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Química Ambiental

Química Ambiental

Os avanços tecnológicos vem causando um desequilíbrio na relação dos seres humanos com a natureza, acarretando em sérias consequências ao meio ambiente. Dentre eles, destacam-se a chuva ácida, o aquecimento global, o “buraco” na camada de ozônio e o problema do lixo.

CHUVA ÁCIDA

A atmosfera é composta basicamente por nitrogênio (71%), oxigênio (28%) e outros gases (1%), tais como argônio (Ar) e gás carbônico (CO2 ), além de vapor d’água (H2 O).

Nos locais onde há um certo nível de poluição, sobretudo em centros urbanos e industriais, outras substâncias passam a integrar o ar atmosférico, tais como os anidridos sulfúrico e sulforoso, SO3 e SO2 ; monóxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio, NO e NO2 ; fuligem (C); por exemplo.

Dentre as substâncias citadas, os óxidos são aqueles que irão causar o problema ambiental denominado chuva ácida.

Uma das consequências da chuva ácida é a corrosão de monumentos à base de calcário

Naturalmente, a chuva já apresenta caráter ácido devido à presença de CO2 na atmosfera. O CO2 reage com a água presente na atmosfera produzindo ácido carbônico (H2 CO3 ). A presença desse ácido, que é fraco, faz com que o pH da chuva esteja na faixa de 5,6 (o que torna água levemente ácida) devido à sua ionização.

Essa reação é representada por um equilíbrio, uma vez que o ácido carbônico é instável:

CO2 + H2 O ⇌ H2 CO3

A emissão de óxidos de enxofre e nitrogênio na atmosfera, proveniente da atividade industrial e queima de combustíveis fósseis, intensifica a acidez da chuva.

O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio presente na atmosfera, levando a formação de SO3 , que, em contato com a água, forma ácido sulfúrico, H2 SO4 .

SO2 + O2 → SO3

SO3 + H2 O → H2 SO4

Já a formação de NO2 se dá a partir da ação de raios e descargas elétricas sobre os gases nitrogênio e hidrogênio:

N2 + O2 → 2 NO

2 NO + O2 → 2 NO2

2 NO2 + H2 O → HNO2 + HNO3

Além dos gases citados, o aumento da emissão de CO2 pela queima de combustíveis fósseis também tem contribuído para o aumento da acidez da água da chuva.

A atividade industrial é uma das responsáveis pelo aumento da emissão de SO² na atmosfera

Os ácidos nítrico e nitroso, HNO3 e HNO2 , respectivamente, intensificam a acidez da chuva.

Os principais problemas causados pela chuva ácida são:

• Corrosão de monumentos à base de calcário (CaCO3);

• Alteração do pH dos rios, impactando ecossistemas aquáticos, aumentando mortandade e dificultando a reprodução;

• Alteração do pH dos solos das florestas, atingindo a fauna e flora local;

• Nos seres humanos, pode causar problemas respiratórios e imunológicos.

• Destruição de lavouras, o que gera impacto na economia e aumento dos preços de produtos.

Impacto sobre a fauna e flora é um dos problemas causados pela chuva ácida

A estimativa é que o homem lance na atmosfera cerca de 100 milhões de toneladas de SO2 e 70 milhões de toneladas de óxidos nítricos por ano. A principal forma de combater o problema da chuva ácida é reduzir a emissão de combustíveis fósseis.

EFEITO ESTUFA

O efeito estufa é um fenômeno natural, responsável por manter a temperatura média da Terra, permitindo a existência da vida. Sem esse fenômeno, a vida tal como conhecemos, não existiria.

O planeta Terra é constantemente atingindo por radiação infravermelha (IV) presente nos raios solares. A Terra, por sua vez, tenderia a irradiar toda essa energia de volta para a superfície, mas não o faz devido a presença da atmosfera, composta de gases denominados estufa. Assim, a radiação tem dificuldade em voltar ao espaço.

Os gases estufa absorvem parte dessa radiação, retendo-a. Dessa maneira, a superfície recebe energia, ficando mais quente do que estaria sem a presença desses gases na atmosfera. Os principais gases estufa são gás carbônico, CO2 , vapor d’água, H2O, e metano, CH4 . Na verdade, todo gás que é emitido a atmosfera e que tenha a capacidade de absorver radiação, pode atuar como um gás estufa.

Sem o efeito estufa, a Terra teria uma temperatura média de 10ºC, o que inviabilizaria a existência de vida. Assim, o efeito estufa é um fenômeno natural e imprescindível a vida. O grande problema, é que, devido a atividade antrópica, o efeito vem sendo intensificado, causando o problema ambiental denominado aquecimento global.

AQUECIMENTO GLOBAL

Quando há excesso de emissão de gases estufa mais energia é retida a partir da radiação, o que leva à um maior aquecimento da Terra. A tendência, com o passar dos anos, é o que efeito estufa se intensifique cada vez mais, levando ao aumento da temperatura média da Terra.

O efeito estufa tem se intensificado pelo aumento da emissão de gases estufa na atmosfera, devido à ação antrópica.

Gases que intensificam o efeito estufa:

  • Gás Carbônico (CO2) → É emitido via fontes naturais como respiração, decomposição de plantas e animais e queimadas das florestas, e fontes não naturais como queima de combustíveis fósseis, desmatamento e queima da biomassa.
  • Metano (CH4) → é o segundo gás de importância na “estufa gasosa”. As principais fontes são arrozais, pântanos, gás natural e queima da biomassa. A permanência do metano na atmosfera é cerca de 10 anos, mas em termos de aquecimento, esse gás é 20 vezes mais potente que o CO2 .
  • Clorofluorcarbonetos (CFC’s) → São grupos de componentes produzidos artificialmente, formado por moléculas de metano ou etano com a substituição de hidrogênio por átomos de cloro e flúor. Os principais são CCl3 F e CClF2 . Esse gás era muito utilizado em aerossóis e em sistemas de refrigeração, por exemplo. A potência dos CFCs como gás-estufa é 10 mil vezes maior que o CO2 .
  • Hexafluoreto de Enxofre (SF6) → Esse gás tem potencial estufa cerca de 25 mil vezes maior que o CO2 e tempo de vida médio de 2 anos. É utilizado como isolante em instalações elétricas, transformadores e cabos subterrâneos.
O aquecimento global, por causar o aumento da temperatura média da Terra, tem como consequência:
 
• Derretimento das calotas polares, causando o aumento dos níveis dos oceanos, podendo provocar inundações em cidades e alagamentos em ilhas;
 
• Desvio do curso de correntes marítimas, atingindo os ecossistemas marinhos;
 
• Maior ocorrência de furacões, tufões, enchentes e maremotos;
 
• Alterações nos ciclos de chuva, causando seca ou excesso de chuva;
 
• A seca poderá tornar a terra árida e imprópria para o cultivo, afetando a produção de alimentos; poderá ocorrer também o fenômeno da (desertificação);
 
• A falta de chuva poderá causar esgotamento das hidrelétricas, afetando a disponibilidade de energia elétrica;
 
• Ocorrência de incêndios em florestas;
 
• Maior incidência de câncer de pele na população, causado pelo aumento da radiação incidente.
 

Tendo em vista os inúmeros problemas causados pela intensificação do efeito estufa, percebe-se a importância de minimizar o impacto desse fenômeno, e o caminho é a redução da emissão de gases estufa na atmosfera pela atividade antrópica, reduzindo a queima de combustíveis fósseis, por exemplo.

CAMADA DE OZÔNIO

A camada de ozônio é uma fina camada contendo gás ozônio, O3, localizada, na estratosfera, e é a responsável por absorver uma quantidade significativa de radiação ultravioleta, radiação esta nociva aos seres vivos.

A destruição dessa camada a partir de atividades humanas veio crescendo ao longo dos anos pela emissão de gases pouco reativos que apresentam cloro, chamados de CFC’s, o que fez com que estes se acumulassem na baixa atmosfera. Quando os CFC’s entram em contato com a estratosfera, sofrem ação dos raios ultravioleta, o que leva à formação de radicais livres.

OBSERVAÇÃO

Os CFCs são gases oriundos da utilização de aerossóis, muito utilizado em sistemas de refrigeração. Atualmente, seu uso é proibido em diversos países.

Esses radicais livres reagem com o ozônio, formando uma
molécula de O2 e uma de óxido de cloro. O ClO não tem uma
duração longa, então, reage com um átomo de O livre, liberando
outro radical livre que destrói outra molécula de ozônio.

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2

O3 + O → 2 O2

Essa reação, por ser irreversível, faz com que o ozônio atacado pelo oxigênio nascente não possa ser recuperado, contribuindo para a destruição da camada de ozônio.

Os CFCs são extremamente nocivos, pois um único radical livre de cloro é capaz de destruir cerca de 100 mil moléculas de ozônio. A destruição gradual da camada de ozônio faz com que esta vá perdendo a sua função de filtrar a radiação UV, radiação nociva aos seres vivos.

A destruição das moléculas de ozônio pode ser evidenciada em imagens de satélites pela presença de um buraco, o que justifica a utilização do termo “buraco” na camada de ozônio. Conforme esse buraco vai aumentando, mais radiação UV consegue chegar na Terra, levando à inúmeros problemas, tais como aumento da incidência de câncer na população, danos ao sistema imunológico, impacto na cadeia alimentar ocasionado pela redução da atividades dos fitoplânctons, dentre outros.

OBSERVAÇÃO

Com o objetivo de estabelecer ações que visam reduzir a emissão de substâncias que contribuem para a destruição da camada de ozônio, criou-se o Protocolo de Montreau, um tratado internacional que teve início em 1 de janeiro de 1989. Desde então, este protocolo tem sido bem-sucedido, uma vez que a emissão de gases que danificam a camada de ozônio tem reduzido com o passar dos anos. Caso os países cumpram com suas promessas, estima-se que será possível reduzir o problema do buraco na camada de ozônio, alcançando a dimensão que este apresentava na década de 80.

O PROBLEMA DO LIXO

Na natureza, como colocado por Lavoisier, nada se perde, tudo se transforma. O mesmo ocorre com o lixo. Lixo pode ser definido como todo resíduo sólido que não tem mais valor. Mas nem todo lixo é inútil, e se destinado corretamente, pode ser reutilizado ou reaproveitado, evitando uma série de problemas ambientais.

O lixo formado por resíduos provenientes de matéria orgânica se decompõe pela ação de micro-organismos. Assim tem sido durante muito tempo, onde o nosso lixo orgânico servia de alimento para outras formas de vida, sendo o ciclo natural do lixo. Porém, com a crescente industrialização, resíduos de origem não natural tem sido cada vez mais comuns, tornando o lixo um problema.

Os avanços tecnológicos exigem cada vez mais a utilização de matéria prima – aumentando a quantidade de lixo gerada e afetando seriamente o meio ambiente. Essa atitude mostra que a sociedade moderna rompeu com o ciclo natural do lixo. Por essa razão, é preciso adotar novas soluções para lidar com o lixo gerado, diminuindo o impacto do seu descarte ao planeta.

Alguns problemas causados pelo lixo:

• contaminação do solo, ar e água;

• enchentes;

• degradação do ambiente;

• doenças.

Soluções para lidar com o problema do lixo:

• Utilizar matéria orgânica como adubo na agricultura;

• Reciclagem;

• Redução do consumo desenfreado;

• Geração de novas tecnologias que permitam lidar com os resíduos

PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS: O BIOGÁS

Uma das soluções para a redução de lixo gerador de matéria orgânica é a produção de biogás. Bactérias fermentadoras de matéria orgânica produzem gás metano e dióxido de carbono, uma mistura que constitui um gás inflamável, que pode ser utilizado como combustível: o biogás.

Esse processo ocorre naturalmente nos aterros e lixos. Mas, se realizado artificialmente, é capaz de produzir biogás, uma fonte energética renovável e limpa ou seja, um biocombustível.

A maior vantagem do biogás é resolver a problemática do lixo e poluição ambiental. O lixo, armazenado em aterros sanitários, produz chorume, um líquido poluente, que, em contato com o solo, causa não apenas sua contaminação como também a dos lençóis freáticos. Além disso, por ação das bactérias fermentadoras, a produção de gás metano é continua. Esse gás é cerca de 20 x mais poluente que o CO2, contribuindo para a intensificação do efeito estufa.

OBSERVAÇÃO

Alguns materiais são considerados resíduos perigosos aos seres humanos por apresentarem metais pesados, tais como chumbo, cádmio, mercúrio e níquel. Esses produtos são tóxicos pois podem se acumular nos tecidos. Esse acúmulo provoca sérias alterações no organismo, atingindo os sistemas nervoso e imunológico, podendo causar distúrbios genéticos (mutação), que pode levar ao aparecimento de cânceres.

Exemplos de materiais que podem representar lixos perigosos são pilhas, bateria e lâmpadas fluorescentes.

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