais conhecido e, considerado por muitos, o mais grave, consiste no gradual

derretimento do gelo compreendido no Ártico, na Antártida e nas neves eternas

das grandes altitudes. Todo ano, toneladas de água, fruto deste degelo

continuado, fluem para os oceanos e mares, de forma a aumentar o volume de

água líquida no mundo e encobrir grande parte das terras emersas devido à

elevação dos níveis oceânicos.

Embora não seja de conhecimento difundido, o aquecimento global

também proporcionará outros impactos importantes além do aumento dos

níveis dos mares. Dentre estes constam: redução da salinidade dos oceanos

devido à água doce proveniente do degelo das calotas polares; modificações

nas correntes marinhas como retardo, mudança de direção ou, até mesmo,

desaparecimento; influência na vida marinha (algumas espécies, assim como

nos continentes, podem não adaptar-se à elevação da temperatura das águas);

entre outros.

As previsões futuras associadas ao degelo e elevação dos oceanos não é

muito agradável (NASA, 2010), visto que estes impactos serão responsáveis

pelo desaparecimento de inúmeras pequenas ilhas espalhadas por todos os

oceanos do mundo, bem como as cidades costeiras de todos os continentes.

Algumas pesquisas indicam que 10% da população mundial residem em

altitudes menores do que 10 m e, se as taxas médias de elevação do nível dos

mares continuarem em 1,8 mm por ano (média verificada entre 1870 e 2000),

levaria aproximadamente 60.000 anos para atingir tal elevação. Parece bem

confortável a situação, porém, na realidade, esta taxa é uma média desde o

século XIX, quando os níveis eram bem menores. As taxas dos últimos 6 anos

indicam um valor de 3,1 mm por ano, o que reduz para 3.300 anos o tempo de

elevação. Mesmo assim continuaria sendo razoável. A questão é que não há

uma estagnação da taxa e sim uma aceleração, o que direciona uma redução

72

deste tempo máximo a medida que o tempo passa. Em algum momento a

perspectiva poderá ser reduzida para 500 anos, 100 anos ou algumas décadas.

A perspectiva do IPPC (2007) para 2099 é de um aumento no nível dos

mares de 60 cm. Parece pouco, porém isso significa intensificação de

maremotos, ondas maiores, destruição nas costas marítimas causadas por

tempestades. As contenções usualmente adotadas pelo homem precisarão ser

revistas porque o mar do futuro será mais elevado que o do passado. Mesmo

uma pequena elevação poderá causar danos potenciais e perdas humanas ou

econômicas grandes.

Conforme verificado nas Figuras 1.11, 2.2 e 2.4, há uma concordância

inegável entre a elevação da temperatura média da superfície da Terra, a

redução da cobertura de gelo do Hemisfério Norte e a elevação do nível do

mar.

Figura 2.2 – Média mundial por ano do nível dos mares a partir de 1870 (IPCC, 2007).

Em vermelho constam valores baseados em reconstruções, em azul medições a partir

de mareógrafos (após 1950) e em preto por meio de altimetria de satélite (após 1992).

O nível de referência foi adotado como a média de 1961 a 1990 e as barras de erro

representam os intervalos de 90% de confiança.

Os registros indicam que desde 1961 os oceanos têm se elevado a uma

taxa média (IPCC, 2007), calculada por mareografia, de 1,8 mm por ano. Se

considerarmos os últimos anos, ou seja, desde 1993, nota-se uma taxa ainda

maior, de 3,1 mm por ano, medida por meio de satélite, o que é um indicativo

73

de uma intensificação recente. Vale ressaltar que taxas maiores de

aquecimento também foram observadas nos últimos anos, como já foi

abordado.

A fim de conhecer melhor a elevação do nível oceânico, foram realizados

estudos que visam determinar a parcela de cada causa. Foi obtido como

resultado, com base nas taxas anuais correntes, que 60% são devido à

dilatação térmica por conta do aquecimento das águas e 40% devido ao

degelo, conforme dados do IPCC (2007).

Além dos oceanos, vale comentar também sobre o gelo que cobre partes

da superfície terrestre. De acordo com indicações do IPCC (2007), o gelo

atualmente cobre cerca de 10% da superfície terrestre, cuja maior quantidade

encontra-se na Antártida e Groelândia. Em meados do inverno, a neve cobre

quase 50% dos continentes do Hemisfério Norte.

As superfícies cobertas de gelo, por serem brancas, são responsáveis

pela reflexão de 90% da radiação advinda do Sol (IPCC, 2007), direcionando

esta parcela da energia radiante de volta ao espaço. No caso dos oceanos e

terras emersas, esse percentual atinge somente 10%. Por este e outros

motivos, as coberturas de gelo são importantes na manutenção da temperatura

da Terra. O derretimento dessas massas geladas impactará enormemente no

clima global do planeta. Isso sem contar pelo fato de que 75% da água doce do

planeta existe na forma de gelo, a qual alimenta muitos rios que abastecem os

continentes e evitam dissolução dos sais minerais contidos nos oceanos.

Segundo Lemonick (2009), o movimento de retração e expansão do gelo

da superfície influencia muito em todo o globo. A medida que as calotas

polares retraem, como tem acontecido hoje, mais superfície escura fica exposta

e, assim, menos radiação é refletida. O processo é então acelerado. Mais gelo

será derretido devido ao aquecimento maior evidenciado e, mais água líquida

será verificada na troposfera, tornando o mundo mais úmido. Um processo

contrário, expansão do gelo, permitiria maior reflexão dos raios solares e,

74

dessa forma, o processo se intensifica. Diferentemente do anterior, este é um

processo seco e menor precipitação e tempestades são evidenciadas.

Segundo Narlock (2009), o Ártico é o melhor indicador do aquecimento

global, por isso é muitas vezes referenciado, uma vez que está é a parte do

planeta mais sensível ao efeito estufa. Esta sensibilidade se dá porque flui para

o extremo norte todos os ventos originários da América do Norte, Europa,

Rússia e China, que contém os países maiores emissores de gases

causadores de efeito estufa do mundo. Essa poluição recebida é tão intensa

que reduz a brancura da neve, prejudicando sua capacidade de refletir os raios

solares e contribuindo para seu aquecimento.

Ao observar por meio de satélite a capa de gelo do Hemisfério Norte

(IPCC 2007), verifica-se que desde o ano de 1966 há uma redução em

praticamente todos os meses do ano, exceto novembro e dezembro que

correspondem ao auge do inverno. Essa diferença entre os meses de inverno e

de verão para observação das calotas polares também foi relatada por Narloch

(2009), vide Figura 2.3. Nos meses de inverno, Ásia e América do Norte ficam

cobertos de neve, camuflando, assim, a redução do “gelo eterno” do Ártico.

75

Figura 2.3 – Nota-se que a redução da calota polar do Ártico nos meses de inverno

representou somente 8%, enquanto no verão ficou em 33%. Isso se deve ao fato de

que, no inverno, as neves que cobrem os continentes camuflam o “gelo eterno”

(Narloch, 2009). Verifica-se na figura imagens de satélite de 1979, primeiro ano do

monitoramento por satélite, e 2008 (30 anos).

Narlock (2009) informou, ainda, que recentemente, o Ártico, pela primeira

vez, deixou de ligar a América do Norte e a Ásia. Foi possível realizar uma

circum-navegação da calota polar ártica. A Figura 2.3 trás uma informação

muito importante, visto que mostra haver, mesmo durante o inverno, uma

redução do gelo polar. Assim, constata-se que a situação agrava-se a cada

ano. A Figura 2.4 apresenta a cobertura de neve do Hemisfério Norte após o

verão, quando a capa de neve encontra-se em um dos seus níveis mais baixos.

76

Figura 2.4 – Cobertura de neve do Hemisfério Norte após o verão, entre março e abril,

baseado em medições instrumentais (antes de 1972) e medições de satélite (após

1972). A curva suave (preto) mostra a média decenal. A faixa amarela representa a

margem de confiança de 5 a 95% (IPCC, 2007).

A Figura 2.5 complementa a Figura 2.4 porque se refere especificamente

ao gelo polar e não à neve do Hemisfério Norte.

Figura 2.5 – Variação do

gelo marinho ártico (acima) e

antártico (abaixo) mostrando a

tendência evidenciada por

satélites no período de 1979 a

2006 (IPCC, 2007). Os pontos

representam os valores anuais e

as curvas azuis indicam a média

decenal. As linhas tracejadas

correspondem às tendências

lineares.

A Figura 2.5. mostra uma redução do gelo marinho ártico desde o início

das medições por satélite. Com base nestes dados, o IPCC (2007) indicou que

houve uma redução decenal média de 2,7% desde 1979. Os dados do último

77

decênio mostram uma situação mais crítica, visto que a média ficou em 7,4%.

Esse agravamento dos últimos anos é condizente com fato de que também são

piores as taxas mais recentes de elevação dos níveis dos oceanos e aumento

da temperatura global. Em relação ao gelo marinho antártico, nota-se,

inclusive, uma tendência positiva sem relevância estatística. A curva linear

calculada encontra-se praticamente sobre a reta de referência (y=0). Isso pode

ser explicado pela maior sensibilidade do Polo Norte frente ao Sul, por vários

motivos já exemplificados, bem como, também, pelo maior isolamento do

continente Antártico às ações humanas, menor aquecimento verificado no

Hemisfério Sul e pelo fato de que a maior quantidade de gelo da Terra

encontra-se no solo da Antártida. Quando o gelo antártico começar a

apresentar degelo nos níveis hoje evidenciados no Ártico, será praticamente

impossível reverter o futuro catastrófico.

Conforme descrito por Pinotti (2007), apesar de as medições por satélites

identificarem uma situação mais estável na Antártida, esta pode estar

registrando, na verdade, a colossal massa de gelo sobre o continente antártico.

Todavia, é registrado algum degelo na Península Antártica, próxima à Terra do

Fogo na Argentina. Segundo esta fonte, há um derretimento acelerado nesta

ponta mais ao norte da Antártida, onde já foram registradas desintegração de

três plataformas gigantes, a de Larsen A (1995), a de Wilkins (1998) e a de

Larsen B (2002).

Estes estudos também mostram que não se trata de um degelo localizado

nos polos, porém se estende por toda a Terra. Como o degelo já pode ser

percebido no Ártico, um sistema particularmente mais estável, a situação do

gelo que recobre inúmeras montanhas é mais crítica. Na Figura 2.6 verifica-se

o estado do cume do Monte Kilimanjaro, na África (Capozzoli, 2009a). Antes

considerado um ícone do continente africano e um exemplo da complexidade

da natureza, o Monte Kilimanjaro, uma ilha de gelo no meio da selva tropical

africana, não terá mais neve daqui a 20 anos caso as taxas de aquecimento

global não sejam reduzidas, segundo os especialistas. Hoje, este vulcão

adormecido, que apresenta uma altitude de 5.982 m, localizado na Tanzânia,

78

possui apenas 15% do gelo que o cobria em 1912 (ano de início das medições)

e, acredita-se que os níveis atuais são os menores dos últimos 12.000 anos.

Figura 2.6 – Redução do gelo que cobre o Monte Kilimanjaro por imagens de satélite

do GISS da NASA (Capozzoli, 2009a).

Outras elevações ao longo do Globo terrestre também estão em situação

problemática (Capozzoli, 2009a), dos quais, algumas altitudes são maiores que

as do Kilimanjaro. Desses, pode-se citar o Himalaia, a Cordilheira dos Andes,

os Alpes Europeus e as Montanhas Rochosas Americanas. Segundo o IPCC

(2007), as observações da profundidade da neve nas montanhas ao longo do

mundo indicam uma redução significativa nos últimos 50 anos.

O IPCC (2007) alerta que o derretimento completo das capas de gelo das

grandes montanhas impacta diretamente a sociedade humana. Muitos corpos

de água, como lagos e grandes rios dependem do degelo natural dessas

geleiras e, com sua perda gradual, haverá, a curto e médio prazo, um

excedente perigoso destes corpos hídricos que causarão destruição e, em

longo prazo, uma escassez intensa.

Além do degelo no Ártico, na Antártida e nas grandes altitudes, um

trabalho que trate deste assunto não pode deixar de comentar sobre o

Permafrost. O Permafrost compreende um terreno congelado no Hemisfério

Norte, mais especificamente na Sibéria, repleto de metano preso no gelo. O

gás metano (Simpson, 209) é produzido em qualquer lugar em que exista

matéria orgânica degradada por micro-organismos fora da presença de

79

oxigênio (fermentação anaeróbia), seja na barriga das vacas, em um biorreator,

abaixo de toneladas de lixo de um aterro sanitário ou sob uma camada de 25 m

de gelo de espessura do Permafrost siberiano. Esta matéria orgânica provém

de plantas e animais mortos, os quais ficam presos devido às tempestades de

neve. Este processo existe há milhares de anos, desde a última glaciação e,

por isso, existe muita matéria orgânica presa no gelo.

De acordo com Simpson (2009), este metano preso no gelo tem sido

liberado para a atmosfera devido ao degelo proporcionado pelo aquecimento

global, vide Figura 2.7. Cada ano uma camada de gelo derrete devido à

elevação da temperatura liberando o metano presa no gelo. Entretanto, apesar

de o metano ser um gás potencialmente causador de efeito estufa (20 vezes

mais que o dióxido de carbono), esta quantidade de metano liberada pelo

degelo pode ser considerada pequena e não preocupava muito os cientistas. O

Permafrost levaria anos para derreter por completo.

Recentemente, os trabalhos desenvolvidos pela pesquisadora Katey

Walter, conforme apresentado por Simpson (2009), revelaram uma situação

diferenciada. O leito, relativamente quente dos lagos decorrentes do degelo,

derrete a terra congelada em seu fundo a dezenas de metros abaixo de sua

superfície. Conforme se dá o derretimento dessas camadas mais profundas e a

temperatura esquenta um pouco mais, os micro-organismos contidos na água

do lago começam a atuar e degradar a matéria orgânica presa no gelo gerando

metano que ainda não havia sido produzido. Essa descoberta aumentou de

forma considerável a preocupação acerca das emissões siberianas de metanol.

Durante o verão, quando os lagos são mais extensos, a liberação deste gás

não é muito percebida, porém, durante o inverno o metano fica retido nas

camadas superficiais de gelo dos lagos e acumula facilitando sua detecção. No

inverno, o acúmulo é tão intenso que ao perfurar a camada de gelo sobre os

lagos, é possível ascender labaredas de 50 cm utilizando o gás metanol

liberado, vide Figura 2.7. Como a maioria das pesquisas são realizadas no

verão siberiano, devido às condições adversas do local, este fato passou

despercebido por muito tempo.

80

Figura 2.6 – Simpson (2009) apresenta um esquema da liberação do metano contido

no Permafrost: (1) ano a ano o gelo derrete liberando pequenas quantidades de

metano e, conforme a água vai penetrando mais no gelo, micro-organismos do lago

consomem a matéria orgânica não degradada e produz uma quantidade ainda maior

de metano; (2) Nos locais em que o Permafrost cobre hidratos de metano (metano e

água congelados) a emissão do gás é menos comum, porém pode haver a formação

de caminhos, devido ao derretimento do gelo, pelo qual o metano pode fluir; (3) Nas

costas marítimas poderá ocorrer uma combinação da liberação de metanol dos

hidratos e da degradação da matéria orgânica.

Figura 2.7 – A cientista Katey Walter descobriu os

acúmulos de metanol nos lagos siberianos que são

capazes de manter acesos labaredas de uns 50 cm

na neve (Simpson, 2009).

81

Assim, cada vez mais as emissões de gás metano, provocada pelo

aquecimento global, tem contribuído ainda mais para intensificar o efeito estufa.

Quanto mais metano na atmosfera, mais quente é a Terra. Isso aliado ao fato

que a redução da cobertura branca das capas de gelo de nosso planeta

permite uma maior absorção dos raios solares, o processo de degelo tem

contribuído cada vez para a causa de sua destruição, o aquecimento global.

Logo, pode chegar o momento em que o processo seja autônomo e nada mais

o ser humano poderá fazer para voltar atrás.

Nossos filhos ou netos habitaram um planeta muito diferente do nosso:

muito quente e com uma cobertura de gelo bastante reduzida ou, até mesmo,

completamente acabada (a única exceção pode ser o extenso gelo antártico

que, talvez, nessa época, esteja seguindo o caminho dos demais). Além disso,

há a elevação do nível dos oceanos. Será que as praias e ilhas que

conhecemos hoje existirão no futuro? Nossos descendentes poderão caminhar

pelo Aterro do Flamengo ou Copacabana? E os países ilhas, sobreviverão ao

futuro?

2.2. Climas extremos, tempestades à vista.

Conforme o último levantamento realizado pelo IPCC (IPCC, 2007;

Pinotti, 2007; Miller, 2007), considerando diversos cenários futuros, a

temperatura média da superfície da Terra aumentará entre 1,4ºC e 5,8ºC no

século XXI. NASA (2010) indica que o aquecimento global sera responsável

por causar maiores e mais destrutivas tempestades, em virtude o aumento

global do volume de precipitações. Pela Figura 2.8 pode-se verificar uma

modelagem da modificação da pluviosidade global. A simulação contempla os

meses de inverno e verão nos Hemisfério Norte e Sul. Verifica-se por meio das

regiões vermelhas que as regiões tropicais, locais de muitos países pouco

desenvolvidos, serão mais secas e terão sua pluviosidade reduzida. Todavia,

nas regiões verdes, zonas frias e polares, haverá um aumento na pluviosidade.

A previsão indicada comprova o que diz Pinotti (2207), em que países tropicais

da América do Sul, África e Ásia poderá haver quebra da produção agrícola

82

devido à escassez e em locais frios como Canadá e Rússia, está previsto um

aumento na produtividade agrícola.

Figura 2.8 – Variação na

pluviosidade global conforme

modelagem da NASA (2010).

Nota-se maior falta de umidade

na região tropical e excesso nas

regiões polares. O período de

1989 a 1999 foi considerado

como base e a previsão é para o

período entre 2090 e 2099.

Mesmo hoje já existem relatos de climas mais secos e úmidos do que o

normal (Pinotti, 2007; NASA, 2010). Em 1998 foi verificada uma intensa onda

de calor na Índia que foi responsável pela morte de muitas pessoas e dois anos

depois, em 2000, foi registrado na Inglaterra um verão com muitas chuvas e

tempestades que provocaram muita destruição.

A umidade atmosférica tem aumentado desde 1976 e está intimamente

relacionada com as altas temperaturas terrestres e oceânicas (IPCC, 2007).

Esta umidade adicional verificada implica em um aumento dos volumes de

precipitações. No futuro, grandes tempestades, alagamentos, furacões, torna

dos, entre outros, serão mais comuns e mais severos dos que os

verificados na atualidade e no passado.

Os registros desde 1900 indicam que a pluviosidade tem aumentado nas

partes orientais do norte da América do Sul e do Norte, Europa Setentrional e

Ásia setentrional e central (IPCC, 2007). Em contrapartida, neste período tem

83

sido verificada uma redução da pluviosidade no sul da África e sul da Ásia.

Ademais, é bem provável que, nos últimos 50 anos, os dias e noites frios tem

sido menos frequentes na maioria das áreas terrestres. Veja a Figura 2.9 o

perfil global de pluviosidade em mm.

Figura 2.9 – Variação da pluviosidade global desde 1900 indica um aumento desde

1950 (BOM, 2005).

A atividade ciclônica tropical tem aumentado no Atlântico Norte desde

1970, conforme indicado por IPCC (2007), porém com escassas evidências em

outras regiões. Além disso, também tem sido verificado que a quantidade e

intensidade de furacões no Atlântico Norte desde 1980 encontra-se acima do

normal.

Outra particularidade importante veio do Brasil. Nosso país sempre foi

considerado um país sem incidência de furacões. Porém, isso deixou de ser

verdade em 2004, quando a Região Sul do país sofreu com a fúria do Furacão

Catarina. É possível que com o aquecimento global, nosso país passe a ser

afetado por ventos e furacões cada vez mais fortes, podendo chegar a cidades

maiores como São Paulo e Rio de Janeiro e demandando maior investimento

do governo em um sistema antifuracão como o existente nos Estados Unidos e

84

Japão. O motivo pelo qual o Brasil não tinha furacões era a temperatura fria da

Corrente das Malvinas que chegava até a Região Sudeste do país deixando

frio o litoral. Com a água mais morna devido ao aquecimento global, a Corrente

das Malvinas perdeu sua força e não resfria tanto o litoral brasileiro que,

estando mais quente, potencializa a formação de furacões.

Outra situação verificada recentemente é a antecipação das primaveras,

a qual é melhor percebida em climas frios que costumam nevar no inverno

(IPCC, 2007). Isso tem impactado de forma significativa no hábito anual de

algumas espécies terrestres ou marinhas, como na agricultura. A gestão

agrícola e florestal em latitudes superiores no Hemisfério Norte tem permitido

um período maior do ano em produção. Porém, esse aquecimento também tem

trazido maiores perigos de incêndio e presença de pragas.

2.3. Biodiversidade: não somos os únicos com direito a Terra.

No final da Segunda Guerra Mundial (Sturm, 2010), em 1944, a marinha

norte americana estava em busca de novas reservas petrolíferas como fontes

futuras de energia, ou seja, segurança energética. O local escolhido foi o norte

do Alasca, que era o território dos Estados Unidos com maior perspectiva de

encontrar o “ouro-negro. Com vistas a suprir a falta de mapas do local, um

avião bimotor foi utilizado para tirar milhares de fotos no chamado North Slope

do Alasca. Hoje, estas fotos, testemunhos vivos do Ártico a 60 anos atrás, são

importantes ferramentas para o entendimento do aquecimento global.

O gelo marítimo contrasta muito com o azul dos oceanos e, dessa forma

permite uma boa avaliação da retração do Ártico pelos cientistas, por meio de

imagens de satélite (Sturm, 2010). Porém, em terra, a análise é mais

dificultosa. Mudanças na vegetação podem levar décadas para serem

detectadas. A substituição de vegetais por outros leva anos e é de difícil

percepção via satélites. Até a década de 1990 haviam especulações sobre a

mudança da tundra, vegetação mais setentrional encontrada, do ártico, porém

não existia uma evidência concreta.

85

Experimentos em estufas (Sturm, 2020), nas altas latitudes do Ártico, já

demonstravam que o aquecimento da tundra era seguido de uma explosão de

biomassa capaz de transformar pequenas bétulas anãs (que normalmente

atingem a altura do joelho) em arbustos de 1,5 m de altura.

As fotos de 1944 (Sturm, 2010) comportam-se como “testemunha ocular”

de um Alasca antes do impulso consumista do pós-guerra. Coube a uma

equipe de cientistas refazerem, em 2000, os mesmos passos dos primeiros

fotógrafos, buscando os mesmos ângulos e paisagens. Os resultados foram

reveladores. Os arbustos individuais apresentavam-se maiores que os das

fotos predecessoras, bem como foram identificados trechos de vegetação com

indivíduos maiores do que 50 cm, o que antes era raro. Em poucas décadas

uma “tropa de choque” de arbustos tem avançado pela tundra colonizando

áreas antes destinadas a pequenas ciparáceas ou musgos. Alguns arbustos

identificados nas fotos pioneiras puderam ser encontrados e estes, que eram

isolados, agora encontravam-se rodeados de novos arbustos menores de

diversas gerações, fato este que foi comprovado em visitas de campo. Alguns

exemplares formavam, inclusive, moitas impenetráveis.

Mais recente é o aprimoramento de imagens de satélites para identificar

este avanço (Sturm, 2010). A tecnologia consiste em avaliar reflexão de

bandas do vermelho e infravermelho próximo. Esta permitiu mais uma prova de

que o verde (indicativo de biomassa recente) está realmente crescendo na

tundra. Na paleontologia há evidencias de acontecimento semelhante no

passado. No final da Era do Gelo, quando houve retração da capa de gelo na

América do Norte, há muitos fósseis de pólens de pequenos arbustos, o que

indica um crescimento desse tipo de vegetação com a saída do gelo. Ademais,

também pode ser verificado, por meio de satélite, um fato curioso. A floresta

boreal em torno da tundra está morrendo. No início não foi identificado o

motivo, uma vez que o aquecimento deveria intensificar o crescimento das

árvores e não mata-las. Hoje, sabe-se que o motivo deste fenômeno é que,

com a elevação da temperatura, os verões são maiores e mais secos e

estariam provocando este efeito adverso. Além disso, a mudança do clima

86

também tem trazido mais insetos e aumentado as incidências de incêndios, o

que também contribuem para o acontecido.

As constatações recentes indicam que a Floresta avança sobre a tundra e

os danos avançam sobre a floresta, ambas na direção norte (Sturm, 2010). Os

cientistas acreditam que existe a possibilidade de, no futuro, a tundra virar uma

floresta boreal e a antiga floresta daria lugar a grandes campos.

Algumas pesquisas indicam que a expansão da vegetação pela tundra

iniciou-se antes da Revolução Industrial, ou seja, por causas naturais.

Entretanto, este aquecimento natural não seria o único fator. Ao invés de

modificar ao longo de séculos e equilibrar, como ocorre sempre com a

natureza, verifica-se uma aceleração muito abrupta do processo, o que é um

indicativo da ação humana.

O efeito do aquecimento sobre a biodiversidade também foi descrito por

Pinotti (2007), que indica haver repercussão direta nos sistemas biológicos

sensíveis. As barreiras de coral, os ambientes marinhos mais ricos em

biodiversidade, são exemplos desse fato. Na Indonésia, por exemplo, estima-

se que 50% já desapareceu por causa de uma combinação de desmatamento,

poluição marinha e aquecimento das águas. Outro caso pode ser verificado na

floresta amazônica, que sofre cada vez mais com as secas do fenômeno

conhecido como El Niño, com as queimas e a expansão agrícola ou da

mineração.

Muitas espécies têm migrado de regiões cada vez mais quentes para

outras mais amenas (Pinotti, 2010), como montanhas ou latitudes mais

extremas. Entretanto, ocorre que a expansão humana (cidades de agricultura)

tem dificultado esta migração. Essa ocorrência pode levar a extinção muitas

plantas ou animais.

Segundo NASA (2010), o aquecimento global já estaria pressionando

alguns ecossistemas. Muitas espécies endêmicas de um clima particular, em

terra ou no oceano, têm sofrido com a mudança repentina da temperatura

terrestre. O verão tem sido mais quente e seco e os dias de inverno cada vez

87

menores. Isso tem contribuído para que animais migratórios iniciem a procura

por comida cada vez mais cedo e, por isso, modificando o ciclo de vida de

inúmeros indivíduos. Essa alteração pode afetar, por exemplo, o período de

reprodutivo de espécies polinizadoras e, em consequência, dificultar a

polinização de flores de forma a prejudicar o desenvolvimento de plantas ou

interferir em toda a cadeia alimentar.

Algumas espécies de plantas tendem a crescer mais do que antes

(NASA, 2010). Pode parecer, a princípio, um efeito positivo, porém isso

demanda mais água de um ambiente que possui verões cada vez mais secos.

Assim, o risco de incêndios tendem a se agravar.

O IPCC (2007) estima que entre 20% a 30% de plantas e animais

encararão a extinção por conta de um aquecimento entre 1,5ºC a 2,5ºC. Como

já foi dito, houve um aumento na migração para os polos e outros lugares de

temperaturas mais amenas e aqueles que não conseguem tendem a adaptar-

se ou extinguir. Isso é verificado para animais marinhos ou terrestres.

É preciso que a humanidade repense o formato da sociedade moderna,

uma vez que não somos os únicos a termos direito sobre a Terra. O ser

humano precisa deixar de pensar que é o único que realmente importa em

nosso planeta e lembrar que somos tão animais como as criaturas que nos

rodeiam. Precisamos deixar de ser tão egoístas.

2.4. “E o feitiço virou contra o feiticeiro!” (provérbio popular)

As mudanças climáticas (NASA, 2010) impactam não somente os

oceanos, capas de gelo ou ecossistemas, porém também os responsáveis

pelas emissões de gases causadores de efeito estufa responsáveis por este

desequilíbrio ambiental: o homem. Serão muitos os impactos que a

humanidade sofrerá decorrentes, em parte, de suas próprias ações.

É oportuno ressaltar que (NASA, 2010), muito provavelmente, os mais

afetados serão todos os que residem ou retiram seu sustento das zonas

costeiras ou pequenas ilhas. Como já foi mencionado no tópico 2.2, os oceanos

88

tendem a elevarem-se alguns metros acima dos níveis atuais, por causa do

degelo contínuo das calotas polares e demais geleiras, provocando perda de

propriedades ou, até mesmo, de vidas. Entretanto, mesmo antes de haver a

invasão da terra pelos oceanos propriamente dita, os oceanos já tem

aumentado algumas dezenas de centímetros, o que já seria prejudicial. Nesses

níveis de elevação é possível verificar aumento nos alagamentos (as marés

ficam mais altas e as águas pluviais não conseguem escoar par ao mar),

aumento nos impactos de tempestades e ressacas (as quais destroem cada

vez mais as zonas costeiras, residências, hotéis, praias, píeres, entre outros),

bem como no aumento da erosão costeira (que provocam redução das áreas

habitáveis).

Um clima mais seco em determinados lugares é esperado para o futuro

(NASA, 2010). Serão mais afetados por este impacto as pessoas mais pobres

que residem em países em desenvolvimento ou subdesenvolvidos. Nestes

casos poderá haver falta de recursos, que hoje já são escassos, para

adaptarem-se às severas condições que enfrentaram no futuro, como, por

exemplo, secas, tempestades, inundações ou falta de alimento para a

população. Em um futuro não muito distante, a água será mais escassa devido

à redução do volume produzido pelas nascentes ou pelo desaparecimento das

geleiras sobre grandes altitudes, fonte de água para muitos cursos de água

volumosos, o que afetará desde a geração de energia até a vida cotidiana das

pessoas.

Ainda com relação à produção agrícola (NASA, 2010), o aquecimento

global ampliará a fronteira agrícola mundial para as latitudes mais altas, como,

por exemplo, Canadá, Rússia e os países nórdicos. Alguns modelos preveem

aumento na produção de alimentos mundial, o que trará redução de preços.

Porém, este cálculo recentemente tem mostrado alguns resultados não tão

otimistas, visto que a produção alimentícia de latitudes menores, os maiores

produtores atualmente, decrescerá. O balanço total previsto não é muito

animador, uma vez que a queda na produção nas regiões mais próximas do

Equador não será suprida pela produção setentrional, havendo, no total, um

89

déficit. Ademais, vale ressaltar que a civilização atual está baseada em uma

distribuição agrícola e da população condizente com as condições verificadas

no último século. As mudanças climáticas trarão modificações mais rápidas do

que a adaptação humana poderá custear.

Além disso, é comentado pela literatura (NASA, 2010; Pinotti, 2007), que

o aquecimento da Terra proporcionará a expansão das zonas tropicais e

prolongará as estações mais quentes, como a primavera e o verão. A princípio,

esta parece ser um efeito positivo quando olhamos de forma superficial, mas

que pode trazer impactos relevantes. O aumento dos dias mais quentes poderá

provocar um clima mais agradável para muitas doenças contagiosas

proliferarem-se, como, por exemplo, a malária ou a dengue. Além das doenças

(IPCC, 2007), o aumento na atividade vegetal no extremo do Hemisfério Norte

tem trazido uma questão não prevista, o aumento de flores tem trazido uma

maior quantidade de pólens no ar e que tem acarretado um aumento na

atividade alérgica. Outra questão preocupante é o aumento verificado de

mortalidade por causa de calor em lugares frios como Europa ou América do

Norte.

Verões mais quentes (NASA, 2010) poderão promover uma intensificação

no número de queimadas na vegetação ressecada pelo Sol. Esse é um

impacto que afeta, não somente a fauna e a flora, que podem desaparecer de

determinadas regiões, como, também, aumento do volume de fumaça e fuligem

que atingirá as zonas habitadas, o que inclui grandes cidades. Casos desses já

foram evidenciados na Califórnia, na Indonésia ou em Cuiabá (Brasil).

2.5. “O futuro: uma terra desconhecida” 1

1 Star Trek VI: The undiscovered world. Paramount Pictures. 1991. Um filme de Nicholas

Meyer.

São inegáveis as modificações climáticas verificadas após a segunda

metade do século XX. Entretanto, apesar de o ser humano ter acumulado um

conhecimento cientifico considerável, a complexidade dos sistemas físicos da

atmosfera da Terra ainda não permite um poder de predição em longo prazo

90

por parte dos cientistas. Muitas peças do quebra-cabeça do clima necessitam

ser encaixadas nos modelos matemáticos para prever os efeitos futuros.

O amanhã das mudanças climáticas precisa ser melhor estudado para

que se tenha respostas às questões ainda não respondidas sobre o

aquecimento global (Pinotti, 2007). A maior delas, provavelmente, é a parcela

humana na conta das mudanças climáticas dos últimos 200 anos. Não se sabe

ao certo qual é a influência do homem na elevação das temperaturas médias

da Terra. Outra dúvida importante é o futuro das emissões de dióxido de

carbono na atmosfera que hoje está na casa dos 23 bilhões de toneladas por

ano e cuja previsão depende de diversos fatores como o crescimento

populacional, o desenvolvimento tecnológico que pode ser positivo ou negativo,

o crescimento das economias, a imposição de restrições legais pelos governos,

o aumento do desmatamento e queimadas devido à agricultura, entre outros

fatores.

Além disso, vale citar outra questão de difícil consenso que é a influencia

da água nas modelagens climáticas. Sabe-se que sua presença na atmosfera

pode intensificar o efeito estufa (a água é um componente forte absorvedor de

radiação infravermelha) ou favorecer a reflexão da radiação solar para o

espaço (por meio das nuvens que bloqueiam grande parte da superfície). A

parcela de cada contribuição ainda não é bem entendida pelos cientistas.

O último relatório do IPCC (2007) indica uma elevação de temperatura,

para os próximos anos um aumento de 3ºC ± 1,5ºC na temperatura média

mundial, a qual seria suficiente (Lemonick, 2009) para provocar sérios impactos

no planeta. Entretanto, há pesquisas lideradas pelo cientista James Hansen

(1941 - ) esse valor estaria mais próximo dos 6ºC. Diz Hansen: “A situação é

muito mais delicada do que suponhamos.”

O diferencial da pesquisa de Hansen, frente às projeções tradicionais,

consiste na utilização de critérios adicionais aos adotados pela modelagem

tradicional chamada “Sensibilidade de Charney” (Lemonick, 2009). Esta forma

de modelagem é mais completa do que a consideração da Terra como uma

91

bola de bilhar, usada no passado, visto que insere no cálculo alguns efeitos de

nuvens, dos oceanos, das capas de gelo, entre outro. Apesar de este modelo

prover um bom entendimento climático a curto prazo, os efeitos de longo prazo

ficam prejudicados, como as alterações nas capas de gelo, redução da

vegetação ou saturação dos oceanos na absorção de CO2 (fator que diminui

quando a temperatura aumenta).

O trabalho de Hansen, como de outros cientistas (Lemonick, 2009), é

acrescentar mais variáveis reais aos modelos climáticos de modo a possibilitar

previsões mais confiáveis. O problema é que esses novos fatores demandam

novas formas de mensuração. A fonte dessas informações é a

paleoclimatologia. Ao longos dos últimos 800 mil anos foram verificadas várias

Eras Glaciais e períodos curtos de aquecimento interglacial, semelhantes às

condições verificadas agora.

Além dos núcleos de gelo e amostras de solo oceânico, mencionados no

Capítulo I, tópico 1.4, também são importantes os estudos das antigas linhas

litorâneas. Conforme a Terra aquece, o gelo retrai, os oceanos avançam sobre

os continentes e nosso planeta reflete menos radiação do Sol, o que acelera o

processo. Ao contrário, em uma Era do Gelo, as capas de gelo expandem-se,

os níveis dos oceanos diminuem e maior radiação solar é refletida (também

acelerando o processo). Esse é um fenômeno importante e que não é

considerado na Sensibilidade de Charney, porém considerados por Hansen.

Com base nestes estudos (Lemonick, 2009), o trabalho de Hansen diz

que se os níveis de CO2 na atmosfera fossem mantidos nos atuais 385 ppm

(µL/L) os oceanos ainda assim subiriam devido ao degelo evidenciado

atualmente. Como a previsão é de aumento nas emissões para os próximos

anos, o degelo poderá ocorrer mais rápido do que se imagina.

Conforme a visão padrão, quando a concentração de dióxido de carbono

na atmosfera ultrapassar um limite de 560 ppm (µL/L), que o planeta atingirá

neste século, o processo de aquecimento será perigosamente acelerado e será

muito mais difícil retroceder os impactos. Para Hansen, este limite seria de 350

92

ppm (µL/L), menor do que a concentração atual, e os efeitos mais graves do

aquecimento global podem ocorrer antes do esperado.

A concentração de 350 ppm (µL/L) também é citada por Foley (2010).

Este artigo baseia-se no estabelecimento de limites naturais de nosso planeta,

os quais devem ser atendidos para que nossa sociedade funcione em um

“espaço operacional seguro”.

Embora alguns cientistas não aceitem na íntegra os estudos de Hansen,

mesmo esses concordam que as mudanças climáticas observadas hoje já são

desastrosas. Um exemplo é (Lemonick, 2009) o degelo de alguns pontos da

Antártida, antes do esperado, ou a descoloração de corais australianos devido

ao aquecimento das águas. O crescimento da população mundial,

principalmente na China e Índia, e o intenso consumo per capita incentivado

pelo capitalismo são vilões de uma perspectiva positiva no futuro.

2.6. A difícil tarefa de lidar com o aquecimento global (Miller, 2007)

A grande dificuldade para Miller (2007) em lidar com o aquecimento

global decorre de questões científicas, econômicas, políticas e éticas

complexas, que podem ser resumidas em alguns pontos chaves, os quais são:

a) As causas: “o problema tem muitas causas complexas”, diz Miller

(2007) e isso prejudica o entendimento da ciência acerca da real causa do

aquecimento. Cada vez mais os leigos, cientistas e políticos acreditam que o

ser humano, com suas emissões, possui um papel fundamental no

aquecimento global, porém o quanto ainda é um valor a ser descoberto;

b) A extensão: O aquecimento verificado nos últimos anos não é um

fenômeno isolado, porém global. Não afeta somente aqueles que são

responsáveis pelas emissões dos gases ou os que lucraram com tais

emissões, porém inclusive os países que nunca viram os benefícios da

industrialização;

c) A irregularidade: O aquecimento global trará, de certo modo,

benefícios para alguns e prejuízos para outros. Deste modo, fica a questão: Até

93

que ponto estas nações “beneficiárias” gastarão somas em dinheiro para

amenizar as dificuldades das nações “deficitárias”?

d) As emissões: Muitos pregam uma redução drástica da queima de

combustíveis fósseis. Estes podem até estar certo, porém mudar uma matriz

energética demanda anos e, no caso do petróleo, carvão e gás que são muito

baratos, poderá levar muitas décadas. Além disso, uma interrupção do

crescimento mundial, na forma como a economia está montada, causará um

imenso impacto social porque levará muitas famílias de volta à miséria. O que é

preciso é uma reavaliação do homem para o conceito da sustentabilidade, mais

intenso do que a visão tangencial evidenciada hoje, antes que seja tarde

demais;

e) A temporalidade: O ser humano, por seu tempo de vida de menos

de um século, respondem bem a problemas de curto prazo, ou seja,

condizentes com uma geração. Porém, o aquecimento global é lento. Afeta

gradativamente e ameaça não o mundo de hoje, porém o de amanhã. Assim,

aqueles que poluem hoje já terão morrido quando os impactos forem muito

maiores e somente os benefícios das emissões são verificados em suas vidas.

A temporalidade nos coloca uma questão ética a respondermos, até que

ponto é certo usufruirmos hoje de recursos naturais (como uma atmosfera com

concentração menor de carbono) que faltarão para nossos filhos ou netos. Ou,

inclusive dos animais que dividem o planeta conosco.

94

CAPÍTULO III

A AURORA DAS NOVAS TECNOLOGIAS

Conforme indicado por Miller (2007), desde 1860 as concentrações gases

causadores de efeito estufa na troposfera aumentaram de forma alarmante.

Este aumento foi muito maior nos últimos 50 anos. Os registros climáticos e

paleoclimáticos do Capítulo I permitem a constatação deste aumento. Hoje a

concentração atinge um valor de 380 ppm (µL/L), um valor somente atingido a

420.000 anos atrás.

Embora a ciência ainda não confirme com absoluta certeza, há muitos

indícios que correlacionam este aumento com o agravamento do aquecimento

global evidenciado desde os últimos 200 anos. Mesmo que já existisse um

aquecimento natural caso não houvesse concentrações tão elevadas desses

gases na atmosfera, esta situação tem sido agravada devido à atividade

humana.

Miller (2007) descreve quatro provas de que as ações do homem tem

impactado na temperatura terrestre:

1) O último século foi o mais quente dos últimos 1.000 anos;

2) A última década foi a mais quente do último século;

3) As geleiras da Terra no Ártico e nas grandes altitudes estão

derretendo, processo que não foi observado antes ao longo da história da

humanidade;

4) As vegetações mais quentes estão avançando em direção à latitudes

maiores.

Esses quatro indícios e os impactos apresentados no Capítulo II,

mostram que a Terra passará por mudanças drásticas nas próximas décadas

caso os níveis de gases causadores de efeito estufa não sejam reduzidos.

95

Assim, urge que a humanidade assuma uma postura menos

conservadora frente o aquecimento global e seus impactos decorrentes. Ações

são necessárias por parte de todas as nações do mundo, principalmente os

países desenvolvidos e em desenvolvimento. São cinco as possibilidades que

surgem diante de nós, segundo Philipon (2010):

1) Ampliar a descarbonização dos combustíveis utilizados no mundo;

2) Reduzir a intensidade energética do crescimento destes países,

aumentando a eficiência energética;

3) Capturar e sequestrar carbono;

4) Recorrer a fontes de energia alternativas e renováveis;

Philipon (2010) acrescenta que, além do impacto das atividades humanas

nos ecossistemas e na atmosfera, existem dois fatos que poderão incentivar a

redução no uso de fontes fósseis para geração de energia pela humanidade.

Uma é a segurança energética, uma vez que, com o esgotamento de algumas

reservas petrolíferas externas à OPEP, o mundo tem ficado mais dependente

do óleo advindo o Oriente Médio e deixa algumas potências econômicas como

os EUA ou Europa reféns de uma área conturbada do mundo. A segunda é o

fato de o petróleo ser uma riqueza limitada. Cada vez mais buscasse o “ouro

negro” em água profundas ou ultraprofundas o que dificulta a ação humana e

permite ocorrência de desastres como o evidenciado em 2010 no Golfo do

México com um poço da empresa British Petroleum (BP). Quando a “Curva de

Hubert” da produção mundial de petróleo atingir o seu ápice, a humanidade

passará por dificuldades.

Entretanto, há um legado do século XX que cada vez mais agrava as

emissões de carbono pela humanidade, o crescimento populacional (Philipon,

2010; Miller, 2007; Pinotti, 2007). Hoje existem 6,7 bilhões de pessoas que

crescerá em uma taxa exponencial para atingir, conforme as estimativas, 9

bilhões de pessoas no final do século XXI. Quanto mais pessoa, mais demanda

por energia e, consequentemente, qualquer tentativa de redução nas emissões

de carbono fica diluído no aumento contínuo da demanda de energia. Se uma

96

redução de, por exemplo, 20% for conseguida, o aumento um aumento no

consumo maior do que este valor estabiliza os valores de emissões mundiais.

Na sequencia deste trabalho seguem algumas iniciativas que podem

facilitar a curto, médio e longo prazo a redução do carbono na atmosfera e,

dessa forma, amenizando o aquecimento global.

3.1. Descarbonização

Foi corretamente descrito por Rifkin (2003) que a “descarbonização” da

energia foi iniciada no século XIX. Esta descarbonização consiste no aumento

da fração do elemento hidrogênio e consequente redução da fração carbono

dos combustíveis utilizados pelo homem ao longo dos anos. Os combustíveis

fósseis são constituídos basicamente de carbono e hidrogênio, cuja proporção

varia de acordo com a fonte energética. Como os gases responsáveis pelo

agravamento do efeito estufa são constituídos de carbono, a redução deste

elemento nos combustível torna-o “mais limpo” e menos propício a contribuir

com o aquecimento global. Ou seja, quanto maior a fração hidrogênio, maior

será a quantidade de água emitida durante a queima e, dessa forma, menor

será a influência do combustível na elevação da concentração de carbono na

atmosfera.

O carvão mineral (Rifkin, 2003), muito utilizado no início da revolução

industrial, é o combustível fóssil que contém a maior fração de carbono (10

destes para 1 de hidrogênio). Assim, são os mais poluentes. Com o passar dos

anos, e o avanço tecnológico, as máquinas a vapor movidas pela queima de

carvão foram substituídas pelos motores a combustão interna no século XIX,

mais eficientes, e que necessitavam de combustíveis líquidos como a gasolina

ou o óleo diesel. Estes derivados de petróleo contém uma proporção de um

átomo de carbono para dois átomos de hidrogênio, sendo, por isso, mais

limpos. Esse foi o primeiro movimento de descabonização verificado.

No final do século XX, a Europa viu-se em um dilema. O petróleo oriundo

do Mar do Norte, que se tornou a principal fonte de derivados após as crises

97

promulgadas pela OPEP na década de 1970, já se encontrava em declínio de

produção (quando os reservatórios de petróleo são explorados de forma muito

rápida, a pressão que eleva o óleo tende a desaparecer e o poço entra em

declínio). A solução foi utilizar outra forma de combustível e a escolhida foi o

gás natural (também uma fonte fóssil) oriunda da Rússia. Além disso, vale

ressaltar que o uso do gás natural foi uma medida importante em alguns países

como a Inglaterra que tinham como objetivo reduzir a participação política dos

sindicatos de mineradores de carvão mineral. Como sempre, o viés político-

econômico é o carro chefe de muitas medidas e, no final, quando possível,

verifica-se o ganho ambiental. O gás natural é basicamente constituído de

metanol (CH4) e etano (C2H6), que possuem uma proporção de 1 átomo de

carbono para, respectivamente, 4 e 6 átomos de hidrogênio. São muito mais

ricos em hidrogênio que os derivados de petróleo. Além disso, deve ser

considerado que a queima de gás natural proporciona menor emissão em

enxofre, material particulado e hidrocarbonetos (gases dispersam melhor na

câmara de combustão que os líquidos e apresentam uma queima mais

completa). Ou seja, trata-se de uma alternativa menos poluente.

Em suma, Rifkin (2003) indica que a cada fonte sucessiva de energia,

uma menor quantidade de carbono é emitida. Segundo indicado, nos últimos

40 anos, a emissão de carbono por unidade de energia primária consumida no

mundo reduziu em uma taxa média de 0,3% ao ano (o que constitui um valor

absoluto aproximado de 40%).

Embora muitos sejam otimistas com relação à melhoria contínua da

eficiência dos combustíveis utilizados pelo homem, Rifkin (2003) alerta: “as

emissões de CO2 continuaram assim mesmo a subir durante o período,

aumentando as temperaturas da superfície terrestre”. Apesar de a mudança do

carvão para o gás natural ao longo dos anos ter sido positiva, é preciso

considerar que o consumo de energia aumentou significativamente no mesmo

período e o volume de fósseis queimados tem aumentado. A melhora na

qualidade dos combustíveis pode ter sido ofuscada pela elevação do consumo.

98

Além da ampliação do consumo, outros fatores dificultam a ampliação do

gás natural na matriz energética mundial. Desses, vale ressaltar, como

principal, a maior disponibilidade de fontes mais poluidoras, como o carvão,

com relação a do gás natural. Pode ser demonstrados dois casos pontuais que

refletem bem esse fato.

A China é o país emergente que mais tem crescido nos últimos anos.

Todavia, sua economia é fortemente baseada na queima de carvão mineral

obtido de minas dentro de seu próprio território. Considerando que as reservas

de gás natural e o petróleo deste país são muito menores do que que as de

carvão, torna-se esta fonte energética mais poluidora a alternativa mais

econômica. Por este motivo, as emissões de carbono mundiais tem sido muito

impactadas pela economia chinesa.

Outro exemplo seria o Brasil. No final da década de 1990 seguiu o

modelo inglês para utilização de gás natural e efetuou diversos investimentos

na construção de gasodutos e implantação de turbinas a gás nas indústrias de

forma a aumentar a participação deste produto na matriz energética. Se por um

lado foi importante esta iniciativa por ampliar as possibilidades da matriz

energética brasileira, por outro lado deixou a economia muito dependente do

gás natural oriundo dos poços bolivianos. Quando o governo do presidente Evo

Morales teve início, a fragilidade desta dependência veio a tona. O aumento do

preço do metro cúbico deste produto fez com que o Brasil fechasse as válvulas

do abastecimento de gás advindos desse país e procurasse uma nova

alternativa para as turbinas utilizadas pelas indústrias, que passaram a ser

movidas novamente por destilados médios de petróleo.

A descarbonização da matriz energética mundial por meio da utilização

de gás natural como fonte primária é uma medida de curto prazo muito

interessante na redução das emissões de carbono. A tecnologia já se encontra

bem estabelecida e a oferta é relativamente suficiente para abastecer uma

parte considerável do mercado global. A Figura 3.1 permite visualizar o lento

aumento do consumo mundial do gás natural como fonte energética. Neste

gráfico pode-se verificar que no ano 2000 foi registrado um consumo de 1953

99

barris de petróleo para cada barril equivalente de gás natural e este número

caiu para 1764 em 2009.

Figura 3.1 – Perfil anual do consumo mundial de barril de petróleo para cada barril

equivalente de gás natural. Nota-se uma redução nos últimos 10 anos (ANP, 2010).

Todavia, o gás natural possui uma desvantagem com relação ao petróleo:

o transporte para centros consumidores a partir dos centros produtores. O

transporte marítimo de óleo cru por meio de navios petroleiros é amplamente

utilizado a décadas e o frete por tonelada é bastante viável. Entretanto, para o

gás natural, o transporte alguns anos atrás somente era realizado por meio de

gasodutos, o que limitava a aquisição por alguns países. Atualmente, tem

crescido no mercado o transporte marítimo de Gás Natural Liquefeito (GNL), o

que tem ajudado a distribuição deste produto em locais mais distantes. O GNL

nada mais é do que o próprio gás natural comprimido e liquefeito em

temperaturas crioscópicas transportado por meio de navios especiais

chamados Metaneiros. Apesar de ser um processo mais dificultoso que o

transporte de petróleo, esta modalidade tem crescido cada vez mais e seu

barateamento tem incentivado o aumento consumo do gás natural.

100

Rifkin (2003) vai além do gás natural, em seu livro A Economia do

Hidrogênio o autor defende a utilização deste combustível, que não contém

carbono, e cuja importância e detalhamento serão tratados no tópico 3.6.

Algumas montadoras já desenvolveram veículos como motores a

combustão interna ou a células combustível que utilizam hidrogênio como

combustível. Porém, qualquer uso do hidrogênio esbarra na dificuldade

tecnológica em produzir de forma eficiente, econômica e ambientalmente

correta deste combustível.

3.2. A nova era automobilística

Philipon (2010) descreve que metade da produção mundial de petróleo é

consumida para a mobilidade de veículos (modais rodoviário, ferroviário,

aquaviário e aeroviário). Este mesmo autor descreve que, anualmente, 5

bilhões de toneladas de CO2 são emitidos na atmosfera por veículos, que

corresponde a 18% das emissões antrópicas deste gás e 9,8% das emissões

antrópicas totais de gases causadores de efeito estufa. Se a tecnologia

permanecer nos moldes atuais, o aumento de veículos esperado para o futuro

vai acarretar em dois impasses: o consumo somente para o setor será

equivalente à produção atual de petróleo e as emissões de carbono

contribuiriam enormemente para o aquecimento global.

Felizmente, a tecnologia veicular tem desenvolvido cada vez mais

avanços tecnológicos que permitem aumentar a eficiência de tais veículos

(Philipon, 2010). Diversas são as soluções que podem ser adotadas para, no

mínimo, mitigar este cenário. Seguem na sequencia algumas dessas

tecnologias:

a) “do poço à roda” (Philipon, 2010)

Uma metodologia de contabilização de emissões de CO2 que tem

ganhado terreno no meio científico é chamada “do poço à roda”. Seu nome

deriva de um jargão do setor que representa a cadeia de suprimento dos

derivados de petróleo: “do poço ao posto”.

101

A forma mais adotada atualmente para medir emissões veiculares é o

CO2 emitido pelo cano de descarga e, em muitos países, este gás já consta na

lista dos poluentes veiculares limitados por regulamentação. Porém, ao utilizar

um determinado combustível, não deve ser somente considerado o carbono

emitido pela sua queima, porém todo o balanço de carbono da produção ao

transporte do combustível. O óleo diesel queimado no caminhão que transporta

o produto ou o CO2 emitido na refinaria deve ser levado em conta.

A título de demonstração, considerando grande parte dos veículos dos

mercados europeu e japonês, o aumento nas emissões de carbono quando

considerado a forma “do poço à roda” ficou entre 20% e 65%.

b) Os avanços da engenharia automotiva (Philipon, 2010)

Nos próximos 20 ou 30 anos, os especialistas acreditam que os veículos

que utilizam derivados de petróleo serão majoritários nas estradas. O Brasil,

neste caso, pode ser considerado como um ponto fora da curva, uma vez que o

consumo de etanol combustível vem superando o de gasolina A desde o ano

de 2008. No mundo, entretanto, a realidade é bem diferente do mercado

brasileiro.

Apesar desses motores de combustão interna sejam muito menos

eficientes que um motor elétrico, por exemplo, a densidade energética do

combustível compensa o seu uso (10 vezes maior que a da bateria elétrica).

Por muito tempo tais veículos dominarão as estradas. Logo, como não se pode

substituir, a curto prazo e em larga escala, tais veículos por outros que

consumam combustíveis menos poluentes, a solução é utilizar a engenharia

automotiva para maximizar a eficiência dos veículos e, dessa forma, reduzir

consideravelmente o consumo de combustível.

As possibilidades de aprimoramento em veículos, de curto prazo, trazidas

pela indústria automotiva são inúmeras. Uma delas, e a mais utilizada hoje, é o

aumento na produção de veículos com menor volume dos cilindros do motor

(costuma-se utilizar 1.0, ou seja 1 L). Essa medida visa aumentar a

quilometragem percorrida por cada litro de combustível, porém acarreta em

102

certa perda de potência no motor. Este tipo de veículo, por ser mais

econômico, é muito comum em países em desenvolvimento ou

subdesenvolvidos. Entretanto, nos países desenvolvidos não é muito aceito

devido ao efeito “adverso” da perda de potência, principalmente no mercado

americano, e, por esse motivo, alguma tecnologia adicional é necessária para

aumentar sua aceitação.

Visando produzir automóveis com aceitação no mercado, montadoras

têm investido na redução de gasto como energia cinética para movimentar

massa excessiva inútil nos veículos. Para isso, tem-se buscado utilizar ligas de

metais leves, diminuir espessura das chapas, reduzir tamanho das peças,

redução do atrito entre as peças móveis do motor, utilização de pneus

especiais, entre outras medidas que permitem reduzir as perdas para utilizar

uma quantidade cada vez maior de energia advinda do motor para o

movimento do veículo. Dessa forma, a redução de potência de veículos 1.0

pode ser resolvida e, além disso, mesmo para veículos com maior cilindrada,

redução no consumo também é verificada ao serem adotadas tecnologias mais

leves.

Outra melhoria seria a utilização de frenagem regenerativa nos veículos.

Esta tecnologia permite gerar energia elétrica por transformação da energia

cinética que seria perdida por atrito no momento das frenagens. Isso reduz o

uso de energia proveniente do motor para recarregar as baterias direciona a

mesma para as rodas do veículo aumentando a potência.

Por utilizarem somente hidrocarbonetos como combustível, pressupõe-se

que as emissões sejam somente água e CO2. Porém, tal situação não existe e

também são emitidos fuligem e outros gases, como os hidrocarbonetos ou o

NOx. O hidrocarbonetos e fuligem são oriundos de queima incompleta e os

óxidos de nitrogênio são emitidos porque nas condições da câmara de

combustão, o nitrogênio proveniente do ar de alimentação, apesar de sua

estabilidade relativa, reage com o oxigênio e produz tais óxidos. O advento

tecnológico dos motores tem proporcionado uma queima mais eficiente e,

103

dessa forma, a redução desses outros gases também reduz o consumo do

combustível.

Mercados como o europeu e indiano tem ampliado sua frota de veículos

leves a base de óleo diesel em substituição à gasolina para reduzir o consumo.

Apesar de ser o óleo diesel um derivado mais pesado que a gasolina, o ganho

energético obtido por esta substituição garante menos emissões. Graças à

superalimentação, o motor Ciclo Diesel proporciona um binário ar/combustível

mais rico no primeiro e, dessa forma, consomem menor quantidade de

combustível que o motor Ciclo Otto (gasolina) em baixo regime, marcha lenta.

Isso é importante nas grandes cidades em que o trânsito comumente encontra-

se em fluxo intenso. Essa é uma das características que explicam o uso de

veículos pesados a diesel, como caminhões e ônibus. Ademais, para o mesmo

tipo de uso, a utilização de óleo diesel emite menos CO2 do que a gasolina em

um comparativo do tipo “do poço à roda”.

Entretanto, apesar de ser mais proveitoso do que a gasolina, o uso de

óleo diesel em veículos leves, assim como o gás natural, necessita de ajustes

no mercado que podem significar um grande passivo. É o caso brasileiro. Hoje,

o Brasil importa óleo diesel e exporta gasolina, uma vez que nossas refinarias

foram projetadas com base no modelo americano que enfatiza derivados leves.

Uma maior produção de óleo diesel vai inundar o mercado de gasolina. Sem

contar que o mercado de combustíveis para veículos leves também existe

substitutos em potencial como o etanol combustível ou o gás natural veicular

(este último em algumas cidades). Ou seja, será preciso anos de investimentos

para que o mercado brasileiro absorva esta ideia.

Mesmo sendo, em alguns aspectos, não tão eficiente quanto o Ciclo

Diesel, o Ciclo Otto tem tido melhorias que permitem aproxima-lo de seu

concorrente. Há 10 anos a injeção direta tem sido utilizada para veículos diesel

agora começa a ser implantada nos motores à gasolina. Esta tecnologia

oferece um controle eletrônico de dosagem da mistura ar/combustível e

permite, dessa forma, uma melhor combustão, permitindo com que se tenha

uma redução do consumo.

104

Foram expostas algumas das possibilidades de curto prazo da indústria

automotiva até o momento. A médio prazo, existem outras inovações que

permitirão um consumo ainda melhor. As montadoras preveem que entre 2015

e 2020 a diferença entre os motores Ciclo Diesel e Ciclo Otto desapareçam

com a utilização da tecnologia Homogeneous Charge Compression Ignition

(HCCI). Nesta tecnologia, o motor preparará uma mistura ar/combustível

homogênea na câmara de combustão e a ignição espontânea por compressão.

A combustão ocorrerá em condições de temperatura e pressão ótimas e

poderá reduzir a emissão de particulados em 70% e de NOX em 90%,

mantendo o rendimento da combustão do Ciclo Diesel. Um exemplo deste

motor já tem sido apresentado em alguns eventos automotivos, mais ainda

esbarram na dificuldade de ser escolhido o combustível ideal para uso. Não

poderá ser nem a gasolina e nem o óleo diesel, porém algum produto

intermediário o que modificará de forma significativa os parques de refino

existentes hoje.

c) A via elétrica: abasteça seu veículo em casa (Philipon, 2010)

Está registrado na história, o primeiro veículo que ultrapassou a

velocidade de 100 km/h era elétrico com bateria de chumbo e o feito ocorreu

em 1899. No início da automação veicular os derivados de petróleo ainda não

reinavam absolutos e diversas formas de energia foram testadas, inclusive

óleos vegetais (Rudolf Diesel construiu seu primeiro motor para utilizar óleo de

amendoim, por exemplo) ou elétricos. Entretanto, as vantagens dos motores

elétricos (silenciosos, rápidos e não exigiam manutenção) não foram

suficientes para superar os motores a combustão interna no quesito autonomia

e espaço da bateria e, por isso, foram esquecidos. Após as crises do petróleo

dos anos 70, eles voltam a ser considerados como alternativos aos motores a

combustíveis fósseis e atualmente, em tempos de aquecimento global, ganham

nova força.

Suas características intrínsecas podem contribuir para que o mesmo

possa ser tornado a alternativa do futuro: são silenciosos (alguns modelos

podem ter autofalantes com som do motor e vibração artificial para atender aos

105

consumidores apegados aos efeitos do motor tradicional), possuem alta

eficiência energética, não liberam gases poluentes locais (as emissões “do

poço à roda” são centralizadas na fonte energética utilizada na obtenção da

eletricidade) e apresentam transmissão simplificada (ausência de embreagem

e câmbio, o que para alguns é um ganho excelente e para outros um defeito

devido ao interesse por uma direção mais livre).

Nestes veículos a frenagem regenerativa é imprescindível para a recarga

das baterias, porém requerem que as mesmas somente possam ser

carregadas até 60% da carga total e, por siso, promove redução da sua

durabilidade. O uso de supercondensadores que recuperaram quase que

instantaneamente a energia da frenagem permitem uma carga um pouco maior

da bateria (80%), minimizando o problema.

Entretanto, os veículos elétricos ainda possuem a mesma desvantagem

que tinham a anos atrás: a autonomia. Para percursos muito longos, o custo e

peso das baterias não permitiriam o seu uso. Como escrito por Philipon (2010):

“A bateria ainda é muito mais pesada do que um tanque de combustível e

sua limitada capacidade de estocagem energética reduzem a autonomia do

veículo, ainda que, no caso de uso somente urbano, isso não seja um

problema.”

Isso é uma verdade, uma vez que as tecnologias atuais permitem um

desempenho razoável nas curtas distâncias urbanas, porém são restritas em

viagens mais distantes. Há de considerar também que em baixas velocidades

estes veículos possuem um torque superior aos veículos convencionais, o que

contribui, ainda mais, para a sua utilização urbana.

Outra questão é a duração da recarga, que necessita ocorrer em algumas

horas, enquanto que o abastecimento do combustível líquido se dá em apenas

alguns minutos. Esse não seria um problema propriamente dito para veículos

que rodam apenas durante o dia, visto que bastaria carregar o veículo durante

a noite, porém causaria algum transtorno e, além disso, o custo da carga seria

mais barato que o combustível.

106

Além disso, ao contrário do motor elétrico (barato e quase indestrutível), a

bateria é cara e possui durabilidade limitada. Uma alternativa seria a aquisição

da bateria pelo proprietário sob a forma de leasing, onde uma empresa ficaria

responsável pelo ativo do componente. Na Tabela 3.1 verifica-se o

desempenho de diversos tipos de baterias que poderiam ser adotadas, suas

vantagens e desvantagens.

Tabela 3.1 – Desempenho de diversos tipos de baterias

Tipo

Chumbo-ácido

Níquel-zinco

Níquel-hidreto

metálico

Íon lítio

“Zeb

ra”: cloreto

de só

dio / níquel

Lítio-m

etal-

polím

ero

Densidade energética (Wh/kg) 20 a 30 60 a 80 50 a 70 75 a

120 100 a 120

100 a 120

Custo ($/kWh) 100 a 200

400 a 600 1.000 1.000 670 -

Durabilidade (ciclos) 300 a 800

500 a 1.000 2.000 1.000 a

3.000 1.000 a 1.500

800 a 1.000

Tempo de recarga (h) 8 3 a 6 3 a 6 3 a 6 10 a 12 6 a 10

Temperatura de funcionamento (ºC)

-20 a +70

-20 a +50

-10 a +50

-20 a +60

Sem limite

Sem limite

Comentário

Impa

ctos

am

bien

tais

Pou

cos

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vest

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es

Tem

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nsão

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ratu

ra

Um

úni

co fa

bric

ante

Ain

da n

ão

com

erci

aliz

ável

Alguns fabricantes possuem veículos elétricos operacionais para trajetos

curtos e que podem ser utilizados em frotas cativas. Atualmente, circulam no

mundo cerca de 30 mil veículos elétricos, dos quais uns 500 são ônibus. As

107

baterias de níquel-hidreto metálico (Ni-MH) têm substituído as de níquel-

cádmio (Ni-Cd), uma vez que esta última é muito mais tóxica. Por sua vez, as

baterias de íon lítio, que foram desenvolvidas para celulares, têm sido

consideradas em alguns modelos modernos, principalmente os veículos de alto

desempenho.

d) Veículos híbridos: o início da mudança (Philipon, 2010)

O conceito de carro híbrido foi iniciado para o grande público em 1997,

por meio do lançamento do modelo Toyota Prius, e unificou os conceitos de

motor a combustão interna e elétrico. Na verdade, o primeiro veículo híbrido da

história surgiu em 1916 e foi esquecido ao longo dos anos.

Os veículos híbridos são a transição entre os motores atuais a

combustível e os do futuro movidos somente a eletricidade, dizem alguns. Tais

veículos possuem dois motores, um elétrico e um a combustão interna, e um

sistema de transmissão especial que permite “dosar” o torque dos dois motores

de acordo com a situação. Seu uso tem sido motivado como uma forma de

reduzir o consumo de combustível e, dessa forma, também as emissões.

Existem hoje quatro tecnologias principais de veículos híbridos, os quais

apresentam algumas diferenças técnicas conforme o tamanho e a função do

motor elétrico. São eles:

• micro-híbridos: são carros com motor convencional que possuem

sistema start-stop;

• híbridos moderados: o motor elétrico somente auxilia o motor

convencional durante as acelerações, o momento em que o gasto

de combustível é maior;

• híbridos plenos: o motor elétrico consegue mover sozinho o

veículos nos momentos de aceleração ou de baixa velocidade,

quando o motor convencional consumiria muito combustível. Neste

caso, como nos anteriores, a eletricidade que alimenta o potente

108

motor elétrico advém do próprio motor convencional. O proprietário

do veículo somente precisa abastecer o combustível do veículo;

• plug in híbrido: este é o único modelo no qual o usuário pode

carregar a bateria por meio de uma tomada. Este veículo pode

funcionar com os dois motores ao mesmo tempo ou com cada um

em separado, depende da necessidade.

Outra vantagem dos motores híbridos é a redução das emissões de

gases poluentes, como o NOX, uma vez que nas fases de aceleração o motor a

combustão interna é auxiliado pelo motor elétrico.

3.3. Sequestro de carbono: Uso limpo das fontes fósseis?

No tópico 3.1 foi apresentada a descarbonização experimentada ao longo

dos anos de desenvolvimento industrial da humanidade. Porém, até que

atinjamos o estágio do hidrogênio e não mais emitirmos carbono, há um longo

percurso pela frente convivendo com fontes fósseis. Para fontes móveis,

principalmente rodoviários a gasolina e óleo diesel, pode-se verificar no tópico

3.2 que a engenharia automotiva tem buscado alternativas menos poluentes e

mais eficientes. E para as fontes fixas? Quais alternativas têm sido adotadas?

Ainda mais, se considerarmos o fato de que uma quantidade grande de energia

é produzida a partir de carvão mineral, mais poluente.

Uma alternativa que tem crescido muito é chamada de Captura ou

Sequestro de Carbono e consiste de um conjunto de técnicas que permite

capturar o carbono emitido pelas chaminés das fábricas ou de usinas

termoelétricas e armazená-lo em outra parte do meio ambiente no qual o

mesmo será inerte (Miller, 2007).

A forma mais simples de captura de carbono é praticada pela natureza a

milhões de anos: plantando árvores (Miller, 2007). As árvores, como qualquer

ser vivo, são constituídas de compostos orgânicos e, por isso, compõem-se

basicamente de carbono, hidrogênio e oxigênio. Em seus caules, as árvores

acumulam uma grande quantidade de carbono, uma vez que são,

109

particularmente, constituídos de ligno-celulose, um polímero bastante

compactado. Porém, o acúmulo de carbono promovido pelas árvores somente

se dá quando esta se encontra em crescimento (seus tecidos estão se

desenvolvendo). Na idade madura, não há crescimento suficiente que justifique

um sequestro tão intenso de carbono. Além disso (Miller, 2007), outra questão

é que, com a morte de qualquer vegetal, o carbono é reemitido à atmosfera por

decomposição ou queima da madeira. A melhor alternativa seria, com a morte

da árvore, que a mesma fosse enterrada.

Uma segunda abordagem simplificada seria favorecer a permanência do

CO2 no solo. Uma forma é a utilização de gramíneas específicas que absorvem

o gás da atmosfera e o armazenam no solo. Outra forma é a realização de

cultivo sem aragem e a separação os campos de cultivo esgotados como

reservas de conservação. Todavia, vale ressaltar que temperaturas mais altas

podem aumentar a decomposição do solo e liberar o carbono armazenado

(Miller, 2007).

A abordagem mais considerada na indústria, visto que permite absorver

uma quantidade grande de carbono, é a injeção das emissões no fundo do mar

ou no subsolo profundo (Miller, 2007). A expectativa que se tem com estas

modalidades é a possibilidade de compensar efeitos futuros adversos

decorrentes da queima das fontes fósseis (Lemonick, 2009).

O processo tem início quando os gases expelidos pelas chaminés de

termoelétricas, cimenteiras ou demais indústrias que emitem grande

quantidade de CO2. Estes gases seriam encaminhados para usinas que

realizariam a separação do CO2 dos demais gases e, em seguida, realizariam a

liquefação do mesmo utilizando compressão. Este gás liquefeito poderá ser

transportado, se necessário, por meio de dutos ou tanques para a instalação

injetora (Lemonick, 2009).

Conforme descrito por Miller (2007), Lemonick (2009) e Biello (2009),

diversas formações geológicas podem ser utilizadas para injeção deste CO2

para acúmulo a longo prazo. Podem ser utilizados, por exemplo: depósitos de

110

petróleo ou gás natural sem comercialidade (alguns desses podem até voltar a

ser comerciais, uma vez que o CO2 injetado poderá aumentar a pressão no

poço), formações profundas de basalto contendo salmoura (aquíferos salinos),

depósitos de carvão não exploráveis (veios de carvão), entre outras

possibilidades. Deve-se, entretanto, assegurar-se de que este carbono não

retorne à superfície por um processo chamado de percolação e provoque

riscos à população.

Entretanto, fica a pergunta, o escape de dióxido de carbono pode

ocasionar mortes. Em 1986 (Biello, 2009), o lago vulcânico Nyos, na República

de Camarões, emitiu uma noite 2 milhões de toneladas de CO2 por causas

naturais e sufocou mais de mil pessoas que residiam nas proximidades. Porém,

entende-se que este caso ocorreu devido a uma liberação muito repentina de

gás. Em Utah, Estados Unidos, prospectores de gás perfuraram um depósito

natural de CO2 acidentalmente e criaram um geiser intermitente desse gás que

hoje é atração turística. No Japão, cientistas simularam um tremor de

magnitude 6,8 e um depósito de CO2 não foi afetado. Entretanto, os casos

atuais não contemplam a quantidade de gás que seria acumulado a partir de

uma usina termoelétrica e, por isso, muita cautela ainda é necessária.

Uma ideia errada do processo causa espanto em alguns. Não se tem

como objetivo formar com o CO2 piscinas enterradas, porém direcioná-lo em

estratos adequados que contenham espaços suficientes entre grãos de

camadas de arenito ou água para dissolvê-lo. Essa forma de captura é mais

segura, uma vez que seria necessária muita pressão para que o gás fosse

expelido de fendas tão pequenas. Espera-se que, em um futuro distante, o

carbono seja assimilado quimicamente como carbonato e constitua as rochas

do seu depósito (Lemonick, 2009).

A injeção no mar, diferentemente da realizada em terra, não tem sido

vista com bons olhos por muitos, uma vez que a colocação de grandes

quantidades pode vir a formar plumas ácidas e provocar impactos ambientais

sérios na biodiversidade oceânica (Miller, 2007).

111

Miller (2007) e Billeo (2009) mostram que algumas experiências

realizadas até o momento não resultaram em nenhum impacto e o gás ficou

devidamente retido. Foi relatado que empresas especializadas em prospecção

de petróleo já bombeiam a algum tempo CO2 para o subsolo para aumentar a

produtividade de campos maduros. Este é o caso da norueguesa StatoilHydro

que extrai o CO2 do próprio campo e o reinjeta a mais de mil quilômetros de

profundidade. A British Petroleum também opera em seus reservatórios da

Noruega injeção e CO2. Essas duas iniciativas decorrem de um imposto que o

governo norueguês aplica por quantidade de carbono emitida na atmosfera.

Entretanto, as fontes indicam que nenhum dos casos em que o processo é

realizado em usinas ele tem sido em escala industrial (em média 10 toneladas

de CO2 por dia), o coração do problema do meio ambiente.

Apesar das dificuldades, muitos cientistas e políticos veem na captura de

carbono a melhor solução para o aquecimento global (Miller, 007; Biello, 2009).

Particularmente, esta tecnologia evitaria alterar a matriz energética dos países

e, portanto, seria uma alternativa mais fácil. Entretanto, Miller (2007) comenta

que, atualmente, esta é uma proposta cara e sua utilização poderia triplicar o

custo de produção de eletricidade. Além disso, outro gargalo decorre de que as

usinas de separação e CO2 de hoje somente purificariam 30% do carbono

gerado. “O armazenamento pode ser a parte mais simples do desafio S” indica

Biello (2009).

Um exemplo de sucesso é o resultado obtido por uma usina da Alemanha

(Biello, 2009). Esta instalação compra carvão de grande pureza e queima em

uma pequena caldeira com oxigênio purificado (que é caro). Como resultado da

utilização de matérias-primas tão puras, os gases de emissão são,

basicamente, dióxido de carbono e água. Assim, a purificação é facilidade e

95% do CO2 gerado pode ser retido a uma pureza de 97,5%. Esse produto tem

sido comercializado com empresas que fabricam refrigerante para adição em

seus produtos. A queima com oxigênio puro é uma das formas de viabilizar o

sequestro de gás carbônico, porém a viabilidade comercial deste caso não é

aplicada aos casos convencionais e não seria interessante em larga escala.

112

Biello (2009), acrescenta que para os Estados Unidos isso “representaria

a independência energética” (palavras de Barack Obama, atual Presidente

deste país). Isso se dá porque, segundo Rifkin (2003), os Estados Unidos é um

grande importador de petróleo hoje, o que causa dependência do mercado

internacional. Se fosse possível utilizar o carvão contido em seu subsolo (que é

muito rico), sem prejudicar o meio ambiente, seria a solução dos problemas

americanos.

Vale ressaltar que, o problema da captura de carbono não reside no fato

de que a tecnologia seja utilizada para reduzir as emissões atuais, porém a

mesma pode ser utilizada como motivo para explorar de forma intensa as

fontes energéticas mais sujas (carvão e xisto) somente porque as emissões

serão acumuladas na terra.

Segundo o Departamento de Energia Americano (Biello, 2009), só os

Estados Unidos teriam espaço disponível em reservatórios de arenito para

armazenar quase 4 trilhões de toneladas de CO2. Muitos desses reservatórios

estariam próximos onde mais se consome carvão naquele país e, segundo os

cálculos, seria possível armazenar carbono por 100 anos com as emissões

atuais.

3.4. A origem da energia (Capozzoli, 2009b)

Capozzoli (2009b) comenta: “o movimento de seus músculos oculares na

leitura deste texto demanda uma determinada quantidade de energia”. Essa

afirmação define bem a necessidade de energia para o ser humano. Até

mesmo uma simples leitura consome energia. Toda ação da natureza demanda

gasto de energia, uma vez que, sem esta, somente teríamos um amontoado de

matéria inanimado e sem vida. Até mesmo a ciência entende que matéria é

energia compactada! Ou seja, a energia permeia todo o universo.

No exemplo acima, a energia que move nossos músculos provém dos

alimentos. Quando nosso alimento não é um vegetal, na base da cadeia

alimentar há um vegetal associado, isso porque as plantas e demais seres

113

fotossintetizantes são os únicos capazes de transformar matéria orgânica a

partir de matéria inanimada (neste caso, utilizando dióxido de carbono, oxigênio

e energia provinda do Sol). Além da fotossíntese, cabe à energia do Sol que

chega à Terra aquecer a superfície, evaporar a água, bem como produzir os

ventos e as correntes marítimas. O próprio calor que existe no subsolo da Terra

proveio, conforme algumas teorias, do calor inicial de criação da Terra, o qual

tem origem nas nuvens de formação do Sistema Solar aquecidos pelo calor do

Sol.

Então o Sol é a fonte de todas as energias presentes na Terra? A

resposta seria de quase todas. E qual a fonte de energia do Sol? A resposta

está na única fonte de energia que não provém do Sol na Terra, a Energia

Nuclear. No caso da Terra, a desintegração natural por fissão nuclear de

elementos radioativos como o Urânio ou o Rádio, e no caso do Sol, a fusão

nuclear de átomos de Hidrogênio para formar Hélio. Nesses dois casos tem-se

exemplos de dois processos não muito triviais da natureza: a quebra das forças

fortes que unem os núcleos dos átomos no caso da fissão nuclear e a

transformação de matéria (lembre-se do parágrafo anterior) em energia pura (o

processo mais energético dos dois).

Assim, pode ser dizer que tudo se resume em energia nuclear? Não, uma

vez que esta depende da liberação de energia contida nos átomos, seja de

Hidrogênio e seja de Urânio. Os elementos diferentes do Hidrogênio nasceram

a partir de estrelas que iniciaram sua vida realizando fusão de Hidrogênio em

hélio e, com o passar dos anos, e dependendo da massa da estrela, tiveram

energia para compactar estes dois elementos em todos os elementos da

Tabela Periódica. O Sol, por exemplo, pode fundir átomos até o ferro e não os

mais pesados, os quais foram originados em outros estrelas em um passado

longínquo. Os elementos muito pesados (como o próprio Urânio) devem ter

sido formados com explosões gigantescas, chamadas Supernovas, de estrelas

muito pesadas.

Bom, só resta perguntar se é o hidrogênio, o formador dos demais

elementos, a origem da energia do Universo. Não, é a resposta. O Hidrogênio

114

também teve uma origem. Os átomos de Hidrogênio do Universo foram

originados quando a energia do Big Bang, a Explosão Primordial, condensou

em prótons e elétrons e estes deram origem ao primeiro e mais simples

elemento conhecido, o Hidrogênio. Assim, chegamos à origem da energia do

Universo, a Explosão do Big Bang. A energia remanescente desta Explosão é o

que permite que este texto seja lido ou que o Sol nos ilumine. No início era

muito concentrada e aos poucos foi sendo dissipada. Uma teoria prevê que a

tendência é que esta energia seja dissipada até o momento em que tudo esteja

no zero absoluto (0 K ou -273,15ºC) e, neste momento, quando a energia

cinética do Big Bang desaparecer, tudo o que conhecemos como Universo se

condense novamente em um piscar de olhos e, quando o corpo resultante

contiver mais massa do que o possível, um novo colapso ocorra e tudo

recomece novamente.

Essa é a história da energia primordial. Não tão simples como foi descrita,

pois há formas fundamentais de energia que não foram tratadas tão a fundo

como a gravidade, a eletricidade, bem como as forças fortes e fracas, porém

ilustra de forma razoável o entendimento da ciência.

3.5. “Nada se cria, nada se forma, tudo se transforma” (Lavoisier)

Atkins (2008) traz a definição termodinâmica da energia: “é a capacidade

de efetuar trabalho”. Neste caso, quando uma mola é esticada, a sua

capacidade de retornar ao original aumenta e, em decorrência disso, também

aumenta sua energia. Capozzoli (2009b) discorda desta definição, uma vez que

é a energia a responsável por toda a civilização humana e por todo o Universo

como o conhecemos. Além disso, a de considerar as inúmeras formas que esta

é percebida, ou não percebida, por nossos sentidos: ondas eletromagnéticas

(como a luz), calor, movimento, som, gosto (energia química) e radiação de

partículas.

Dessas inúmeras formas de energia, nenhuma é estanque, uma vez que,

dependo do processo, elas podem ser transformadas entre si. Ou seja, a

mesma energia que impulsionou as caravelas de Cristóvão Colombo na sua

115

primeira viagem à América, pode estar sendo utilizada na confecção deste

papel. A própria energia de uma usina hidroelétrica. Nada mais é do que a

transformação da energia potencial gravitacional da água sendo transformada

em energia cinética e depois em eletricidade. A queima de combustíveis nada

mais do que a energia química se transformando nas energias cinética

(expansão dos gases) e térmica (calor). A própria formação do petróleo decorre

da transformação em energia química da energia solar por organismos vivos a

milhões de anos e posterior modificação pela energia de pressão e térmica da

crosta terrestre.

Ou seja, a energia que move nossa sociedade pode ser originada de

inúmeras fontes, basta que tenhamos tecnologia para transforma-la em

trabalho útil. Até o momento, a principal força motriz da sociedade, desde a

Revolução Industrial, foi a queima de fontes fósseis. Isso tem gerado impactos

ambientais severos e que tendem a piorar nas próximas décadas. Cabe à

humanidade utilizar a dádiva da natureza de estarmos rodeados de inúmeras

fontes energéticas capazes de serem transformadas no que quisermos, basta

que tenhamos tecnologia e vontade para alcança-las. É claro que nenhuma

delas será a única (nem o petróleo conseguiu esta façanha), porém uma

diversificação da matriz energética mundial e uma ampliação das fontes

renováveis e mais limpas são necessárias em um futuro cada vez mais

desenvolvido e populoso.

Seguem algumas informações acerca das diversas possibilidades de

energia que a natureza disponibiliza ao homem todos os dias.

a) Energia Nuclear

Uma usina nuclear consiste de uma usina termoelétrica, por isso muitas

vezes é chamada de central termonuclear, uma vez que transforma energia

térmica em elétrica como suas primas movidas a combustíveis fósseis. A

grande diferença se dá pelo fato que seu combustível são pastilhas de Urânio

levemente enriquecido com o isótopo 235 (isótopo físsil). O princípio de

funcionamento decorre da aceleração do processo natural de fissão nuclear do

116

Urânio 235, sob condições controladas e isoladas. Além de neutros e radiações

α, β e γ, também é gerado pela fissão dos núcleos do Urânio a energia térmica

utilizável pelo homem.

Miller (2007) diz que na década de 1950 os pesquisadores previam um

mundo, no ano 2000, movido com 20% de sua energia advinda dos átomos.

Em 2004, entretanto, as previsões falharam, uma vez que somente 6% da

energia mundial é movida pela energia nuclear. Hoje, as previsões futuras são

que este número caia até 2025, considerando que serão fechadas velhas

usinas termonucleares e poucas usinas novas serão construídas.

Há diversas razões que explicam a redução da participação da energia

nuclear (Miller, 2007). A primeira decorre do custo de construção e dos custos

de operação. Além disso, tem-se uma grande pressão da sociedade, visto que

desde os acidentes de Three Mile Island (EUA) e Chernobyl (Ucrânia) esta

forma de energia ficou marcada como devastadora. Outro problema consiste

na preocupação dos investidores nos gastos de manutenção de um reator fora

de operação. Quando uma usina é desativada, esta não pode ser

simplesmente desmontada, porém deve permanecer sob guarda por séculos.

Wald (2009) descreve que as mudanças climáticas tem despertado o

interesse de alguns acerca da energia nuclear. A energia nuclear é

considerada uma energia limpa, com relação à poluição atmosférica, uma vez

que não emite gases (inclusive gases causadores de efeito estufa). É oportuno

explicar que, apesar de ser uma fonte energética “limpa”, a mesma não é

renovável uma vez que o Urânio provém de fontes limitadas.

Como as usinas termoelétricas americanas são muito antigas (Wald,

2009), tem havido interesse de algumas empresas em substituir estas por

termonucleares, considerando o viés ambiental e a possibilidade de haver

apagões no país caso maiores investimentos não sejam direcionados à

geração de eletricidade. Estas empresas pretendem construir diversos reatores

nucleares de “bancada”, ou seja, padronizados, de forma a reduzirem os custos

117

de produção por produção em larga escala. Este projeto ambicioso é

questionado por muitos que perguntam-se: “valerá a pena”.

Wald (2009) explica que o mercado americano de energia hoje é

diferenciado do que era há alguns anos atrás, quando os reatores nucleares

ainda eram construídos. Os custos de alternativas mais caras de energia não

são mais repassados aos consumidores e são vendidos em um mercado

competitivo. Muitos receiam haver perda de segurança para garantir preços

mais baixos.

Finalmente, vale ressaltar que o pior problema da energia nuclear é o lixo

radiativo. Em um caso como o Brasil, um país continental com somente dois

reatores ativos, pode ser oportuno ampliar o mercado de energia nuclear,

inclusive para aumento do conhecimento da tecnologia no país. Porém, no

caso de países como a França, onde mais de 60% da energia é advinda de

fontes nucleares, está havendo uma intensa dificuldade no armazenamento do

lixo radiativo. Está faltando, literalmente, lugar para depositar este lixo. E o pior

é que, com a desativação dessas usinas, a França precisará de novas fontes

energéticas e necessitará cuidar de todo esse passivo atômico em seu

território.

Por fim, a humanidade encontra-se hoje em um dilema. É preciso decidir

se vale a pena construir novos reatores ou não. Caso sim será preciso agir

enquanto que ainda há engenheiros que detém o conhecimento de sua

construção (Wald, 2009). Talvez em um futuro mais distante, o conhecimento

poderá ser perdido se não o continuarmos nas próximas décadas. Será válido

manter a tecnologia para as gerações futuras ou a mesma deve ser

descontinuada devido às suas dificuldades? Essa pergunta precisa ser

equacionada pela humanidade.

b) Energia geotérmica

A energia geotérmica é proveniente do calor contido no interior da terra.

O processo é muito semelhante às usinas térmicas e termonucleares, a

diferença é a fonte de calor. Enquanto que nessas duas últimas, o calor é

118

obtido de reações específicas promovidas pela ação humana (reação química

de queima ou reação de fissão nuclear), nas usinas geotérmicas o

aquecimento do fluido térmico se dá por meio de uma energia que não

depende da ação humana.

Tecnicamente, como relatado por Miller (2007), tais usinas consistem de

um equipamento de bombeio possante que empurra o fluido térmico por um

poço até uma profundidade capaz de aquecê-lo de forma suficiente. O contato

com as rochas quentes, ou com fluidos do manto da Terra, promove o

aquecimento ou a vaporização do fluido, depende do projeto. O fluido

aquecido, ou vaporizado, sobe por diferença de pressão e é utilizado na

geração da energia elétrica. Em outras palavras, trata-se de um geiser artificial.

Além de movimentar usinas geotérmicas, o calor do subsolo também

pode ser utilizado por residências para aquecimento em lugares frios (Miller,

2009). Neste caso, basta um sistema semelhante ao de uma usina, porém bem

mais simplificado. Essa é uma forma bem eficiente de promover a calefação

sem a necessidade de utilizar combustíveis fósseis como óleo de aquecimento.

São vantagens desta fonte energética: são intermitentes (ou seja,

funcionam o ano todo), não agridem o meio ambiente com emissão de carbono

e possuem custo baixo de instalação e operação. Entretanto, não são todos os

lugares que a energia geotérmica pode ser aproveitada. Apenas nos lugares

escolhidos pela natureza para terem atividade vulcânica podem utilizar esta

fonte de energia. Como exemplo, tem-se a Islândia, um país muito gelado e

que possui muitos vulcões ativos. Neste país, pelo menos 85% das casas

possuem aquecimento natural de fonte geotérmica e a mesma também serve

para aquecer estufas para produzir alimento durante o inverno rigoroso (mIller,

2009).

Hoje, somente 1% da energia mundial provém de fonte geotérmica, uma

vez que sua limitação natural não favorece a instalações de usinas próximas

aos linhões de transmissão ou aos grandes centros consumidores.

119

c) Hidroeletricidade

Diferentemente das fontes anteriores, a hidroeletricidade não utiliza

energia térmica como energia intermediária. Somente estão associadas a esta

forma a energia potencial gravitacional e a energia cinética. As grandes

vantagens da hidroeletricidade são: energia barata, apresenta maior

possibilidade de instalação do que a energia geotérmica, instalação e

manutenção mais baratas com relação à energia nuclear, não emissão de

gases poluentes gasosos e sólidos, entre outros.

Entretanto, apesar de apresentar efeitos positivos, a energia nuclear

possui, também, alguns aspectos que precisão de atenção (Freitas, 2009). A

própria mudança climática, que pode ser uma das motivações de se adotar a

hidroeletricidade, pode ser um complicador, visto que provocará mudanças no

padrão hidrológico e de precipitação mundial. No caso brasileiro, apesar de ser

um país que detenha uma grande reserva hídrica superficial, que hoje produz

85% da sua energia elétrica por meio das águas, pode sofrer com as

alterações provocadas pela elevação de temperatura.

Conforme indicado por Freitas (2009), o IPCC descreve que as vazões

dos cursos de água dependem da localidade e do cenário climático

considerado. No caso específico da América do Sul, os estudos não

apresentam coerência de resultados, uma vez que indicam excessos de

chuvas e muita vaporização. O cenário mais correto, seca ou chuva, ainda não

está bem esclarecido.

O sistema hidroelétrico brasileiro (Freitas, 2009) foi construído com base

em séries históricas de 1930, as quais encontram-se de certa forma alteradas

atualmente. Isso aumenta o risco de apagões no Brasil devido ao fato de que

os níveis dos reservatórios nos verões permanecerem sempre muito baixos.

Por esse motivo, é cada vez maior o interesse do governo em explorar as

bacias hidrográficas do Norte, as quais representam 50% do potencial

hidroelétrico do país e encontra-se pouco explorado. Como a demanda maior

encontra-se nas regiões Sul e Sudeste, torna-se cada vez mais necessária

120

construções de linhões que interligam as regiões, uma vez que tais obras

reduzem os riscos de não atendimento da demanda. Por este motivo, tem-se

investido muito nesses linhões. Em curto prazo, tais medidas são bastante

oportunas.

Vale ressaltar que a utilização do bioma amazônico para construção de

represas acarreta alguns impactos ambientais. Os lagos costumam ser muito

grandes devido à alta vazão dos rios e o relevo muito plano. Com isso, uma

vasta área de floresta seria devastada. Além disso, é imprescindível a retirada

da mata na região alagada para evitar a geração demasiada de metano

formado por causa da degradação anaeróbia. Outro impacto ambiental se dá

devido aos trabalhadores levados para a construção da barragem. Como o

aumento da população é muito rápido, tem-se uma ocupação descontrolada

com excessiva geração de resíduos.

Segundo relatório do IPCC (2007), 1,8 bilhão de pessoas vivem, nos dias

de hoje, em países que sofrem estresse hídrico médio e alto. A ONU prevê que

em 2025, devido ao aquecimento global e crescimento populacional, esse

número pode saltar para 5 bilhões. Assim, o consumo de água poderá provocar

um efeito muito negativo na vazões dos rios e nos lençóis freáticos, o que

provocará um impacto muito grande na geração de energia por meio de

hidroelétricas.

O Brasil não está longe desta realidade, uma vez que as bacias do

Nordeste serão as primeiras a sofrer com as mudanças climáticas. As represas

no Rio São Francisco poderão reduzir sua capacidade em estimados 160 MW

ou maior. Isso sobrecarregará as demais bacias ou incentivará o uso de

termoelétricas à óleo combustível ou carvão, agravando, ainda mais, o

aquecimento global (Freitas, 2009).

Até mesmo a Bacia do Paraná, que é responsável por 50% da

capacidade nacional de geração de hidroeletricidade, poderá ser impactada.

Apesar de não estar localizada em uma área muito crítica, a grande população

e intensa agricultura ao seu redor pode sobrecarregar o sistema e impactar de

121

forma significativa no potencial de geração de energia elétrica. Além disso,

visto que é necessário manter os níveis dos rios da região, de modo a não

prejudicar as hidrovias, as comportas não poderão ser fechadas de modo a

manter o nível dos reservatórios (Freitas, 2009).

d) bioenergia: biomassa e biocombustíveis

Antes de iniciar este item, vale mencionar a diferença entre biomassa e

biocombustíveis. Biomassa pode ser considerada como qualquer material

oriundo de organismos vivos e que não tenha sido modificado por processos

industriais severos. São exemplo de biomassa: a madeira, o bagaço de

resíduos agrícolas ou outros resíduos vegetais ou animais. Vale ressaltar, que

o uso de biomassa para geração de energia deve atentar quanto ao fato de

esta ser renovável ou não. Biomassa oriunda de florestas são renovadas após

muitos anos e, por este motivo, madeira oriunda de extrativismo florestal são

consideradas não-renováveis. Já o bagaço de cana-de-açúcar é considerado

renovável, uma vez que a vegetação renova-se rápido.

Quanto aos biocombustíveis, são classificados como combustíveis

produzidos a partir de biomassa renovável, a qual é convertida a partir de um

processamento industrial simples ou severo. São exemplos de biocombustíveis

o biogás, o etanol combustível, o biodiesel, a biogasolina, o óleo diesel

renovável, entre outros.

A importância dos biocombustíveis no equacionamento do aquecimento

global se dá, uma vez que estes são responsáveis por fechar o ciclo do

carbono. No caso dos combustíveis fósseis, o carbono é retirado de

reservatórios no subsolo, processados, queimados e liberados na atmosfera.

Não há o retorno deste carbono para o subsolo, exceto se houver um

processamento de captura de carbono que ainda não é utilizado em escala

comercial, e acumula-se na atmosfera. Já os biocombustíveis quando

queimados, liberam o mesmo CO2 que foi um dia absorvido da atmosfera por

um vegetal por meio da fotossíntese. Para a produção de mais

biocombustíveis, mais carbono é capturado e, dessa forma, o ciclo se fecha.

122

Rovere e Obermaier (2009) informam que até recentemente os

biocombustíveis eram tratados como uma fonte energética limpa e

potencialmente capaz de mitigar os impactos do aquecimento global.

Entretanto, estudos recentes indicam que uma análise mais específica de cada

caso é necessária antes de ser batido o martelo quanto aos benefícios dos

biocombustíveis.

Ou seja, não basta uma análise puramente superficial e generalista, é

preciso uma avaliação do tipo “do poço à roda”, ou melhor, “do campo à roda”,

neste caso. É preciso estudar se a quantidade de carbono absorvida pela

planta é suficiente para compensar o carbono emitido pelo maquinário agrícola,

pelos veículos de transporte da matéria-prima, pelo processamento industrial e

pelo transporte do produto acabado.

No caso do etanol produzido a partir de melaço de cana-de-açúcar, o

processamento industrial com base na energia gerada a partir da queima de

biomassa (bagaço da cana-de-açúcar), torna o processo economicamente

viável e nulo em termos de emissão de carbono. Entretanto, foi necessário um

expertise de 30 anos do setor sucroalcoleiro brasileiro para que a tecnologia

atingisse maturidade tal que fosse possível esse resultado. No início, os fornos

das usinas queimavam fósseis ao invés do bagaço de cana e o balanço de

carbono era muito diferente.

No caso do biodiesel, cuja cadeia produtiva ainda precisa ultrapassar a

curva de conhecimento para tornar-se tão competitivo quanto o etanol, ainda

apresenta algumas dificuldades em termos de balanço de carbono. Este

biocombustível é produzido por meio de transesterificação ou esterificação de

óleos, gorduras ou ácidos graxos, os quais são obtidos a partir de organismos

vivos, com um álcool. A grande maior do parque produtivo de biodiesel utiliza

metanol ao invés do metanol, devido a algumas motivações técnicas e

econômicas. Ocorre que o metanol é comumente produzido a partir de reforma

de gás natural e, portanto, trata-se de um carbono de origem fóssil. Pode-se

dizer que aproximadamente 5% do biodiesel é não-renovável. É preciso haver

maiores investimentos no desenvolvimento de tecnologias que permitam

123

transformar biodiesel a partir de etanol oriundo de biomassa renovável (melaço

de cana-de-açúcar, por exemplo) para se obter um biodiesel plenamente limpo

e renovável, uma vez que é oportuna a mitigação das mudanças climáticas.

Ademais, a transesterificação de óleos vegetais para produzir biodiesel

gera um coproduto chamado glicerina. Hoje, este produto ainda não tem uma

comercialidade garantida, visto que a indústria de cosméticos ou químicos

(seus maiores consumidores) requer um produto muito purificado (o que

encarece sua purificação) e é relativamente pequeno dado o volume produzido

a partir da comercialização do biodiesel. Muito tem sido estudado para dar uma

finalidade à glicerina e garantir uma economia adicional ao produtor de

biodiesel. Vale ressaltar que o etanol a partir de cana-de-açúcar tem anos de

experiência e que o biodiesel possui apenas alguns anos. Um futuro mais

promissor para o biodiesel dependerá da ampliação de sua tecnologia.

Outro produto a ser considerado, e não menos dificultoso quanto o

biodiesel, é o etanol produzido a partir de amido de milho, muito comum no

mercado americano. Diferentemente da produção de etanol a partir de cana-

de-açúcar, há intenso consumo de energia na etapa de quebra do amido e

dissolução da glicose que será fermentada para obter o etanol. Essa etapa

adicional reduz a economicidade do produto, de forma que obriga o governo

americano fornecer subsídios aos produtores, e torna a iniciativa menos limpa.

Recentemente, um problema que tem sido evidenciado no mercado dos

biocombustíveis é a rivalidade com alimentos. Isso é muito verificado com o

biodiesel e o etanol de milho e o seu maior impacto decorre do fato de que a

indústria alimentícia paga melhor do que a indústria de energia. Ou seja, em

outras palavras, paga-se muito por uma matéria-prima alimentícia (óleo de soja

ou milho, por exemplo) e o produto final deve ser vendido por um preço

pequeno (o mesmo rivalizará com os fósseis como gasolina e óleo diesel que

possuem preço menor do que os gêneros alimentícios). Isso resulta em uma

margem de lucro muito pequena dos produtores, os quais precisam receber

subsídio financeiro (etanol americano) ou por meio de teor obrigatório

(biodiesel no Brasil).

124

Outra questão importante acerca da rivalidade energia x comida é a

questão econômica. Seriam os biocombustíveis responsáveis pela elevação de

preço dos gêneros alimentícios utilizados como suas matérias-primas? Talvez

a resposta para esta pergunta necessitasse de uma análise mais profunda. No

caso da cana-de-açúcar, não há uma indústria alimentícia apoiada neste

insumo, exceto o açúcar que tem sido suprido normalmente. Quanto ao

biodiesel, muitos questionaram seu uso por conta deste fato. Porém, ao ser

realizado um acompanhamento das cotações do preço dos óleos vegetais

utilizados na produção de biodiesel e como alimentos (soja, canola, amendoim,

palma ou dendê, girassol, entre outros), com o preço do petróleo, verifica-se

um comportamento quase que idêntico. Então, o preço dos óleos alimentícios

estão atrelados ao barril de petróleo, uma vez que a energia fóssil impacta

diretamente na colheita, transporte e refinamento deste, sem contar a

especulação financeira nas Bolsas de Valores. Logo, não é o biodiesel o

responsável pela elevação desses preços.

Vale considerar, também, uma questão ética: É interessante destinar

áreas agricultáveis capazes de gerar alimentos para produzir energia? Essa é

uma pergunta mais complexa e cuja resposta ainda não foi equacionada. Neste

ponto, o biodiesel produzido a partir de óleo de soja e de gordura bovina tem

uma vantagem. Tanto o cultivo da soja como a pecuária de corte não tem o

óleo ou a gordura como produto principal. A soja é 80% proteica e 20% oleosa,

ou seja, planta-se soja para vender proteína e não óleo. No caso da pecuária, o

principal produto é a carne e a gordura é quase um resíduo. Nesses dois

casos, se o biodiesel não fosse produzido, a terra continuaria sendo utilizada e

as matérias-primas precisariam encontrar outros mercados, visto que ninguém

utiliza óleo de soja ou gordura bovina como suprimento básico.

Um biocombustível muito importante na mitigação do aquecimento global

é, sem dúvida, o biogás. O biogás é uma mistura constituída principalmente de

metano e dióxido de carbono (este CO2 seria nulo dentro do ciclo de carbono)

obtido a partir da fermentação anaeróbia de resíduos orgânicos de ambientes

125

urbanos e rurais. Dos pontos positivos da produção e uso do biogás, pode-se

citar:

• é uma fonte energética descentralizada, ou seja, o produtor rural

produz o biogás e pode gerar sua própria energia elétrica a partir deste.

Isso favorece o seu caráter social;

• permite uma destinação de resíduos orgânicos que antes seriam

descartados;

• a queima do biogás permite que o metano transforme-se em CO2 antes

de ser emitido. Como o metano absorve mais radiação infravermelha

que o dióxido de carbono, tem-se dessa forma um certo ganho

ambiental;

• o carbono emitido com a queima de biogás é nulo quanto ao ciclo de

carbono porque este tem origem em rejeitos orgânicos;

• o processo de produção de biogás não consome combustíveis fósseis;

• Por utilizar resíduos como matéria-prima, o biogás é o biocombustível

que menos interfere na rivalidade com alimentos.

Além desses biocombustíveis convencionais, considerados como de

primeira geração, há também os de segunda e demais gerações, também

chamados de novos combustíveis renováveis. Na sequencia, serão tratadas

algumas questões sobre tais produtos.

Etanol produzido a partir de material lignocelulósico.

A madeira contém fibras poliméricas constituídas principalmente de

celulose (um polímero a base de glicose) e lignina (um polímero formado por

compostos cíclicos ou aromáticos). Esta tecnologia visa produzir enzimas,

utilizando modificação genética em micro-organismos, que separarão a

celulose da lignina, cortarão as fibras de glicose em pedaços menores, isolarão

as moléculas de glicose e, por fim, promoverão a fermentação da glicose como

se fosse proveniente da cana ou do milho. Atualmente, este processo está com

a curva de conhecimento crescente (quanto maior a escala, maior o custo),

126

porém, quando a curva de conhecimento inverter (quanto maior a escala,

menor o custo), será um biocombustível em potencial. A matéria-prima é

extremamente abundante e não rivaliza com comida. Tudo poderá ser

transformado em etanol: serragem, grama, madeiras velhas, papel usado,

bagaço de cana, palha de milho ou de cana, entre muitas outras possibilidades.

O governo americano está investindo muito nesta tecnologia e, quando

conseguir inverter a curva de conhecimento, serão grandes produtores de

etanol. A partir deste momento, conseguirão uma matriz energética mais limpa,

segura energéticamente, relativamente barata e um produto com grande

potencial de exportação.

Biodiesel de algas.

Esta tecnologia prevê a produção de biodiesel utilizando óleos produzidos

por micro-organismos. Apesar de serem chamados de “algas”, tratam-se, na

verdade de bactérias azuis ou cianofíceas do Reino Monera (e não do Reino

Plantae, como é o caso das algas verdadeiras e macroscópicas). Estes

organismos acumulam óleos em seu citoplasma, que podem ser utilizados para

produzir biodiesel por meio do processo de transesterificação convencional.

Todavia, há alguns pontos a considerar para esta tecnologia.

• o processo de separação entre o óleo e o citoplasma é muito dificultoso

e oneroso;

• as algas exigem grandes piscinas para que a produção de biodiesel

seja comercialmente viável no mercado de energia;

• no mercado alimentício as “algas” são muito valorizadas. O impacto na

margem de lucro para o produtor seria pior do que se fosse utilizado

óleos vegetais.

Hidrocarbonetos renováveis: biogasolina e óleo diesel renovável

Existem muitos pesquisadores patenteando tecnologia que permita

transformar biomassa em hidrocarbonetos renováveis, principalmente nos

Estados Unidos. Assim como o etanol de lignocelulose, são possibilidades

127

muito importantes para a segurança e economia do país. A grande diferença

desses biocombustíveis reside no fato de que são constituídos da mesma

natureza que os derivados de petróleo, alguns até mesmo com uma qualidade

mais apurada. A finalidade destes produtos consiste no fato de que o uso de

etanol e biodiesel puros necessitam de modificações mecânicas nos motores a

combustão interna e os hidrocarbonetos renováveis não. É oportuno ressaltar

que biodiesel (apesar de também ser renovável) não é classificado como óleo

diesel renovável, uma vez que o primeiro consiste de uma mistura de ésteres e

os últimos de hidrocarbonetos. Quimicamente, são muito diferentes.

Biocombustíveis de craqueamento de óleos vegetais

Consiste no aquecimento de óleos vegetais convencionais de modo que o

mesmo transforme-se, por craqueamento, em hidrocarbonetos. Este processo

ainda é experimental e muito custoso em termos de produção. O aquecimento

promove um gasto de energia (custo) requer um controle rígido para evitar que

o aquecimento do óleo vegetal transforme-se em acroleína (um composto

tóxico).

Biocombustíveis de hidrotratamento de óleos vegetais.

Quando o óleo vegetal é adicionado ao gasóleo dentro da refinaria e a

carga resultante é tratada com hidrogênio em uma unidade de hidrotratamento,

tem-se a retirada dos átomos de oxigênio dos ésteres do óleo vegetal, bem

como a hidrogenação das suas ligações duplas. Após esse rigoroso

tratamento, o óleo vegetal transforma-se em um hidrocarboneto leve e um gás

chamado propano que pode ser utilizado como propelente ou GLP. Esta

tecnologia foi testada em algumas refinarias do Brasil, porém hoje não se

encontra operacional.

e) Energia solar, eólica e maremotriz

Além das fontes energéticas limpas citadas anteriormente, também é

válida a energia gerada por intermédio das células fotovoltaicas, das turbinas

eólicas e das facilidades que captam a energia das ondas.

128

Wald (2009) e Miller (2007) descrevem bem as tecnologias utilizadas para

transformar estas formas de energia em eletricidade, informando suas

potencialidades e dificuldades.

Energia solar-térmica

É a alternativa de energia mais barata e que detém a tecnologia mais

conhecida, considerando todas as formas contempladas neste tópico. Consiste

de um conjunto de espelhos longos com o formato de calhas de águas pluviais

localizadas nas bordas dos telhados. Os espelhos captam a luz solar e

convergem os raios para um ponto central onde está instalado um tubo fino e

capaz de transmitir o calor externo advindo dos raios solares convergidos para

um fluido interno (que pode ser água) de forma a vaporiza-lo. Esses vapores

são utilizados para mover uma turbina de geração de energia elétrica. Em

outras palavras, trata-se de uma “caldeira colar”.

A dificuldade desta energia consiste no fato de que exige solo plano e

necessita de gasto de água ou fluido térmico, o que diminui sua margem de

lucro. Como exige muita insolação, é excelente para ser utilizada em desertos,

o que dificulta aquisição de água, transmissão de energia e mão-de-obra. Em

função destas dificuldades, especialistas não acreditam nesta tecnologia em

um longo prazo, uma vez que será substituída por outras formas mais

eficientes.

Outra dificuldade decorre do fato de que são necessários muitas “calhas”

para se ter uma geração considerável e, dessa forma, uma área muito grande

fica coberta constantemente. Isso pode provocar distúrbios na biodiversidade.

Entretanto, vale ressaltar que a hidroeletricidade também ocupa uma área

grande e provoca impactos na biota.

Um equipamento que utiliza o mesmo princípio e que pode ter um futuro

mais promissor é o fogão solar. Com funcionamento similar ao Instrumento

montado por Horace Saussure, vide Figura 1.1, este tem sido muito utilizado na

África por evitar a utilização de lenha e, assim, evitar o desmatamento de

matas virgens africanas.

129

No Brasil, uma tecnologia que tem se desenvolvido muito em casas de

veraneio é a utilização de serpentinas metálicas dentro de uma superfície preta

absorvedora de calor solar instalada em telhados. Esta estrutura possibilita o

aquecimento da água de uma caixa d’água isolada termicamente com isopor e

que possui ligação com chuveiros e torneiras para fornecimento de água

morna/quente.

Energia solar fotovoltaica

Esta tecnologia aproveita um conhecimento científico adquirido 170 anos

atrás. Em um painel metálico, são montadas duas camadas de um material

semicondutor. Uma dessas placas é possui muitos em elétrons na sua banda

de valência e a outra possui lugares vagos. Quando os raios solares

bombardeiam a placa “rica” em elétrons, há uma migração destes (excitados

devido a energia dos fótons incidentes) para a placa “pobre” em elétrons,

gerando uma diferença de potencial. Ao ligar as duas placas por um fio

metálico, uma corrente elétrica é verificada devido à transição de elétrons de

uma placa para a outra.

As células fotovoltaicas foram utilizadas de forma prática pela primeira

vez na exploração espacial. No Sistema Solar interno, integra uma fonte

energética constante (não há noites e dias no espaço e nem dias nublados),

um equipamento relativamente leve e uma geração de eletricidade com pouca

flutuação.

A maior desvantagem desta foram de geração de eletricidade está no

baixo rendimento dos painéis solares. Apesar de haver um advento tecnológico

que permite um aumento desta eficiência. Hoje, esta ainda é baixa. Além disso,

une-se este fato ao preço dos painéis solares, que não são muito acessíveis, o

que eleva o tempo de retorno do investimento.

Esta forma de energia necessita ainda de subsídio governamental, porém

pode ser considerada uma excelente alternativa para residências rurais que

são distantes de qualquer transmissão de energia, principalmente em países

130

tropicais. Por meio de investimentos do Banco Mundial, a Índia e o Zimbábue

disponibilizam esta forma de energia para aproximadamente 40 mil vilas.

Energia eólica

Os ventos são formas indiretas da energia solar. O aquecimento do Sol é

a força motriz da movimentação do ar atmosférico, os ventos. Esta fonte de

energia é, das relatadas neste tópico, a que mais cresce no mundo. Liderada

pela Europa, esta tecnologia está rapidamente se espalhando e, no Brasil, já

faz parte de leilões de concessão realizados pela ANEEL.

A energia eólica é captada por meio de turbinas especiais. Estas turbinas

são desenvolvidas de forma semelhante aos ventiladores de teto de domicílios,

exceto pelo fato de que não precisam ser silenciosas, pelo contrário, emitem

um ruído relativamente alto quando em funcionamento. Isso se deve pelo fato

de que sua fabricação visa eficiência na geração de energia e não o conforto.

As maiores turbinas conhecidas produzem cerca de 6 MW e tem pás de 65 m

(tamanho das asas de um Boeing 747). Esta energia permitiria abastecer vários

shoppings somente com uma turbina.

Nos Estados Unidos, incentivos governamentais tem tornado esta fonte

energética uma alternativa muito viável. Muitos fazendeiros estão instalando

turbinas eólicas em suas terras e estão ganhando mais dinheiro do que com

agricultura.

Devido ao ruído que geram e as mudanças que causam nas paisagens

naturais, existem objeções quanto ao seu uso. Entretanto, a principal

desvantagem destas turbinas decorre do fato de que são uma ameaça grave

às aves migratórias que morrem quando chocam-se com as hélices dessa

turbinas.

Energia maremotriz ou oceânica

A energia dos oceanos, pode se considerada como ainda em

estabelecimento, uma vez que existem protótipos em funcionamento mas

nenhum disponível comercialmente. Consiste de facilidades construídas nas

131

encostas marítimas capazes de utilizar as forças de arrebentação das ondas

para impulsionar geradores de eletricidade.

Uma das desvantagens desta forma de geração é o custo de construção

da usina, uma vez que construções em locais com fortes arrbentações

demandam uma estrutura muito forte.

Integração

Uma possibilidade muito interessante foi descrita por Wald (2009), que

propôs a integração destas usinas geradoras de energia renovável e limpas

com turbinas geradoras de eletricidade a gás natural. Assim, o gás seria

utilizado para repor a energia em dias nublados ou com poucos ventos. Além

disso, pode ser utilizada uma integração entre energia eólica e solar (térmica

ou fotovoltaica), uma vez que, em determinados lugares, é durante a noite,

quando a energia solar está inativa, que a energia eólica é mais vantajosa

devido aos ventos mais fortes.

Uma dificuldade conjunta dessas formas de energia, que somente pode

ser resolvida com integração com a utilização de fósseis ou bioenergia, é que

estas necessitam de facilidades para armazenamento de eletricidade (baterias)

o que encarece sua utilização e gera resíduos metálicos perigosos. Essa

necessidade se dá pelo fato de que em determinados momentos gera-se muita

energia e em outras há carência de geração. Nos momentos de baixa geração

a termoelétrica entraria em operação.

3.6. A Era do Hidrogênio (Rifkin, 2009)

No tópico 3.1, deste trabalho, comentou-se sobre a descarbonização da

matriz energética mundial. No topo dessa descarbonização está a utilização do

hidrogênio (um gás combustível isento de carbono), cuja queima somente

emite vapor de água.

O Hidrogênio é muito abundante na Terra, porém não existe em nosso

planeta este elemento na sua forma diatômica (H2) de forma natural. O mesmo

encontra-se combinado com outros elementos para formar inúmeros

132

compostos químicos como água, hidretos metálicos, amônia e seus sais, entre

outros. Além desses, também vale ressaltar sua presença nos compostos que

compõem a matéria orgânica, tais como, todos os seres vivos, o papel que está

escrito este trabalho, os próprios combustíveis fósseis e muitos outros. Apesar

de sua abundância Terra, o Hidrogênio é o mais abundante de todos os

elementos no Universo.

Como fonte geradora de energia, o gás hidrogênio, o composto que

realmente interessa, somente pode ser utilizado por meio do processo de fusão

nuclear, o qual existe no interior das estrelas. O ser humano ainda estuda de

forma embrionária esta tecnologia, a qual não estará disponível

comercialmente nos próximos anos (pode ser que nem mesmo neste século).

Sua importância no setor energético atual é desempenhar o papel de “vetor”

energético limpo, uma vez que somente permite a condução de energia de uma

fonte energética ao seu consumo.

Em outras palavras, vale mencionar que o gás hidrogênio pode ser

utilizado como um “armazenador” de energia obtida por meio de uma fonte

energética primária (queima de fósseis, nuclear, hidroeletricidade, bioenergia,

geotérmica, solar, eólica ou maremotriz) e possibilita o seu transporte para o

local onde será comercializado para o consumo.

Há diversos modos de se produzir o gás hidrogênio. A mais comum utiliza

o gás natural reagindo com vapor de água em um processo conhecido como

reforma a vapor. Neste processo ocorre liberação de dióxido de carbono.

Entretanto, esta forma de produção não é limpa, visto que parte de um

combustível fóssil.

Um outro processo, usado em algumas industrias especiais como

produtores de gás cloro, é a chamada eletrólise. Neste, a água é submetida à

uma diferença de potencial sob a forma de corrente contínua e libera em cada

polo gás hidrogênio e gás oxigênio. A corrente elétrica seria originada por meio

da fonte primária. Atualmente, somente 4% do gás hidrogênio mundial advém

do processo de eletrólise, uma vez que a energia elétrica consumida é mais

133

cara do que o processo de reforma a vapor. Essa é a maior dificuldade da

utilização do gás hidrogênio na matriz energética, sua produção. Não adianta

originá-lo por meio de combustíveis fósseis (a maneira mais comum hoje), o

mesmo não seria considerado isento de carbono em uma análise “do poço à

roda”.

As propostas mais aceitas, ainda que teoricamente, consideram a

utilização de energia solar, eólica ou maremotriz para produzir o gás

hidrogênio. Assim, a energia ficaria retida como energia química no gás

produzido e não seriam necessárias baterias para atuar nos momentos de

baixa produção. No caso de uma necessidade, bastaria acionar as turbinas de

geração de eletricidade (que antes eram movidas a gás natural) convertidas

para trabalhar com o gás hidrogênio.

Outra proposta, prevê a produção de gás hidrogênio por meio da

exploração da grande quantidade de energia geotérmica existente na Islândia e

transportá-lo, como produto de exportação, para a Europa Ocidental.

Entretanto, como o gás hidrogênio permeia por poros muito pequenos e é

extremamente explosivo quando em contato com o ar, o armazenamento deste

consiste de uma fonte de riscos. Sua infra-estrutura de transportes seria um

custo adicional. Como é difícil, porém não impossível, muitas pesquisas têm

procurado resolver este e outros problemas.

Existem duas formas de utilizar o gás hidrogênio, os motores a

combustão interna e as células combustível. No primeiro caso, somente

haveria necessidade de uma adaptação da tecnologia atual, porém não é a

melhor proposta.

A segunda, mais aceita, consiste na utilização de tais células

combustível. Este aparato consiste de duas câmaras separadas por uma

membrana semi-permeável e condutora de eletricidade. Em uma das câmaras

entra gás hidrogênio e na outra, gás oxigênio. A membrana permite a

passagem de prótons na direção da câmara com oxigênio e, de elétrons por

um circuito fechado.

134

As células combustíveis são muito eficientes e mantém uma corrente

contínua com pouca oscilação. São recomendadas para empresas que

precisam de abastecimento elétrico completamente constante no seu processo

produtivo.

135

CONCLUSÃO

Conforme descrito por Miller (2007), “vivemos em uma era exponencial”

em que a população mundial cresce geometricamente a cada ano e atingirá um

patamar de 10 bilhões de pessoas até o fim deste século. Além do crescimento

populacional, também deve ser considerado o crescimento econômico. Com

base na exploração dos recursos naturais, a economia do mundo cresce ano a

ano, elevando consigo a produção agrícola, industrial e a geração de energia.

Entretanto, o ser humano vive em um planeta limitado, com recursos

naturais esgotáveis, que está a cada ano próximo deste limite de tolerância

aceitável (Foley, 2010). A ciência já catalogou diversos impactos que afetam o

meio ambiente de forma significativa e, dentre eles, tem-se o aquecimento

global, se não entre os cinco, entre os dez piores.

A descoberta do efeito estufa natural, no século XIX, e a confirmação de

que o mesmo é causado pela presença na atmosfera de gases que absorvem

radiação infravermelha, tais como dióxido de carbono, o metanol, os óxidos de

nitrogênio, entre outros, motivou os estudos que correlacionam as atividades

humanas ao aquecimento verificado nos últimos séculos.

Conforme a teoria, hoje defendida por muitos cientistas, a queima

continuada de combustíveis fósseis tem emitido na atmosfera tonelada anuais

de carbono (principalmente sob a forma de CO2) que antes estava acumulado

na crosta terrestre. Estes gases estariam absorvendo radiação infravermelha

refletida pela superfície da Terra e convertendo-a em energia térmica que

aquece a atmosfera e a superfície do planeta. Este é o chamado efeito estufa,

que, sob a forma natural, mantém a vida na Terra aquecida mesmo à noite,

mas que com a intervenção humana está atingindo proporções preocupantes.

Os registros de temperatura, existentes desde o século XIX, compilados

por três grandes instituições (GISS, CRU e NCDC) indicam elevação nas

temperaturas da superfície da Terra. Aliado a estes registros, o NOAA realiza

pesquisas acerca da concentração de CO2 e outros gases na atmosfera e,

136

como resultado, foi obtido um gráfico que ficou muito conhecido como “Curva

de Keeling”, devido ao nome do seu criador, e que dispõe o aumento na

concentração destes gases na atmosfera.

Além dos registros, a ciência também dispõe de diversas técnicas da

paleoclimatologia para prever como foi o comportamento do clima no passado

de forma a entender o futuro.

Este aquecimento global tem sido e será a causa de diversos impactos

ambientais danosos, inclusive, ao próprio ser humano. O impacto considerado

por muitos como o pior de todos, refere-se ao derretimento das calotas polares

e geleiras das grandes altitudes com consecutiva elevação dos oceanos. Um

mundo mais quente terá as tempestades intensificadas, um aumento no

número de tornados e furacões, a ocorrência de alagamentos conciliada com

períodos de estiagem muito longos. Nossos filhos e netos sofrerão as

consequências de um crescimento indiscriminado e irresponsável realizado

pela humanidade.

Urge a tomada de ações por parte da humanidade de modo a mitigar este

aquecimento global. É preciso que cada país aprenda a desenvolver-se de

forma sustentável e não simplesmente crescer economicamente, como tem

acontecido nos últimos séculos. Segundo dados científicos, o dióxido de

carbono permanece na atmosfera por 100 anos até que seja absorvido pelos

oceanos ou continentes. Assim, mesmo que parássemos de emitir o

quantitativo atual de CO2 na atmosfera, demoraria mais de duas gerações para

que o clima voltasse a ser normalizado. Entretanto, a expectativa é que

teremos um consumo de energia cada vez maior e, em com sequencia, mais

emissões.

É imprescindível que o aquecimento global seja tratado com seriedade

por todas as nações e que o advento tecnológico permita a ampliação de

inovações capazes casar o desenvolvimento econômico com a preservação

ambiental.

Dessas ações, destacam-se:

137

• a descarbonização da matriz energética, com o aumento no consumo

do gás natural no mundo e, no futuro, ampliar a utilização do

hidrogênio, o ápice da descarbonização;

• aumento da preocupação acerca da emissão de carbono ao longo de

todo o ciclo de vida do combustível, seja este renovável ou não;

• aumento da eficiência veicular, por meio de diversas ações da indústria

automotiva, tais como redução de massa extra, desenvolvimento de

novos sistemas eletrônicos, utilização de combustíveis mais limpos,

entre outras ações;

• Ampliação das fontes alternativas de energia, e mais limpas que os

combustíveis fósseis, é mais do que necessária. Existem inúmeras

fontes energéticas alternativas, umas das quais já consolidadas e

outras ainda não desenvolvidas comercialmente.

Wald (2009) comenta acerca da diversidade energética que: “Nenhuma

tecnologia fornece uma solução única, mas uma combinação pode criar um

sistema de abastecimento confiável”.

Apesar de serem substitutos à energia fóssil, a energia nuclear, a

hidroeletricidade e a bioenergia nunca conseguirão substituir sozinhas o

carvão, o petróleo e o gás natural. O consumo energético futuro crescerá muito

para atender ao crescimento econômico das nações e, também, para atender

uma população mundial cada vez maior. Além disso, quanto maior o

desenvolvimento tecnológico da sociedade, maior será a dependência

enérgica.

Diante o exposto, é imprescindível que o ser humano adote uma postura

de consciência ambiental para evitar que nossas ações sejam as responsáveis

pela degradação do capital natural deste planeta. É preciso que as gerações

futuras possam usufruir de parte dos benefícios que a natureza construiu com

bilhões de anos de evolução, porém, caso o pensamento egoísta dominante

nas gerações passadas perdure, muito pouco sobrará para eles. Este é o

momento crucial, uma vez que ainda é possível mitigar, grande parte da

138

degradação que causamos. Pode ser que um dia, que pode não estar longe,

isso não seja mais possível.

O aquecimento global é um dos maiores impactos causados pelo homem

em nosso planeta. É muito importante que repensemos nossos atos destrutivos

e adotemos uma cultura menos predatória para que o mundo conforme

conhecemos não deixe de existir.

Uma mudança na matriz energética global é fundamental para que

possamos, pelo menos, estabilizar a concentração de carbono da atmosfera e

continuarmos vivendo no mesmo mundo em nascemos.

139

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146

ÍNDICE

INTRODUÇÃO 9

CAPÍTULO I 14

AQUECIMENTO GLOBAL: SURGE UMA NOVA TERRA 14

1.1. EFEITO ESTUFA NATURAL 16 1.2. A ATMOSFERA E OS GASES CAUSADORES DE EFEITO ESTUFA (MILLER, 2007; PINOTTI, 2007) 20 1.3. OS REGISTROS DA ATIVIDADE HUMANA 23 1.4. UTILIZAÇÃO DA MATEMÁTICA PARA EXPLICAR O CLIMA DA TERRA. 35 1.5. PALEOCLIMATOLOGIA: RESGATE DO PASSADO DA TERRA (RIEBEEK, 2005). 40 1.6. EVOLUÇÃO DO CLIMA NA TERRA. 54

CAPÍTULO II 65

OS IMPACTOS DE UMA TERRA FEBRIL 65

2.1. UMA NOVA ERA GLACIAL: SERÁ O CALOR CAPAZ DE RESFRIAR A TERRA? 68 2.2. QUANDO O GELO VIRA MAR. 71 2.2. CLIMAS EXTREMOS, TEMPESTADES À VISTA. 81 2.4. “E O FEITIÇO VIROU CONTRA O FEITICEIRO!” (PROVÉRBIO POPULAR) 87 2.5. “O FUTURO: UMA TERRA DESCONHECIDA” 1 89 2.6. A DIFÍCIL TAREFA DE LIDAR COM O AQUECIMENTO GLOBAL (MILLER, 2007) 92

CAPÍTULO III 94

A AURORA DAS NOVAS TECNOLOGIAS 94

3.1. DESCARBONIZAÇÃO 96 3.2. A NOVA ERA AUTOMOBILÍSTICA 100 3.3. SEQUESTRO DE CARBONO: USO LIMPO DAS FONTES FÓSSEIS? 108 3.4. A ORIGEM DA ENERGIA (CAPOZZOLI, 2009B) 112 3.5. “NADA SE CRIA, NADA SE FORMA, TUDO SE TRANSFORMA” (LAVOISIER) 114 3.6. A ERA DO HIDROGÊNIO (RIFKIN, 2009) 131

CONCLUSÃO 135

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 139

ÍNDICE 146

ÍNDICE DE FIGURAS 147

ÍNDICE DE TABELAS 150

FOLHA DE AVALIAÇÃO 151

147

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1 – INSTRUMENTO MONTADO POR HORACE SAUSSURE .......................................................... 16

FIGURA 1.2 – ESQUEMA QUE RETRATA O ISOLAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA EM ESTUFAS DE VIDRO .. 19

FIGURA 1.3 – REPRESENTAÇÃO DOS FLUXOS DE ENERGIA NA ATMOSFERA DA TERRA .......................... 19

FIGURA 1.4 – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO.......................................................................................... 22

FIGURA 1.5 – ESPECTRO DE ABSORÇÃO DE ALGUNS GASES ................................................................... 23

FIGURA 1.6 – CURVAS DE TEMPERATURAS ANUAIS COMPILADAS NO TRABALHO DE GUY CALLENDAR .. 25

FIGURA 1.7 – CONFORME SCRIPPS .......................................................................................................... 29

FIGURA 1.8 – MOSTRA A “CURVA DE KEELING” ....................................................................................... 30

FIGURA 1.9 – REGISTROS DE TEMPERATURA ANUAL CONFORME DADOS DO GISS ................................ 32

FIGURA 1.10 – REGISTROS DE TEMPERATURA ANUAL CONFORME DADOS DO CRU-UEA ..................... 33

FIGURA 1.11 – PERFIL ANUAL COM AS VARIAÇÕES MÉDIAS DE TEMPERATURAS DA ATMOSFERA ........... 34

FIGURA 1.12 – ESTA SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL (NASA, 2003) MOSTRA A DISPERSÃO DAS CINZAS DO MONTE PINATUBO NA ATMOSFERA ............................................................................................ 38

FIGURA 1.13 – CURVAS REFERENTE (RIEBEEK, 2005) ÀS VARIAÇÕES DE TEMPERATURA E COLUNA DE VAPOR DE ÁGUA ............................................................................................................................... 39

FIGURA 1.14 – DEPÓSITOS COMPOSTOS POR FINA POEIRA AMARELA PROVAVELMENTE PRODUZIDA DEVIDO AO ATRITO DAS GELEIRAS DE UM PERÍODO GLACIAL COM O SOLO ..................................... 42

FIGURA 1.15 – DETALHE DE UMA ESTALAGMITE MOSTRANDO UMA SEQUENCIA DE CAMADAS UTILIZADAS PARA DATAR O TEMPO ...................................................................................................................... 43

FIGURA 1.16 – ANÁLISE PALEOCLIMATOLÓGICA DO CRESCIMENTO DE ESTALAGMITES E ESTALACTITES PARA REVELAR O PERFIL DE CHUVAS DE ANOS ATRÁS. ................................................................... 43

FIGURA 1.17 – O NAVIO JOIDES RESOLUTION ....................................................................................... 44

FIGURA 1.18 – MAPA DA TEMPERATURA DOS OCEANOS DURANTE O ÚLTIMO PERÍODO GLACIAL ........... 45

FIGURA 1.19 – MOSTRA ALGUMAS FOTOS SOBRE A PERFURAÇÃO DO GELO DA GROELÂNDIA ............... 46

148

FIGURA 1.20 – O AUMENTO GRADUAL DO PESO DAS CAMADAS SUPERIORES COMPRIME A NEVE EM GELO E ESTA PRESSÃO AUMENTA JUNTO COM A PROFUNDIDADE............................................................. 47

FIGURA 1.21 – CÉLULAS DE AR ATMOSFÉRICO IDÊNTICO AO DA ÉPOCA EM QUE FOI SOTERRADO PELO GELO. ................................................................................................................................................ 47

FIGURA 1.22 – CIENTISTAS MEDEM A TEMPERATURA DA CAPA DE GELO POLAR UTILIZANDO UM TERMÔMETRO CONVENCIONAL DENTRO DO POÇO PERFURADO. .................................................... 48

FIGURA 1.23 – A CONCENTRAÇÃO DE 18O DECRESCE COM A TEMPERATURA. ...................................... 49

FIGURA 1.24 – IDENTIFICA A PERDA GRADUAL DE 18O POR MEIO DO MOVIMENTO DO AR DO EQUADOR AOS POLOS. ..................................................................................................................................... 50

FIGURA 1.25 – CRESCIMENTO ANULA DE RECIFES DE CORAL PODEM SER UTILIZADOS PARA DETERMINAR O PERFIL DE TEMPERATURA DOS OCEANOS AO LONGO DOS ANOS ................................................. 51

FIGURA 1.26 – A VARIAÇÃO NA LARGURA DOS ANÉIS DO CAULE DE UM PINHEIRO BRISTELCONE CORRESPONDE À MUDANÇA ANUAL DE TEMPERATURA E PLUVIOSIDADE ........................................ 52

FIGURA 1.27 – VARIAÇÃO DA PLUVIOSIDADE NA CALIFÓRNIA MERIDIONAL, OBTIDA POR MEIO DOS ANÉIS DE PINHEIROS BRISTELCONE ........................................................................................................... 52

FIGURA 1.28 – PINHEIROS BRISTELCONE DA CALIFÓRNIA MERIDIONAL, OS SERES VIVOS MAIS ANTIGOS DO MUNDO. ....................................................................................................................................... 53

FIGURA 1.29 – VARIAÇÃO DE TEMPERATURA NOS ÚLTIMOS 140 ANOS NO ATLÂNTICO NORTE ............. 56

FIGURA 1.30 – DADOS DE TEMPERATURA GLOBAL DA NASA ................................................................. 57

FIGURA 1.31 – PERFIL DE TEMPERATURA MÉDIA ANUAL NO HEMISFÉRIO NORTE ENTRE OS ANOS 800 D.C. E 2000 D.C. ............................................................................................................................. 58

FIGURA 1.32 – PERFIL DE TEMPERATURA MÉDIA ANUAL NO HEMISFÉRIO NORTE ENTRE OS ANOS 1000 E 2000 ................................................................................................................................................. 58

FIGURA 1.33 – PERFIL MUNDIAL DE TEMPERATURA EM ANOS ESPECÍFICOS COM BASE EM RESULTADOS DE SIMULAÇÃO .................................................................................................................................. 60

FIGURA 1.34 – MÉDIAS GLOBAIS DE CONCENTRAÇÃO DOS MAIORES GASES DE EFEITO ESTUFA DA ATMOSFERA ...................................................................................................................................... 61

FIGURA 1.35 – PERFIL DE CONCENTRAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO E METANO DESDE 1750 ............ 62

FIGURA 1.36 – CONCENTRAÇÃO ATMOSFÉRICA DOS PRINCIPAIS GASES CAUSADORES DE EFEITO ESTUFA, AO LONGO DOS ÚLTIMOS 2000 ANOS ................................................................................ 63

FIGURA 2.1 – CORRENTES MARÍTIMAS ..................................................................................................... 69

FIGURA 2.2 – MÉDIA MUNDIAL POR ANO DO NÍVEL DOS MARES A PARTIR DE 1870 ................................. 72

149

FIGURA 2.3 – NOTA-SE QUE A REDUÇÃO DA CALOTA POLAR DO ÁRTICO NOS MESES DE INVERNO REPRESENTOU SOMENTE 8%, ......................................................................................................... 75

FIGURA 2.4 – COBERTURA DE NEVE DO HEMISFÉRIO NORTE APÓS O VERÃO, ENTRE MARÇO E ABRIL .. 76

FIGURA 2.5 – VARIAÇÃO DO GELO MARINHO ÁRTICO (ACIMA) E ANTÁRTICO (ABAIXO) ............................ 76

FIGURA 2.6 – REDUÇÃO DO GELO QUE COBRE O MONTE KILIMANJARO .................................................. 78

FIGURA 2.6 – SIMPSON (2009) APRESENTA UM ESQUEMA DA LIBERAÇÃO DO METANO CONTIDO NO PERMAFROST ................................................................................................................................... 80

FIGURA 2.7 – A CIENTISTA KATEY ............................................................................................................ 80

FIGURA 2.8 – VARIAÇÃO NA PLUVIOSIDADE GLOBAL CONFORME MODELAGEM DA NASA ...................... 82

FIGURA 2.9 – VARIAÇÃO DA PLUVIOSIDADE GLOBAL DESDE 1900 ........................................................... 83

150

ÍNDICE DE TABELAS

TABELA 1.1 – COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA TERRESTRE, EM BASE SECA .......................................... 20

TABELA 1.2 – TAXA DE ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA SUPERFICIAL MÉDIA MUNDIAL ........................... 56

TABELA 3.1 – DESEMPENHO DE DIVERSOS TIPOS DE BATERIAS ...................................................... 106

151

FOLHA DE AVALIAÇÃO