CAMADA DE OZÔNIO

Ozonosfera
A ozonosfera, ou camada de ozônio, localiza-se na estratosfera, entre 16 e 30 quilômetros de altitude. Com cerca de 20 km de espessura, contém aproximadamente 90% do ozônio atmosférico.
Os gases na ozonosfera são tão rarefeitos que, se comprimidos à pressão atmosférica ao nível do mar, sua espessura não seria maior que alguns milímetros. Este gás é produzido nas baixas latitudes, migrando diretamente para as altas latitudes.
As radiações eletromagnéticas emitidas pelo Sol trazem energia para a Terra, entre as quais a radiação infravermelha, a luz visível e um misto de radiações e partículas, muitas destas nocivas.
Grande parte da energia solar é absorvida e reemitida pela atmosfera. Se chegasse em sua totalidade à superfície do planeta, esta energia o esterilizaria.
A ozonosfera é uma das principais barreiras que protegem os seres vivos dos raios ultravioleta. O ozônio deixa passar apenas uma pequena parte dos raios U.V., esta benéfica. Quando o oxigênio molecular da alta-atmosfera sofre interações devido à energia ultravioleta provinda do Sol, acaba dividindo-se em oxigênio atômico; o átomo de oxigênio e a molécula do mesmo elemento se unem devido à reionização, e acabam formando a molécula de ozônio cuja composição é (O3)
A região, quando saturada de ozônio, funciona como um filtro onde as moléculas absorvem a radiação ultravioleta do Sol e, devido a reações fotoquímicas, atenuando seu efeito. É nesta região que estão as nuvens-de-madrepérola, que são formadas pela capa de ozônio.
Medidas
O padrão de medição do ozônio é feito de acordo com sua concentração por unidade de volume que por sua vez recebe a denominação de Unidade Dobson (UD).
No ano de 2005, no dia sete de outubro, uma medição realizada pelo INPE na Antártica constatou que a concentração de ozônio estava em torno de 160 UD, quando em época de normal seria 340 UD (esta medida é considerada referencial).
Abaixo da medida de 220 UD já se pode considerar baixa densidade de ozônio, ou a formação do buraco que já causa danos ao meio-ambiente.[1]
Formação
A camada de ozônio (ou ozonosfera) forma-se e destrói-se por fenômenos naturais, mantendo um equilíbrio dinâmico, não tendo sempre a mesma espessura. A espessura da camada pode assim alterar-se naturalmente ao longo das estações do ano e até de ano para ano. Mas nem sempre a destruição da camada ocorre por motivos naturais. Sobre a formação, o ozônio estratosférico forma-se geralmente quando algum tipo de radiação ou descarga eléctrica separa os dois átomos da molécula de oxigénio (O2), que então se podem recombinar individualmente com outras moléculas de oxigénio para formar ozônio (O3). Curiosamente, é também a radiação ultravioleta que “forma” o ozônio.
Como se forma o Ozônio
O ar que nos rodeia contém aproximadamente 20% de Oxigênio. A molécula de oxigêno pode ser representada como O2, ou seja, dois átomos de Oxigênio quimicamente ligados. De forma simplista, é o Oxigênio molecular que respiramos e unido aos alimentos que nos dá energia. A molécula de ozônio é uma combinação molecular mais rara dos átomos de oxigênio, sendo representada como O3. Para sua criação é necessária uma certa quantidade de energia. Uma centelha elétrica, por exemplo.
Suponhamos que tenhamos um vazamento de alta tensão num determinado circuito elétrico hipotético (ou uma descarga atmosférica, outro exemplo). No momento da passagem do arco voltaico pelo ar temos uma liberação de energia. Logo:
O2 + energia → 2 [O]
Traduzindo: Uma molécula de Oxigênio energizada é transformada em dois átomos de Oxigênio livres.
Os átomos de Oxigênio livres na atmosfera são reativos quimicamente, logo deverão se combinar com moléculas próximas para se estabilizar.
Imaginemos que tenhamos adjacentes aos átomos livres de oxigênio moléculas de oxigênio e outras quaisquer. Chamemos as segundas de M (de molécula).
Logo teremos:
O + O2 + M → O3 + M
Traduzindo: Um átomo livre de Oxigênio com uma molécula de Oxigênio e uma molécula qualquer são transformados em Ozônio e uma molécula qualquer.
Aquela molécula qualquer não é consumida pela reação, porém é necessária para que possa se realizar. Na verdade M é um catalisador, pode ser no caso da atmosfera da Terra o nitrogênio molecular (N2), onde M=N2, por exemplo.
Portanto, esta é uma das formas mais comuns de se produzir ozônio. Outras seriam fornos industriais, motores automotivos entre outros que produzem o gás. Na baixa atmosfera o ozônio é reativo e contribui para a poluição atmosférica industrial, sendo considerado um veneno.
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


Ozônio e CFC
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.
Um exemplo de CFC:
F
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Cl-C-Cl
|
F
No final da década de 1960 eram liberadas em torno de um milhão de toneladas de CFCs por ano. As formas de liberação do gás são diversas, a mais conhecida é pelos aerossóis que utilizam o CFC como propelente. Uma vez liberado na atmosfera, o propulsor começa a se espalhar pela atmosfera livre e levado por convecção sobe até a alta atmosfera sendo espalhado por todo o planeta. Os CFCs são gases considerados inertes cuja reação depende de condições muito peculiares.
Na alta atmosfera existem correntes de ar em alta velocidade , as jet streams, muito poderosas, cuja direção é horizontal. Estas espalham os gases da região em todas as direções.
A camada de ozônio se encontra em torno de 25/26 quilômetros de altitude aproximadamente. A energia solar em comprimento de onda ultravioleta forma as moléculas de ozônio. O processo se dá quando se dividem algumas moléculas de oxigênio em átomos oxigênio livre, recombinando-as às moléculas de oxigênio através da radiação ultravioleta.
Aquelas moléculas de ozônio flutuando na alta atmosfera acabam encontrando as moléculas de CFC. O clorofluorcarboneto é uma molécula estável em condições normais de temperatura e pressão atmosférica, porém, excitado pela radiação UV, acaba se desestabilizando e libera o átomo de cloro.
O átomo de cloro é um catalisador poderoso que destrói as moléculas de ozônio, permanecendo intacto durante todo o processo. Uma vez na alta atmosfera, o cloro leva muitos anos para descer à baixa atmosfera. Neste período, cada átomo de cloro destruirá milhões de moléculas de ozônio. A reação de destruição do ozônio é bastante simples, uma vez que esta molécula é extremamente reativa na presença de radiação UV e cloro. Observemos:
O2 + Energia UV → 2 O
2 Cl (do CFC) + 2O3 → 2 ClO + 2 O2
2 Cl + 2 O (regenerando o Cl) + 2 O2
Logo, a resultante da reação é:
2 O3 → 3 O2
Isto significa que tivemos três moléculas de oxigênio geradas e os átomos de cloro foram regenerados para destruir mais duas moléculas de ozônio de cada vez, e assim por diante, infinitamente, até o cloro descer à baixa atmosfera.
Em meados da década de 90, pesquisadores alemães desenvolveram estudos em que foi verificada a ação de microrganismos capazes de evitar a degradação do ozônio, decompondo os gases CFC's. O trabalho se intitula: "Reductive Dehalogenation - its logics microbian", e foi publicado em 1997.
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