O buraco na camada de ozônio

Apesar dos gases que prejudicam a camada de ozônio serem emitidos em todo o mundo – 90% no hemisfério norte, principalmente resultantes da atividade humana – é na Antártica que a falha na camada de ozônio é maior. A área do buraco de ozônio é definida como o tamanho da região cujo ozônio está abaixo das 200 unidades Dobson (DUs - unidade de medida que descreve a espessura da camada de ozônio numa coluna directamente acima de onde são feitas as medições): 400 DUs equivale a 4 mm de espessura. Antes da Primavera na Antártica, a leitura habitual é de 275 DUs.
O buraco na camada de ozônio é um fenômeno que ocorre somente durante uma determinada época do ano, entre agosto e início de novembro (primavera no hemisfério sul-mostrando na imagem). O que conhecemos por "buraco na camada de ozônio" não se trata propriamente de um buraco na camada do gás ozônio, na verdade trata-se de uma rarefação (afinamento de espessura), que é explicada pelos arranjos moleculares do comportamento dos gases em um meio natural, que não possibilitaria uma falha a ser denominada buraco.
Quando a temperatura se eleva na Antártica, em meados de novembro, a região ainda apresenta um nível abaixo do que seria considerado normal de ozônio.
No decorrer do mês, em função do gradual aumento de temperatura, o ar circundante à região onde se encontra o buraco inicia um movimento em direção ao centro da região de baixo nível do gás.
Desta forma, o deslocamento da massa de ar rica em ozônio (externa ao buraco) propicia o retorno aos níveis normais de ozônio a alta atmosfera fechando assim o buraco.
A Organização Meteorológica Mundial (WMO), no seu relatório de 2006, prevê que a redução na emissão de CFCs, resultante do Protocolo de Montreal, resultará numa diminuição gradual do buraco de ozônio, com uma recuperação total por volta de 2065. No entanto, essa redução será mascarada por uma variabilidade anual devida à variabilidade da temperatura sobre a Antártica. Quando os sistemas meteorológicos de grande escala, que se formam na troposfera e sobem depois à estratosfera, são mais fracos, a estratosfera fica mais fria do que é habitual, o que causa um aumento do buraco na camada de ozônio. Quando eles são mais fracos (como em 2002), o buraco diminui.

Degradação

Os clorofluorcarbonos (CFC´s), para além de outros produtos químicos produzidos pelo Homem que são bastante estáveis e contêm elementos de cloro ou bromo, como o brometo de metilo, são os grandes responsáveis pela destruição da camada de ozônio. Os CFC tem inúmeras utilizações pois são relativamente pouco tóxicos, não inflamáveis e não se decompõem (facilmente). Sendo tão estáveis, duram cerca de cento e cinquenta anos. Estes compostos, resultantes da poluição provocada pelo Homem, sobem para a estratosfera completamente inalterados devido à sua estabilidade e na faixa dos 10 a 50 km de altitude, onde os raios solares ultravioletas os atingem, decompõem-se, libertando seu radical, no caso dos CFCs o elemento químico cloro. Uma vez liberto, um único átomo de cloro destrói cerca de 100 000 moléculas de ozônio antes de regressar à superfície terrestre, muitos anos depois.

Três por cento (3%), talvez mesmo cinco por cento (5%), do total da camada de ozônio já foram destruídos pelos clorofluorcarbonetos. Outros gases, como o óxido de nitrogênio (NO) libertado pelos aviões na estratosfera, também contribuem para a destruição da camada do ozônio.

De acordo com a Quercus, Portugal é um dos países da União Européia que mais contribui para a destruição da camada do ozônio: em 2004, Portugal recuperou cerca de 0.5% dos CFC existentes nos equipamentos em fim de vida, como frigoríficos, arcas congeladoras e aparelhos de ar condicionado. A não remoção e tratamento dos CFC ainda presentes nos equipamentos mais antigos, conduz à libertação para a atmosfera de 500 toneladas anuais, segundo a Quercus. Foi em 1986 que se verificou pela primeira vez a destruição progressiva da camada do ozônio, com a sua consequente rarefação, designada por buraco do ozônio. Esta descoberta foi feita sobre a Antárctica pelo físico britânico Joe Farman.

Os fluidos de refrigeração

Até os anos 1920 o fluido utilizado para aquecimento e resfriamento era a amônia ou dióxido de enxofre, gases venenosos e que causam um cheiro desagradável. No caso de vazamento podem ocasionar envenenamento naqueles que se encontram próximos aos equipamentos de refrigeração. Iniciou-se então a pesquisa para encontrar um gás substituto que fosse líquido em condições ideais, circulasse no sistema de refrigeração e, em caso de vazamento, "não causasse danos" aos seres vivos.

A indústria química e os CFC's

As pesquisas da indústria química voltada à refrigeração se concentraram num gás que não deveria ser venenoso, inflamável, oxidante, não causasse irritações nem queimaduras, não atraísse insetos. Em suma, deveria ser um gás estável e perfeito.
Nas pesquisas foram testados diversos gases e fluidos, sendo escolhida uma substância que se chamaria de clorofluorcarbono, ou CFC.
Os CFC's podem ser compostos de um ou alguns átomos de carbono ligados a átomos de cloro e/ou flúor.
Os CFC's passaram a constituir os equipamentos de refrigeração, condicionadores de ar, como propelentes de sprays, solventes industriais, espumas isolantes, produtos de utilização na Microeletrônica e na Eletrônica, etc.

Clorofluorcarbonetos "CFC's".

Denomina-se clorofluorcarboneto, clorofluorocarboneto ou clorofluorcarbono (CFC) o grupo de compostos pertencente à função orgânica derivados halogenados obtidos principalmente pela halogenação do metano. Entre as principais aplicações se destacam o emprego como solventes orgânicos, gases para refrigeração e propelentes em extintores de incêndio e aerossóis.

São derivados dos hidrocarbonetos saturados obtidos mediante a substituição de átomos de hidrogênio por átomos de cloro e flúor.

A formação do "O3"

Átomos de oxigênio podem se combinar de diferentes formas; esse fenômeno é chamado de alotropia e as formas resultantes destas combinações são chamadas de formas alotrópicas. Assim, o ozônio é uma forma alotrópica do oxigênio. Ele é formado por três átomos de oxigênio e tem propriedades físico-químicas muito diferentes das outras formas alotrópicas.

A atmosfera é constituída por aproximadamente 21% de O2 e 78% de N2, e essa composição varia muito pouco até aproximadamente 70Km de altura. À medida que as radiações mais energéticas chegam à superfície da Terra podem ser absorvidas seletivamente por algumas substâncias. Entretanto, antes de chegar à baixa atmosfera, uma parte dessa radiação é absorvida pelo oxigênio existente na estratosfera, desencadeando uma série de reações. Um mecanismo proposto para explicar uma rota freqüente de formação do ozônio a partir do oxigênio é:

A primeira equação representa a reação de desenlace da molécula de oxigênio, que ocorre quando essa molécula absorve reações energéticas ( de baixo comprimento de onda ).

A Segunda equação representa a adição do oxigênio atômico (O) à molécula de oxigênio, O2. A presença de uma molécula (M), por exemplo N2, faz-se necessária para absorver o calor liberado na reação, pois esta é exotérmica. Caso não houvesse uma terceira molécula para absorver parte da energia liberada pela reação, o ozônio formado sofreria decomposição em aproximadamente 10&ndash13 segundos. Muito provavelmente é dessa maneira que se forma a importante camada de ozônio na estratosfera.

A camada de ozônio formada corresponde a uma faixa de aproximadamente 30 mil metros de espessura, que se inicia perto de 15Km da superfície terrestre. Se a camada estivesse nas condições de temperatura e pressão do nível do mar teria uma espessura de, no máximo, 3 milímetros. Mesmo assim ela é fundamental para a conservação da vida na Terra. O ozônio absorve intensamente a radiação ultravioleta. Por isso funciona como um filtro que impede esta radiação de chegar à superfície terrestre.

Em pequena quantidade, os raios ultravioleta são benéficos: por exemplo, ativam a formação de vitamina D em nossa pele. Mas em grande volume causam vários males aos seres humanos, entre eles as conhecidas queimaduras de sol, câncer de pele e lesões oculares. Nas plantas e nos fitoplânctons o excesso de radiação ultravioleta determina redução do ritmo de crescimento e de produtividade.

O ozônio também se forma na troposfera, região mais baixa da atmosfera e onde vivemos. Aqui embaixo, sob a ação da luz, o ozônio se forma preferivelmente de uma combinação de óxidos de nitrogênio ( produtos formados a partir da combustão de derivados do petróleo, eliminados pelas chaminés de fábricas e canos de escape dos veículos automotores.). Por se constituir numa espécie extremamente reativa, um poderoso agente oxidante, o ozônio ataca uma série de materiais, como obras de arte, plantas, tecidos, borrachas e até os seres vivos, inclusive o próprio organismo humano; portanto, sua presença na baixa atmosfera é indesejável. E, por seu caráter reativo, constitui um importante causador de vários poluentes secundários.

O que está acontecendo com a camada de ozônio?

Há evidências científicas de que substâncias fabricadas pelo homem estão destruindo a camada de ozônio. Em 1977, cientistas britânicos detectaram pela primeira vez a existência de um buraco na camada de ozônio sobre a Antártida. Desde então, têm se acumulado registros de que a camada está se tornando mais fina em várias partes do mundo, especialmente nas regiões próximas do Pólo Sul e, recentemente, do Pólo Norte.

Diversas substâncias químicas acabam destruindo o ozônio quando reagem com ele. Tais substâncias contribuem também para o aquecimento do planeta, conhecido como efeito estufa. A lista negra dos produtos danosos à camada de ozônio inclui os óxidos nítricos e nitrosos expelidos pelos exaustores dos veículos e o CO2 produzido pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão e o petróleo. Mas, em termos de efeitos destrutivos sobre a camada de ozônio, nada se compara ao grupo de gases chamado clorofluorcarbonos, os CFCs.

Oque é camada de ozônio?

Em volta da Terra há uma frágil camada de um gás chamado ozônio (O3), que protege animais, plantas e seres humanos dos raios ultravioleta emitidos pelo Sol. Na superfície terrestre, o ozônio contribui para agravar a poluição do ar das cidades e a chuva ácida. Mas, nas alturas da estratosfera (entre 25 e 30 km acima da superfície), é um filtro a favor da vida. Sem ele, os raios ultravioleta poderiam aniquilar todas as formas de vida no planeta.