Aula_5_-_Q._Ambiental - Efeito estufa e aquecimento global

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Universidade Federal de Lavras 
Departamento de Química 
Prof. Fabiano Magalhães 
mgfabiano@yahoo.com.br 
Química Ambiental 
 Aula 5 
Efeito Estufa e Aquecimento Global 
2 
 
Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 
3 
Efeito Estufa e Aquecimento Global 
Radiação refletida 
Radiação 
refletida 
4 
Efeito Estufa e Aquecimento Global 
Radiação solar 
100% 
Radiação refletida 
30% 
Nuvens, neve, gelo, 
areia, etc. 
Radiação absorvida 
20% 
UV – O2 e O3 
IV – O2, H2O e CO2 
 (vapor, gotículas) 
Absorção 
50% 
IV 
calor 
Superfície Terrestre 
Parte do IV emitido 
escapa para o espaço 
IV 
Parte do IV é 
absorvido por 
moléculas – vibração 
 
Aumento temperatura 
UV, IV e 
visível 
5 
UV/visível 
IV 
Sol 
Superfície 
Como as radiações UV e visível são convertidas em 
radiação IV? 
Como a radiação IV contribui para o efeito estufa? 
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Como as radiações UV e visível são convertidas em 
radiação IV? 
O que acontece quando uma substância/átomo absorve radiação? 
7 
Como as radiações UV e visível são convertidas em 
radiação IV? 
O que acontece com o elétron excitado? 
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Como radiação IV contribui para o efeito estufa? 
Moléculas absorvem a radiação IV  rotação, translação e/ou 
vibração. 
Absorção 
pela H2O 
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Como radiação IV contribui para o efeito estufa? 
Modos vibracionais 
Deformação angular 
simétrica no plano 
Deformação angular 
assimétrica no plano 
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Como radiação IV contribui para o efeito estufa? 
Modos vibracionais 
Deformação angular 
simétrica fora do plano 
Deformação angular 
assimétrica fora do plano 
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Como radiação IV contribui para o efeito estufa? 
Moléculas absorvem a radiação IV  rotação, translação e/ou 
vibração. 
Aumento na temperatura 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
Absorção da radiação solar realizada por diferentes substâncias 
Gases que absorvem radiação IV na atmosfera  gases estufa 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Substâncias que afetam o aquecimento global 
 CO2 
 H2O 
 CH4 
 Óxido nitroso (N2O) 
 CFCs e substitutos 
 Aerossóis 
Qual possui maior 
contribuição? 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Substâncias que afetam o aquecimento global 
Tabela 1: Contribuição, em termos de porcentagem, de cada tipo de gás 
na formação do efeito estufa. 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Óxido nitroso (N2O) 
• N2O é 270 vezes mais efetivo do que CO2 
• Últimos 300 anos a [N2O] aumentou 13%  275 ppb para 312 ppb 
• Taxa anual de aumento da [N2O] é de 0,25% 
• 60% das emissões de N2O são naturais 
 
Quais são as fontes de N2O??? 
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 Fontes 
 Processo de nitrificação e desnitrificação 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Fontes de N2O 
Naturais Antropogênicas 
• Oceanos 
• Florestas tropicais 
• Fertilizantes 
• Aterros sanitários e industriais 
• Obtenção do naylon 
 Sumidouros de N2O 
Estratosfera 
N2O + UV  N2 + O 
 
N2O + O  N2 + O2 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 CFCs 
• Compostos persistentes (50 a 105 anos) 
 
• Eficiência  10 mil vezes maior do que o CO2 
 
• Tratado de Montreal: proibição de produção a partir de 1995 
 
• Tendência é a [CFCs] diminuir 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Substitutos dos CFCs 
HCFC, HFC 
• Absorvem menos a radiação IV 
• Tempo de vida menor (12 a 15 anos) 
• Apresentam menor ameaça ao aquecimento global 
O aumento da atividade industrial e o enriquecimento 
• Aumentar bruscamente a utilização destes compostos 
• Aumentar sua contribuição para o aquecimento global 
A produção e utilização destes gases deve ser controlada 
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 Aerossóis 
Provoca um resfriamento da atmosfera 
Partículas escuras (fuligem): absorvem radiação solar  aquece a atmosfera 
Partículas claras: refletem a luz solar (asbescos)  resfria a atmosfera 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Erupção do Vulcão Pinatubo – Filipinas (1991) 
• Emitiu 30 milhões de toneladas de SO2 
• Formação de partículas de SO3 
 
• Aerossol de SO3 persistiu anos na estratosfera e troposfera 
 
• Provocou a queda de 0,5 0C na temperatura global 
 
• Provou chuvas ácidas 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Queda da temperatura global em 1991 a 1993 
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Atividade vulcânia e o efeito na temperatura média da Terra 
Partículas de SO3 provocam a redução da temperatura média. 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Aquecimento Global 
Simulações computacionais do aquecimento global 
Dado real 
Simulação com aerossóis 
Simulação sem aerossóis 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Aquecimento Global 
• Partículas de SO3 contribuem para o resfriamento global 
• Regiões dos EUA: observou-se queda de 1 0C durante o verão: efeito dos 
aerossóis 
 
• Observou-se um maior aumento na temperatura durante a noite do que durante 
o dia. 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Gases como CO2, CH4, CFC e substitutos contribuem para o 
aquecimento global, 
 O ciclo do carbono não se encontra em equilíbrio 
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Ciclo do Carbono 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 O ciclo do carbono não se encontra em equilíbrio 
 Teores de CO2 vão continuar aumentando 
 A temperatura da Terra está aumentando a cada ano 
 Acordos internacionais 
• Tratado de Montreal (redução dos CFCs) 
• Protocolo de Kyoto (redução dos gases do efeito estufa) 
• Crédito de Carbono 
• Pegada de carbono 
Quais as Consequências do Aquecimento Global? 
Medida do impacto das atividades humanas 
sobre as emissões de gases do efeito estufa. 
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Efeito Estufa e Aquecimento Global 
 Invernos mais curtos; 
 Primavera e verão mais longos; 
 Cobertura de gelo da Terra tem diminuído 
 Água aquecida está matando corais em recifes nos oceanos 
 Doenças causadas por mosquitos têm alcançado grandes altitudes 
 Aumento no nível dos mares 
 Aumento na quantidade de chuva 
Quais as Consequências do Aquecimento Global? 
O que fazer para reduzir o aquecimento global?? 
30 
 
Fontes Energéticas 
 
31 
Fontes Energéticas 
32 
Fontes Energéticas 
 Não renovável 
 Aquelas cujos materiais necessitam de milhares de anos para se 
recompor. 
 Encontrada na natureza em quantidades limitadas. 
Petróleo 
Gás natural 
Carvão mineral 
Fontes Energéticas 
 Renováveis 
• Material que pode ser utilizado continuamente, pois a energia presente 
pode ser naturalmente renovada em um curto espaço de tempo. 
• Extraída de fontes naturais capaz de se regenerar (inesgotável) 
Energia hídrica 
Energia solar 
Energia das 
ondas 
Energia eólica 
Biocombustíveis Biomassa 
Energia 
geotérmica 
 Quais os problemas que o homem pré histórico 
enfrentava em relação à geração de energia? 
 Quais os problemas que o homem moderno possui 
em relação à geração de energia? 
• Grandes perdas de energia - eficiência energética; 
 
• Encontrar e transportar a matéria prima; 
 
• Problemas com a estocagem da matéria prima; 
 
• Poluição 
Consumo de energia no Brasil de acordo com a fonte energética 
• Utiliza muito pouca energia renovável (3%); 
• Utiliza muito combustíveis derivados do petróleo (46%) 
Fontes não renováveis de energia são 
 
 utilizadas em massa em todo o mundo 
Fontes Energéticas 
Não Renováveis 
Fontes Energéticas 
 Não Renováveis (combustíveis fósseis)Qual a origem destes combustíveis? 
• Petróleo e gás natural: de origem marinha 
 
• Carvão mineral: de origem terrestre 
Petróleo e Gás Natural 
Nos oceanos foram produzidos o carbono reduzido 
Se decompõe em CO2 + H2O Sedimenta no fundo do mar 
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Fontes Energéticas 
Massa biológica 
Petróleo e gás 
Bactérias anaeróbias 
Coberta por 
areia e argila 
Massa biológica 
Fontes Energéticas 
 Gás natural 
 Composição: 
• Metano (60 a 80%) 
• Etano, Propano, butano e pentano. 
CH3-CH3  CH2=CH2 + H2 
 
CH3-CH2-CH3  CH2=CH-CH3 + H2 
polietileno 
polipropileno 
Fontes Energéticas 
 Gás natural 
 Vantagens 
• Pode ser transportado facilmente por gasodutos 
• Menos agressivo ao ambiente 
• Menor teor de enxofre e nitrogênio 
• Chama clara sem particulados/fumaça 
• Emite menos CO2/molécula 
CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O 
 Desvantagens 
• CH4 possui maior PAG (24) do que o CO2 (PAG = 1) 
Fontes Energéticas 
 Petróleo 
 Líquido escuro de composição variável 
• Hidrocarbonetos – 1C a 20C ou mais 
• Comp. orgânicos contendo nitrogênio e enxofre 
 Formação 
• Decomposição anaeróbia da mat. orgânica sob elevada pressão; 
• Proveniente de mat. org. de origem animal (microorganismos); 
Fontes Energéticas 
 Petróleo 
 Refino do petróleo  destilação 
Fontes Energéticas 
 Petróleo 
 Refino do petróleo  destilação 
Fontes Energéticas 
 Petróleo 
 Gasolina combustível (C5H12 a C12H26) 
• Isômeros  composição altamente complexa 
Facilita a adulteração 
• Octano (C8H18)  18 isômeros 
• Iso-octano – possui maior desempenho (100 octanas) 
• n-heptano – possui péssimo desempenho (0 octana) 
Para melhorar a octanagem da gasolina são colocados à sua 
composição aditivos. 
Fontes Energéticas 
 Petróleo 
 Chumbo tetraetila 
• 1 mL deste aditivo em 1L de gasolina eleva a actagem de 55 para 
90 octanas. 
Contaminação por chumbo 
 Metil ter-butil éter (relativamente tóxico e solúvel em água) 
• Aditivo utilizado nos EUA 
 Álcool etílico 
• Aditivo utilizado no Brasil 
Fontes Energéticas 
 Não Renováveis (combustíveis fósseis) 
Carvão Mineral 
• Formada pela decomposição de matéria 
vegetal em pântanos 
• Composição da matéria vegetal: 
• 10 a 35% de lignina 
• 20 a 55% de celulose 
• 0 a 16% de proteína 
•  10% de sais minerais 
Fontes Energéticas 
 Não Renováveis (combustíveis fósseis) 
Formação do Carvão Mineral 
1) Decomposição da celulose e proteína: 
 
Celulose + bactérias aeróbias  CO2 + H2O 
 
Celulose + bactérias anaeróbias  CH4 + outros 
 
2) Deposição de sedimentos sobre a mat. vegetal 
 
• Aumento da temperatura e pressão – perda de H2O e CO2 
Fontes Energéticas 
Formação do Carvão Mineral 
3) Lignina: - resistente a ação de bactérias 
 - polímero formado por anéis benzênicos 
Sofre transformações estruturais - reações 
Carvão 
Fontes Energéticas 
Carvão Mineral 
Matéria vegetal solo 
lignina celulose 
CO2 
turfa 
Carvão mineral 
O2 + N2 
Fontes Energéticas 
Formação do Carvão Mineral 
Carvão 
Turfa 
59% C 
Linhito 
69% C 
Hulha 
88% C 
Antracito 
95% C 
Tipos de carvão 
2 milhões 
de anos 
100 a 300 
milhões de 
anos 
380 milhões 
de anos 
51 
Turfa Linhito Hulha Antracito 
• Absorvente 
• Agricultura 
• Ag. Redutor 
em siderurgias 
• Ag. Redutor 
em siderurgias 
• Ag. Redutor 
em siderurgias 
• Fabricação de 
eletrodos e de 
grafite. A
p
lic
a
ç
ã
o
 
Emite COVs, particulados 
água 
voláteis 
Carbono fixo 
52 
Extração do carvão mineral 
 
• Remoção da vegetação 
• Construção de minas 
• Extração ($$$) 
•Transporte ($$$) 
Problemas com o uso do carvão mineral 
 
• Altos teores de enxofre (5%) 
• Chuva ácida 
• Fuligem 
• Água de mina – baixo pH, particulados, outros... 
• Acidentes com trabalhadores 
• Degradação do ambiente e paisagem 
Fontes Energéticas 
53 
Quanto de Energia é Obtida por estas Fontes? 
• Carvão: C + O2 → CO2 ------------------------------- ∆H = - 393 kJ 
 
• Petróleo: CH2 + O2 → CO2 + H2O ------------------- ∆H = - 648 kJ 
 
• Gás natural: CH4 + O2 → CO2 + 2H2O-------------- ∆H = - 890 kJ 
Gás natural é o mais eficiente: gera mais energia e emite menos CO2 
 
Como Reduzir a Emissão de CO2??