Aquecimento Global e Biomassa

A locução aquecimento global refere-se ao aumento da temperatura média dos oceanos e do ar perto da superfície da Terra que se tem verificado nas décadas mais recentes e à possibilidade da sua continuação durante o corrente século.

Se este aumento se deve a causas naturais ou antropogênicas (provocadas pelo homem) ainda é objeto de muitos debates entre os cientistas, embora muitos meteorologistas e climatólogos tenham recentemente afirmado publicamente que consideram provado que a ação humana realmente está influenciando na ocorrência do fenômeno. O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), estabelecido pelas Nações Unidas e pela Organização Meteorológica Mundial em 1988, no seu relatório mais recente^[1] diz que grande parte do aquecimento observado durante os últimos 50 anos se deve muito provavelmente a um aumento do efeito estufa, causado pelo aumento nas concentrações de gases estufa de origem antropogênica (incluindo, para além do aumento de gases estufa, outras alterações como, por exemplo, as devidas a um maior uso de águas subterrâneas e de solo para a agricultura industrial e a um maior consumo energético e poluição).

Fenômenos naturais tais como variação solar combinados com vulcões provavelmente levaram a um leve efeito de aquecimento de épocas pré-industriais até 1950, mas um efeito de resfriamento a partir dessa data.^[2][3] Essas conclusões básicas foram endorsadas por pelo menos 30 sociedades e comunidades científicas, incluindo todas as academias científicas nacionais dos principais países industrializados. A Associação Americana de Geologistas de Petróleo,^[4][5] e alguns poucos cientistas individuais não concordam em partes.^[6]

Modelos climáticos referenciados pelo IPCC projetam que as temperaturas globais de superfície provavelmente aumentarão no intervalo entre 1,1 e 6,4 °C entre 1990 e 2100.^[7] A variação dos valores reflete no uso de diferentes cenários de futura emissão de gases estufa e resultados de modelos com diferenças na sensibilidade climática. Apesar de que a maioria dos estudos tem seu foco no período de até o ano 2100, espera-se que o aquecimento e o aumento no nível do mar continuem por mais de um milênio, mesmo que os níveis de gases estufa se estabilizem.^[8] Isso reflete na grande capacidade calorífica dos oceanos.

Um aumento nas temperaturas globais pode, em contrapartida, causar outras alterações, incluindo aumento no nível do mar e em padrões de precipitação resultando em enchentes e secas^[9]. Podem também haver alterações nas freqüências e intensidades de eventos de temperaturas extremas, apesar de ser difícil de relacionar eventos específicos ao aquecimento global. Outros eventos podem incluir alterações na disponibilidade agrícola, recuo glacial, vazão reduzida em rios durante o verão, extinção de espécies e aumento em vetores de doenças.

Incertezas científicas restantes incluem o exato grau da alteração climática prevista para o futuro, e como essas alterações irão variar de região em região ao redor do globo. Existe um debate político e público para se decidir que ação se deve tomar para reduzir ou reverter aquecimento futuro ou para adaptar às suas conseqüências esperadas. A maioria dos governos nacionais assinou e ratificou o Protocolo de Quioto, que visa o combate à emissão de gases estufa.

A principal evidência do aquecimento global vem das medidas de temperatura de estações meteorológicas em todo o globo desde 1860. Os dados com a correção dos efeitos de "ilhas urbanas" mostra que o aumento médio da temperatura foi de 0.6 ± 0.2 °C durante o século XX. Os maiores aumentos foram em dois períodos: 1910 a 1945 e 1976 a 2000^[12]. De 1945 a 1976, houve um arrefecimento que fez com que temporariamente a comunidade científica suspeitasse que estava a ocorrer um arrefecimento global^[13].

O aquecimento verificado não foi globalmente uniforme. Durante as últimas décadas, foi em geral superior entre as latitudes de 40°N e 70°N, embora em algumas áreas, como a do Oceano Atlântico Norte, tenha havido um arrefecimento^[14]. É muito provável que os continentes tenham aquecido mais do que os oceanos^[15]. Há, no entanto que referir que alguns estudos parecem indicar que a variação em irradiação solar pode ter contribuído em cerca de 45–50% para o aquecimento global ocorrido entre 1900 e 2000.

Evidências secundárias são obtidas através da observação das variações da cobertura de neve das montanhas e de áreas geladas, do aumento do nível global das mares, do aumento das precipitações, da cobertura de nuvens, do El Niño e outros eventos extremos de mau tempo durante o século XX.

Por exemplo, dados de satélite mostram uma diminuição de 10% na área que é coberta por neve desde os anos 60. A área da cobertura de gelo no hemisfério norte na primavera e verão também diminuiu em cerca de 10% a 15% desde 1950 e houve retração os glaciais e da cobertura de neve das montanhas em regiões não polares durante todo o século XX^[16]. No entanto, a retração dos glaciais na Europa já ocorre desde a era Napoleônica e, no Hemisfério Sul, durante os últimos 35 anos, o derretimento apenas aconteceu em cerca de 2% da Antártida; nos restantes 98%, houve um esfriamento e a IPPC estima que a massa da neve deverá aumentar durante este século. Durante as décadas de 1930 e 1940, em que a temperatura de toda a região ártica era superior à de hoje, a retração dos glaciais na Groelândia era maior do que a atual. A diminuição da área dos glaciais ocorrida nos últimos 40 anos, deu-se essencialmente no Ártico, na Rússia e na América do Norte; na Eurásia (no conjunto Europa e Ásia), houve de fato um aumento da área dos glaciais, que se pensa ser devido a um aumento de precipitação^[17].

Estudos divulgados em Abril de 2004 procuraram demonstrar que a maior intensidade das tempestades estava relacionada com o aumento da temperatura da superfície da faixa tropical do Atlântico. Esses fatores teriam sido responsáveis, em grande parte, pela violenta temporada de furacões registrada nos Estados Unidos, México e países do Caribe. No entanto, enquanto, por exemplo, no período de quarto-século de 1945-1969, em que ocorreu um ligeiro aquecimento global, houve 80 furacões principais no Atlântico, no período de 1970-1994, quando o globo se submetia a uma tendência de aquecimento, houve apenas 38 furacões principais. O que indica que a atividade dos furacões não segue necessariamente as tendências médias globais da temperatura^[18].

Causas possíveis

O sistema climático varia através de processos naturais, internos e em resposta a variações em fatores externos incluindo atividade solar, emissões vulcânicas, variações na órbita terrestre e gases estufa. As causas detalhadas do aquecimento recente continuam sendo uma área ativa de pesquisa, mas o consenso científico identifica os níveis aumentados de gases estufa devido a atividade humana como a principal influência. Essa atribuição se torna clara ao se observar os últimos 50 anos, pelos quais a maior parte dos dados está disponível. Contrastando com o consenso científico, outras hipóteses foram feitas para explicar a maior parte do aumento observado na temperatura global. Uma dessas hipóteses é que o aquecimento é causado por flutuações no clima ou que o aquecimento é resultado principalmente da variação na radiação solar.

Nenhum dos fatores condicionantes é instantâneo. Devido à inércia térmica dos oceanos terrestres e lenta resposta de outros efeitos indiretos, o clima atual da Terra não está em equilíbrio com o condicionamento imposto. Estudos de compromisso climático indicam que mesmo que gases estufa se estabilizassem nos níveis do dia presente, um aquecimento adicional de aproximadamente 0,5 °C ainda ocorreria.

Gases Estufa na Atmosfera

O efeito estufa foi descoberto por Joseph Fourier em 1824 e investigado quantitativamente pela primeira vez por Svante Arrhenius em 1896. Consiste no processo de absorção e emissão de radiação infravermelha pelos gases atmosféricos de um planeta, resultando no aquecimento de sua superfície e atmosfera. Os gases estufa criam um efeito estufa natural, sem o qual a temperatura média da Terra seria cerca de 30°C mais baixa, tornando-a inabitável para a vida como a conhecemos^[21]. Portanto, os cientistas não “acreditam” ou “se opõem” ao efeito estufa; o debate consiste na discussão de quais gases contribuem para este efeito, através de mecanismos de realimentação positiva ou negativa. Na Terra, os gases que mais contribuem para o efeito estufa são o vapor de água, que causa de 36 a 70% do efeito natural (não incluindo nuvens); O dióxido de carbono (CO₂), que causa de 9 a 26%; O metano (CH₄), causando entre 4 e 9%; E o ozônio, que causa entre 3 e 7%. As concentrações atmosféricas de CO₂ e CH₄ aumentaram em 31% e 149%, respectivamente, acima de níveis pré-industriais, desde 1750. Estes níveis são consideravelmente mais altos do que em qualquer período nos últimos 650.000 anos, o período em que é possível extrair informações confiáveis das calotas polares. Utilizando-se de evidências geológicas menos diretas, acredita-se que níveis tão altos de CO₂ só estiveram presentes na atmosfera há 20 milhões de anos atrás.^[22] O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês) defende que o aquecimento global tem como uma de suas principais causas a emissão de gases poluentes como o CO₂ pelo homem, contribuindo para o efeito estufa. “Aproximadamente três quartos das emissões antropogênicas de CO2 para a atmosfera durante os últimos 20 anos são devidas à queima de combustíveis fósseis. O resto das emissões são devidas predominantemente às mudanças no uso da terra, especialmente o desmatamento.”^[23] A atual concentração de gás carbônico na atmosfera é de aproximadamente 383 partes por milhão (ppm) em volume.^[24] Os níveis futuros de CO₂ devem ser ainda maiores devido à ocorrência contínua dos motivos mencionados anteriormente. A taxa de aumento irá depender de fatores econômicos, sociológicos, tecnológicos e naturais incertos, mas está limitada, em última análise, pela disponibilidade total de combustíveis fósseis. O “Relatório Especial de Cenários de Emissão” (Special Report on Emissions Scenarios, originalmente), do IPCC, prevê vários cenários futuros possíveis para a concentração de CO₂, variando entre 541 e 970ppm no ano de 2100^[25]. As reservas de combustível fóssil são suficientes para alcançar este patamar e continuar as emissões além de 2100, se carvão, piche ou hidratos de metano forem extensivamente utilizados^[26]. Efeitos como a liberação de metano, devido ao derretimento do permafrost (possíveis 70.000 toneladas), podem levar a uma intensificação adicional do efeito estufa^[27], não incluída no modelo climático do IPCC.

Biomassa

Do ponto de vista da geração de energia, o termo biomassa abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como combustíveis ou para a sua produção. Do ponto de vista da ecologia, biomassa é a quantidade total de matéria viva existente num ecossistema ou numa população animal ou vegetal. Os dois conceitos estão, portanto, interligados, embora sejam diferentes.

Na definição de biomassa para a geração de energia excluem-se os tradicionais combustíveis fósseis, embora estes também sejam derivados da vida vegetal (carvão mineral) ou animal (petróleo e gás natural), mas são resultado de milhões de anos de atividade até à conversão na sua forma atual. A biomassa pode considerar-se um recurso natural renovável, enquanto que os combustíveis fósseis não se renovam a curto prazo.

A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. Suas vantagens são o baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos e é menos poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis fósseis.

A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de carbono na atmosfera, mas como este composto havia sido previamente absorvido pelas plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões de CO₂ é nulo.

Utilização da biomassa como combustível

Um dos primeiros empregos da biomassa pelo ser humano para adquirir energia teve início com a utilização do fogo como fonte de calor e luz. O domínio desse recurso natural trouxe ao homem a possibilidade de exploração dos minerais, minérios e metais, marcando novo período antropológico. A madeira do mesmo modo foi por um longo período de tempo a principal fonte energética, com ela a cocção, a siderurgia e a cerâmica foram empreendidas. Óleos de fontes diversas eram utilizados em menor escala. O grande salto da biomassa deu-se com o advento da lenha na siderurgia, no período da Revolução Industrial.

Nos anos que compreenderam o século XIX, com a revelação da tecnologia a vapor, a biomassa passou a ter papel primordial também para obtenção de energia mecânica com aplicações em setores na indústria e nos transportes. A despeito do início da exploração dos combustíveis fósseis, como o carvão mineral e o petróleo, a lenha continuou desempenhando importante papel energético, principalmente nos países tropicais. No Brasil, foi aproveitada em larga escala, atingindo a marca de 40% da produção energética primária, porém, para o meio-ambiente um valor como esse não é motivo para comemorações, afinal, o desmatamento das florestas brasileiras aumentou nos últimos anos.

Durante os colapsos de fornecimento de petróleo que ocorreram durante a década de 1970, essa importância se tornou evidente pela ampla utilização de artigos procedentes da biomassa como álcool, gás de madeira, biogás e óleos vegetais nos motores à explosão. Não obstante, os motores à combustão interna foram primeiramente testados com derivados de biomassa, sendo praticamente unânime a declaração de que os combustíveis fósseis só obtiveram primazia por fatores econômicos, como oferta e procura, nunca por questões técnicas de adequação.

Para obtenção das mais variadas fontes de energia, a biomassa pode ser utilizada de maneira vasta, direta ou indiretamente. O menor percentual de poluição atmosférica global e localizado, a estabilidade do ciclo do carbono e o maior emprego de mão-de-obra, podem ser mencionados como alguns dos benefícios de sua utilização.

Igualmente, em relação a outras formas de energias renováveis, a biomassa, como energia química, tem posição de destaque devido à alta densidade energética e pelas facilidades de armazenamento, câmbio e transporte. A semelhança entre os motores e sistemas de produção de energia de biomassa e de energia fóssil é outra vantagem, dessa forma a substituição não teria um efeito tão impactante nem na indústria de produção de equipamentos nem nas bases instituídas para transporte e fabricação de energia elétrica.

Há uma grande variedade de produtos que podem servir de matéria-prima na produção de biomassa.

Produtos derivados da biomassa

Alguns exemplos de produtos derivados da biomassa são:

• Bio-óleo: líquido negro obtido por meio do processo de pirólise cujas destinações principais são aquecimento e geração de energia elétrica.
• Biogás: metano obtido juntamente com dióxido de carbono por meio da decomposição de materiais como lixo, alimentos, esgoto e esterco em digestores de biomassa.
• Biomass-to-Liquids: líquido obtido em duas etapas. Primeiro é realizado um processo de gasificação, cujo produto é submetido ao processo de Fischer-Tropsch. Pode ser empregado na composição de lubrificantes e combustíveis líquidos para utilização em motores do ciclo diesel.
• Etanol Celulósico: etanol obtido alternativamente por dois processos. Em um deles a biomassa, formada basicamente por moléculas de célulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática, utilizando várias enzimas, como a celulase, celobiase e β-glicosidase. O outro processo é composto pela execução sucessiva das três seguintes fases: gasificação, fermentação e destilação.
• Bioetanol "comum": feito no Brasil à base do sumo extraído da cana de açúcar (caldo-de-cana). Há países que empregam milho (caso dos Estados Unidos) e beterraba (da França) para a sua produção. O sistema à base de cana-de-açúcar empregado no Brasil é mais viável do que o utilizado pelo americano e francês.
• Biodiesel é feito do dendê, da mamona e da soja.
• Óleo vegetal: Pode ser usado em Motores diesel usando a tecnologia Elsbett.

Impactos ambientais e cautelas necessárias

A despeito das conveniências referidas, o uso da biomassa em larga escala também exige certos cuidados que devem ser lembrados, durantes as décadas de 1980 e 1990 o desenvolvimento impetuoso da indústria do álcool em nosso país tornou isto evidente. Empreendimentos para a utilização de biomassa de forma ampla podem ter impactos ambientais inquietantes. O resultado poder ser destruição da fauna e da flora com extinção de certas espécies, contaminação do solo e mananciais de água por uso de adubos e outros meios de defesa manejados inadequadamente. Por isso, o respeito à diversidade e a preocupação ambiental devem reger todo e qualquer intento de utilização de biomassa.