O setor de agricultura proporciona grande parte das emissões
O nitrogênio é um dos átomos de maior importância para a vida terrestre, estando presente em diversas estruturas moleculares. O elemento nitrogênio (N) também é parte muito importante da atmosfera e dos ciclos naturais, como o ciclo do nitrogênio.
Formado por dois átomos de nitrogênio e um de oxigênio, o óxido nitroso é um gás incolor e não inflamável em temperatura ambiente, sendo muito conhecido como gás hilariante ou nitro (NOS), devido às suas aplicações. O óxido nitroso é um gás produzido naturalmente no meio ambiente e importante para o balanço climático, porém pode ser também produzido industrialmente para diversas aplicações, como:
Anestésico (principalmente na área odontológica, conhecido como o gás hilariante).
Na natureza, o nitrogênio presente na atmosfera é captado por plantas e convertido em amônia, que será depositado no solo e utilizado posteriormente pelas plantas; esse processo é chamado de fixação de nitrogênio. A amônia depositada no solo pode passar por processos de nitrificação, resultando em nitratos. Os microrganismos presentes no solo podem transformar estes nitratos depositados em nitrogênio gasoso (N2) e óxido nitroso (N2O), através do processo de desnitrificação, emitindo-os assim para a atmosfera.
Muito é falado a respeito do CO2, devido à sua alta concentração na atmosfera e tendo o maior impacto no aquecimento global, porém a emissão dos outros gases listados também é muito preocupante. A concentração de óxido nitroso na atmosfera vem se tornando cada vez mais preocupante, fazendo necessárias ações para a diminuição de suas emissões.
Impactos do excesso de N2O na atmosfera
A industrialização e o agrupamento da civilização em cidades geraram necessidades a serem atendidas em larga escala, como a produção de alimentos, promovendo um crescimento grande na agricultura. Com o atendimento dessas necessidades, muitos gases começaram a ser produzidos e emitidos na atmosfera em proporções gigantescas, ocasionando assim seu acúmulo na atmosfera e alterando diversos ciclos terrestres, impactando na temperatura média do planeta... Um desses gases é o óxido nitroso.
O óxido nitroso (N2O) é presente em proporções muito menores do que o gás carbônico (CO2), porém seu efeito é muito maior. Sua presença na troposfera é inerte, contribuindo apenas para a absorção de energia térmica, porém, quando presente na estratosfera, ele degrada a camada de ozônio. O N2O possui a propriedade de retenção de calor na atmosfera cerca de 300 vezes maior do que o CO2, ou seja, uma molécula de N2O é equivalente a 300 moléculas de CO2 na atmosfera. O N2O também possui impacto na camada de ozônio, contribuindo para a sua degradação, sendo que o óxido nitroso permanece mais de 100 anos na atmosfera até ser degradado naturalmente. Estima-se que 5,3 teragramas (Tg) de óxido nitroso sejam emitidos pelo homem em um ano (1 Tg é equivalente a 1 bilhão de kg).
Em novembro de 2013, o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma) publicou um relatório a respeito do óxido nitroso e seu impacto no clima do planeta e na camada de ozônio. Segundo o relatório, o óxido nitroso é o terceiro gás, emitido por atividades humanas, que mais contribui para o aquecimento global, e o gás com maior efeito na degradação da camada de ozônio. A partir de pesquisas realizadas, analisando concentração de gases presentes em bolhas de ar aprisionadas em colunas de gelo nos polos, foi realizada uma comparação com a concentração atual de CO2 (partes por milhão - ppm) e N2O (partes por bilhão - ppb) e traçado um gráfico mostrando o aumento destes gases ao decorrer do tempo.
Nota-se uma grande elevação nas concentrações de CO2 e N2O logo após o período da revolução industrial, a partir do século XVIII. O relatório aponta as principais fontes humanas de emissão de óxido nitroso sendo a agricultura, indústria e combustível fóssil, queima de biomassa, esgoto e aquicultura, sendo que a soma das três últimas fontes não chega ao quanto a agricultura emite de óxido nitroso.
O nitrogênio é essencial para a produção de alimentos, sendo um elemento vital para estruturas moleculares como enzimas, vitaminas, aminoácidos e até para o DNA. A adição de nitrogênio na agricultura, por meio de fertilizantes, acelera e aumenta o rendimento de plantações, entretanto isto também causa a emissão de N2O. É estimado que cerca de 1% do nitrogênio aplicado em um solo irá emitir diretamente N2O. 1% parece pouco, mas, se você for pensar na área total que a agricultura ocupa no mundo e a quantidade de fertilizantes usada anualmente, pode não ser tão pouco assim.
Dentre os setores que mais emitem o óxido nitroso, a agricultura é o maior responsável pela emissão anual: cerca de 66% da emissão total. Para esse setor não é contabilizado apenas a emissão direta de N2O a partir da aplicação de fertilizantes, mas também as emissões diretas e indiretas provenientes do processo de produção de fertilizantes sintéticos, de esterco animal, animais criados em pastos, lixiviação e manejamento de esterco.
As emissões de N2O nas indústrias e em veículos se dão em dois principais meios, o primeiro meio é chamado de reação homogênea, quando reagentes do mesmo estado físico reagem, como exemplo é a queima de combustível gasoso (gás com gás). No combustível gasoso pode haver presença de compostos nitrogenados, que podem ser gerados durante o aquecimento no processo de combustão. O segundo meio ocorre em reações heterogêneas, onde um pode ser um gás e outro um sólido, como exemplo a queima de carvão ou a formação do N2O nos catalisadores de automóvel.
Carros, automóveis pesados e aviões são as principais fontes de emissão de N2O, mesmo sendo pouco relevantes em comparação com a emissão de CO2 que porporcionam - isso não é desculpa para não ser um fato preocupante.
Na indústria, as duas principais fontes de emissão de N2O estão na produção de ácido nítrico (HNO3) e de ácido adípico. O ácido nítrico é um ingrediente considerado chave para a produção de fertilizantes, para a produção de ácido adípico, explosivos e também para o processamento de metais ferrosos. Mais de 80% de todo o ácido nítrico produzido no mundo é destinado a produção de nitrato de amônio e sal duplo de nitrato de cálcio e amônio - 3/4 do nitrato de amônio volta para a produção de fertilizantes. Durante a síntese do HNO3, o N2O pode ser formado como produto minoritário de reação (cerca de 5 g de N2O a cada 1 kg de HNO3 produzido).
A produção de ácido adípico (C6H10O4) é a segunda maior fonte de emissão de N2O no setor da indústria. A grande maioria do ácido adípico produzido é destinado para a produção do náilon, sendo usado também na manufatura de carpetes, roupas, pneus, corantes e inseticidas.
A quantidade média de N2O emitida por queima de biomassa é difícil de ser medida, pois depende muito da composição do material que é queimado, porém estima-se que é a terceira maior fonte de emissão de N2O. A maioria dos incêndios em florestas são causadas por fatores naturais, como raios, mas a ação humana também é bem preocupante. A queima de florestas para o avanço da agricultura e pecuária estão entre as maiores preocupações sobre queima de florestas, vegetações naturais ou até mesmo restos de colheita, pois o fogo é um meio barato e fácil para limpar áreas.
Outro fato preocupante é a utilização de madeiras e carvão para a geração de energia e até em fogões. Em muitas regiões do mundo a geração de energia e utilização para alguns afazeres, como cozinhar, é muito comum, podendo ser também uma fonte impactante na emissão de N2O.
Juntos, esgoto e aquicultura totalizam 4% da emissão total de N2O ocasionada pelo homem. Pode parecer pouco comparado com as outras fontes, mas não podemos deixar essas fontes não serem mais preocupantes. O esgoto é caracterizado como qualquer água descartada que contenha contaminantes e impurezas que precisam ser tratadas para não impactar o ambiente. Aquicultura é o cultivo de organismos aquáticos em espaços confinados ou controlados, como criação de peixes para a comercialização.
A emissão de N2O pelo esgoto pode se dar por dois meios: pela transformação química e biológica durante o tratamento do esgoto e pelo descarte de esgoto em afluentes, em que o nitrogênio, contido em alta concentração no esgoto, será transformado em N2O por bactérias presentes em afluentes.
Assim como no problema com fertilizantes, na aquicultura o problema está na alta quantidade de nitrogênio aplicado. A grande quantidade de nitrogênio presente na alimentação dos organismos cultivados acarreta em altos níveis de nitrogênio presente na água, que irá ser transformado em N2O por processo químico e/ou biológico.
Os principais meios de redução do N2O emitido por efluentes são técnicas de tratamento, diminuindo assim a quantidade de nitrogênio diluído. Algumas técnicas podem chegar a retirar cerca de 80% do nitrogênio diluído. Políticas e tecnologias de tratamento devem ser adotadas e estabelecidas para a redução da emissão de óxido nitroso.