alt=Mapa da Antártida em 3 de outubro de 1985, com cores que variam do azul ao roxo indicando diferentes concentrações de ozônio. Uma área alargada e irregular sobre o continente antártico representa a extensão máxima do buraco de ozônio observado em 1985. |miniaturadaimagem|Imagem de 3 de outubro de 1985 mostrando a maior extensão do buraco na camada de ozônio registrada naquele ano, sobre a região da Antártida A é uma região da estratosfera terrestre que concentra altas quantidades de ozônio (gás formado a partir da combinação de três átomos de oxigênio).Ozone Ozone resources Localizada entre 20 e 30 quilômetros de altitude e com cerca de 10 km de espessura, contém aproximadamente 90% do ozônio atmosférico.
Os gases na camada de ozono são tão rarefeitos que, se comprimidos à pressão atmosférica no nível do mar, a sua espessura não seria maior que alguns milímetros. Este gás é produzido nas baixas latitudes, migrando diretamente para as altas latitudes.
As radiações electromagnéticas 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 camada de ozono é uma das principais barreiras que protegem os seres vivos dos raios ultravioleta. O ozono 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 do Sol, acaba dividindo-se em oxigênio atômico; o átomo de oxigênio e a molécula do mesmo elemento unem-se devido à reionização, e acabam formando a molécula de ozono cuja composição é O3 (três átomos de oxigênio).
A região, quando saturada de ozono, funciona como um filtro onde as moléculas absorvem a radiação ultravioleta do Sol e, devido a reações fotoquímicas, atenuando o seu efeito. É nesta região que estão as nuvens de madrepérola, que são formadas pela capa de ozono.
Medidas O padrão de medição do ozono é feito de acordo com sua concentração por unidade de volume que por sua vez recebe a denominação de Unidade de Dobson (UD).
A 7 de Outubro de 2005, uma medição realizada pelo INPE na Antárctica constatou que a concentração de ozono estava em torno de 160 UD, quando o normal seria esperar uma medição de 340 UD.
Abaixo da medida de 220 UD já se pode considerar uma baixa densidade de ozono, ou a formação do buraco que já causa danos ao meio ambiente.Duas perguntas ao eurodeputado Johannes Blokland sobre a camada de ozono
Formação A camada de ozono forma-se e destrói-se por fenómenos 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. Sobre a formação, o ozono 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 ozono (O3). Curiosamente, a radiação ultravioleta também contribui para a formação de ozono.
Ozono
O ar que nos rodeia contém aproximadamente 21% de oxigénio. A molécula de oxigénio pode ser representada como O2, ou seja, dois átomos de oxigénio quimicamente ligados. De forma simplista, é o oxigénio molecular que respiramos. A molécula de ozono é uma combinação molecular mais rara dos átomos de oxigénio, sendo representada como O3. Para esta molécula ser criada é necessária uma certa quantidade de energia, como aquela de um relâmpago, por exemplo, que transforma a molécula de O2 em dois átomos de oxigénio livres.
Os átomos de oxigénio livres na atmosfera são quimicamente activos, pelo que tendem a combinar-se com moléculas próximas para estabilizarem-se. Imaginemos que tenhamos adjacentes aos átomos livres de oxigénio moléculas de oxigénio e outras quaisquer. Chamemos as segundas de M (de molécula).
Logo teremos:
O + O2 + M → O3 + M
Um átomo livre de oxigénio com uma molécula de oxigénio e uma molécula M são transformados em ozono e uma molécula M.
Aquela molécula M não é consumida pela reacção, porém é necessária para que possa se realizar. Na verdade M é um catalisador, que no caso da atmosfera da Terra pode ser o nitrogénio molecular (N2).
Portanto, esta é uma das formas mais comuns de produzir-se ozono. Outras adviriam de fornos industriais, motores auto-motivos entre outros que produzem o gás. Na baixa atmosfera o ozono é activo e contribui para a poluição atmosférica industrial, sendo considerado um veneno.
Degradação Os clorofluorocarbonetos (CFC), para além de outros produtos químicos produzidos pelo ser humano 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 ozono. 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 ultravioleta os atingem, decompõem-se, mas com certa dificuldade devido sua estabilidade, e então libera o seu radical - no caso dos CFC, o elemento químico cloro. Uma vez liberto, um único átomo de cloro destrói cerca de 100 000 moléculas de ozono antes de regressar à superfície terrestre, muitos anos depois.Três por cento (3%), talvez cinco por cento (5%), do total da camada de ozono já foi destruído pelos clorofluorocarbonetos.Outros gases, como o óxido nítrico (NO) libertado pelos aviões na estratosfera, também contribuem para a destruição da camada do ozono.
De acordo com a Quercus, Portugal é um dos países da União Europeia que menos contribui para combater a destruição da camada do ozono. 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 verificou-se pela primeira vez a ausência da camada do ozono no Antárctico. Esta descoberta foi feita sobre a Antárctica pelo físico britânico Joe Farman.
Os fluidos de refrigeração Até a anos 1920 o fluido utilizado para aquecimento e arrefecimento era a amónia ou o dióxido de enxofre, gases venenosos que causam um cheiro desagradável. No caso de fuga podem gerar 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 fuga, não causasse danos aos seres vivos.
A indústria química e os CFCs thumb|direita|250px|Ozono e CFC
As pesquisas da indústria química voltada à refrigeração concentraram-se num gás que não deveria ser venenoso, inflamável, oxidante, não causasse irritações nem queimaduras, não atraísse insectos. Nas pesquisas foram testados diversos gases e fluidos, sendo escolhida uma substância que se chamaria de clorofluorcarboneto, CFC.
Os CFCs passaram a constituir os equipamentos de refrigeração, sistemas de ar condicionado, como propelentes de sprays, solventes industriais, espumas isolantes e componentes electrónicos.
Um exemplo de CFC, o Diclorodifluorometano:
F
Cl-C-Cl
F
No final da década de 1960 eram libertadas perto de um milhão de toneladas de CFCs por ano. As formas de libertação do gás são diversas, a mais conhecida é pelos aerossóis que utilizam o CFC como gás propulsor. Uma vez libertado 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 ozono se encontra em torno de 25/26 quilômetros de altitude aproximadamente. A energia solar com comprimento de onda ultravioleta sintetiza as moléculas de ozono a partor do oxigénio livre. O processo se dá quando se dividem algumas moléculas de oxigénio em átomos oxigénio livre, recombinando-as às moléculas de oxigénio através da radiação ultravioleta.
Aquelas moléculas de ozono 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 liberta o átomo de cloro.
O átomo de cloro é um catalisador poderoso que destrói as moléculas de ozono, 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 ozono.
A reação de destruição do ozono 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 oxigénio geradas e os átomos de cloro foram regenerados para destruir mais duas moléculas de ozono de cada vez, e assim por diante, infinitamente, até o cloro descer à baixa atmosfera.
Em meados da década de 90, investigadores alemães desenvolveram estudos em que foi verificada a ação de microrganismos capazes de evitar a degradação do ozono, decompondo os gases CFC's. O trabalho intitula-se: "Reductive Dehalogenation - its logics microbian", e foi publicado em 1997.
O buraco na camada de ozono
Os principais países emissores de CFCs são os Estados Unidos, a China, a Rússia, o Japão e a Índia. Mas é na Antártida que a falha na camada de ozono é maior.
A área do buraco de ozono é definida como o tamanho da região cujo ozono está abaixo das 200 unidades Dobson (DUs - unidade de medida que descreve a espessura da camada de ozono numa coluna directamente acima de onde são feitas as medições): 400 DUs equivale a 4 mm de espessura. Antes da Primavera na Antárctica, a leitura habitual é de 275 DUs.
thumb|esquerda|240px|Buraco na camada de ozono O buraco na camada de ozono é um fenómeno que ocorre somente durante uma determinada época do ano, entre agosto e início de novembro (primavera no hemisfério sul). O que conhecemos por "buraco na camada de ozono" não se trata propriamente de um buraco na camada do gás ozono, na verdade trata-se de uma rarefacção, ou redução de espessura, que é explicada pelos arranjos moleculares do comportamento dos gases num meio natural, o que não significa literalmente um buraco.
Quando a temperatura se eleva na Antártida, em meados de novembro, a região ainda apresenta um nível abaixo do que seria considerado normal de ozono.
No decorrer do mês, em função do gradual aumento de temperatura, o ar circundante à região onde se encontra o buraco inicia um movimento em direção ao centro da região de baixo nível do gás.
Desta forma, o deslocamento da massa de ar rica em ozono (externa ao buraco) propicia o retorno aos níveis normais de ozono a alta atmosfera fechando assim o buraco.