O efeito de estufa é um processo que ocorre quando uma parte da radiação solar reflectida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera. Como consequência disso, o calor fica retido, não sendo libertado para o espaço. O efeito de estufa dentro de uma determinada faixa é de vital importância pois, sem ele, a vida como a conhecemos não poderia existir. Serve para manter o planeta aquecido, e assim, garantir a manutenção da vida.
O que se pode tornar catastrófico é a ocorrência de um agravamento do efeito de estufa que destabilize o equilíbrio energético no planeta e origine um fenómeno conhecido como aquecimento global. O IPCC (Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas, estabelecido pela Organização das Nações Unidas e pela Organização Meteorológica Mundial em 1988), no seu relatório mais recente, diz que a maior parte deste aquecimento, observado durante os últimos 50 anos, se deve muito provavelmente a um aumento dos gases do efeito de estufa.Os gases de estufa (dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e clorofluorcarbonetos - CFC´s) absorvem alguma radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radiam, por sua vez, alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30 °C mais quente do que estaria sem a presença dos gases «de estufa».
Um dos piores gases é o metano, cerca de 20 vezes mais potente que o dióxido de carbono, e é produzido pela flatulência dos ovinos e bovinos, sendo que a pecuária representa 16% da poluição mundial. Os cientistas procuram a solução para esse problema e estão a desenvolver um remédio para tentar resolver o caso. Na Nova Zelândia pensou-se em cobrar-se taxas por vaca, para compensar o efeito dos gases emitidos.
Ao contrário do significado literal da expressão «efeito de estufa», a atmosfera terrestre não se comporta como uma estufa (ou como um cobertor). Numa estufa, o aquecimento dá-se essencialmente porque a convecção é suprimida. Não há troca de ar entre o interior e o exterior. Ora acontece que a atmosfera facilita a convecção e não armazena calor: em média, a temperatura da atmosfera é constante e a energia absorvida transforma-se imediatamente na energia cinética e potencial das moléculas que existem na atmosfera. A atmosfera não reflecte a energia radiada pela Terra. Os seus gases, principalmente o dióxido de carbono, absorvem-na. E se radia, é apenas porque tem uma temperatura finita e não por ter recebido radiação. A radiação que emite nada tem que ver com a que foi absorvida. Tem um espectro completamente diferente.
O efeito de estufa, embora seja prejudicial em excesso, é na verdade vital para a vida na Terra, pois é ele que mantém as condições ideais para a manutenção da vida, com temperaturas mais amenas e adequadas. Porém, é o excesso dos gases responsáveis pelo efeito de estufa, ao qual se desencadeia um fenómeno conhecido como o aquecimento global, que é o grande vilão.
O problema do aumento dos gases de estufa e sua influência no aquecimento global, tem colocado em confronto forças sociais que não permitem que se trate deste assunto do ponto de vista estritamente científico. Alinham-se, de um lado, os defensores das causas antropogénicas, como principais responsáveis pelo aquecimento acelerado do planeta. São a maioria e omnipresentes na média. Do outro lado estão os "cépticos", que afirmam que o aquecimento acelerado está muito mais relacionado com causas intrínsecas da dinâmica da Terra, do que com a reclamada poluição, que mais rápido causa os efeitos indesejáveis à vida sobre a face terrestre do que propriamente a capacidade de reposição planetária. Ambos os lados apresentam argumentos e são apoiados por forças sociais.
A poluição dos últimos duzentos anos tornou mais espessa a camada de gases existentes na atmosfera. Essa camada impede a dispersão da energia luminosa proveniente do Sol, que aquece e ilumina a Terra e também retém a radiação infravermelha (calor) emitida pela superfície do planeta. O efeito do espessamento da camada gasosa é semelhante ao de uma estufa de vidro para plantas, o que originou o seu nome. Muitos desses gases são produzidos naturalmente, como resultado de erupções vulcânicas, da decomposição de matéria orgânica e da fumaça de grandes incêndios. A sua existência é indispensável para a existência de vida no planeta, mas a densidade actual da camada gasosa é devida, em grande medida, à actividade humana. Na escala global, o aumento exagerado dos gases responsáveis pelo efeito estufa provoca o aquecimento global, o que tem consequências catastróficas. O degelo das calotas polares, dos chamados "gelos eternos" e de geleiras, por exemplo, eleva o nível das águas dos oceanos e dos lagos, submergindo ilhas e amplas áreas litorais, densamente povoadas. O super aquecimento das regiões tropicais e subtropicais contribui para intensificar o processo de desertificação e de proliferação de insectos nocivos à saúde humana e animal. A destruição de habitats naturais provoca o desaparecimento de espécies vegetais e animais. Multiplicam-se as secas, inundações e furacões, com a sua sequela de destruição e morte.
O mecanismo que mantém aquecido o ambiente das estufas de vidro é a restrição das perdas convectivas quando o ar é aquecido pelo contacto com o solo que, por sua vez, é aquecido pela radiação solar. No entanto, o chamado «efeito de estufa» na atmosfera, não tem a ver com a supressão da convecção. A atmosfera facilita a convecção e não armazena calor: absorve alguma da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radia, por sua vez, alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30 °C mais quente do que estaria sem a presença da atmosfera.Toda a absorção da radiação terrestre acontecerá próximo à superfície, isto é, nas partes inferiores da atmosfera, onde ela é mais densa, pois em maiores altitudes a densidade da atmosfera é baixa demais para ter um papel importante como absorvedor de radiação (excepto pelo caso do ozono). O vapor de água, que é o mais poderoso dos gases estufa, está presente nas partes inferiores da atmosfera, e desta forma a maior parte da absorção da radiação dar-se-á na sua base. O aumento dos gases de estufa na atmosfera, mantida a quantidade de radiação solar que entra no planeta, fará com que a temperatura aumente nas suas partes mais baixas. O resultado deste processo é o aumento da radiação infravermelha da base da atmosfera, tanto para cima como para baixo. Como a parte inferior (maior quantidade de matéria) aumenta mais de temperatura que o topo, a manutenção do balanço energético (o que entra deve ser igual ao que sai) dá-se pela redistribuição de temperaturas da atmosfera terrestre. Os níveis inferiores ficam mais quentes e os superiores mais frios. A irradiação para o espaço exterior dar-se-á em níveis mais altos, com uma temperatura equivalente à de um corpo negro irradiante, necessária para manter o balanço energético em equilíbrio.
As avaliações do IPCC são os mais completos resumos do estado da arte nas previsões do futuro do planeta, considerando vários cenários possíveis.
A fossilização de restos orgânicos (vegetais e animais) ocorreu ao longo da história da Terra, mas a grande quantidade preservada por fossilização ocorreu a partir do início do período Carbonífero, entre 350 e 290 milhões de anos antes do presente, numa forma mais ou menos pura de carbono, isenta de agentes oxidantes. Este material está preservado sob a forma de carvão mineral. A partir de cerca de 200 milhões de anos começou a preservar-se o petróleo e o gás natural; estes materiais são compostos de carbono e hidrogénio. Resumindo, o carbono e o hidrogénio, combustíveis, são isolados do meio oxidante, preservando a sua potencialidade de queimar em contacto com o oxigénio, produzindo vários gases do efeito de estufa, sendo o dióxido de carbono e o metano os mais importantes. O metano é um gás com potencial de efeito de estufa cerca de 20 vezes mais potente que o gás carbónico (dióxido de carbono). O metano é um gás, na maior parte primordial, emitido principalmente pelos vulcões de lama, pela digestão dos animais e decomposição do lixo. O metano é oxidado em regiões de vulcões de lava, tornando-se gás carbónico.
Tanto o carvão mineral, quanto o petróleo e o gás natural são chamados, no jargão dos engenheiros e ambientalistas, de fontes não renováveis de energia. As energias produzidas por geradores eólicos, células solares, biomassa, hidroelétricas, etc, são consideradas fontes renováveis.
A Revolução Industrial, iniciada na Europa no século XVIII, provocou a exumação do carvão enterrado há milhões de anos, em proporções gigantescas, com o objectivo de girar as máquinas a vapor recém inventadas. A produção de carvão mineral ainda é muito grande. Para se ter uma ideia do volume de carvão que necessita de ser mineralizado no mundo, basta dizer que 52% de toda a energia eléctrica consumida nos Estados Unidos são provenientes da queima de carvão mineral. Proporções semelhantes ou ainda maiores são utilizadas na China, Rússia e Alemanha. Considerando o consumo actual e futuro, calcula-se que ainda exista carvão para mais 400 anos.
Com o advento da produção em escala industrial dos automóveis, no início do século XX, iniciou-se a produção e o consumo em massa do petróleo e, de utilização mais recente, o gás natural na produção da energia eléctrica, aquecimento doméstico e industrial e no uso de automóveis.
O processo da queima de combustíveis fósseis criou condições para a melhoria da qualidade de vida da humanidade, porém produz como resíduo o dióxido de carbono e outras substâncias químicas, também muito poluidoras.
Os gases produzidos pela queima de combustíveis fósseis seguem vários caminhos: parte é absorvida pelos oceanos e entra na composição dos carbonatos que constituem as carapaças de muitos organismos marinhos ou é simplesmente dissolvida na água oceânica e finalmente depositada no assoalho oceânico como carbonatos. À medida que estes animais vão morrendo, depositam-se no fundo do mar, retirando o carbono, por longo tempo, do ciclo geoquímico. Outra parte é absorvida pelas plantas que fazem a fotossíntese, tanto marinhas (algas e bactérias) como pelas florestas, ao qual transformam o carbono colectado da atmosfera em material lenhoso, reiniciando o ciclo de concentração e fossilização dos compostos carbonosos, se as condições ambientais locais assim o permitirem. O que interessa aqui, no entanto, é que uma parte importante do dióxido de carbono concentra-se na atmosfera.
A maior parte do aumento do dióxido de carbono ocorreu nos últimos 100 anos, com o crescimento mais acentuado a partir de 1950. As melhores previsões para os próximos 100 anos (isto é, para o ano de 2100) estão a ser realizadas pelos pesquisadores do IPCC, patrocinado pela ONU.
No melhor dos cenários, a emissão anual de CO2 no ano de 2100 será de cinco teratoneladas (1012 toneladas) de carbono, com uma concentração de 500 partes por milhão por volume de CO2, um aumento de temperatura de cerca de 1,5 °C e um aumento do nível médio dos mares de 0,1 m.
Nos piores cenários (os negócios mantidos como são nos dias de hoje), a emissão anual de CO2 em 2100 será de 30 Gton, a concentração de CO2 atingirá 900 partes por milhão por volume, a temperatura média da terra estará entre 4,5 °C e 6,0 °C mais elevada e o nível médio dos mares terá subido 90 centímetros.
A temperatura aumentou em média 0,7 °C nos últimos 140 anos, e pode aumentar mais 5 °C até o ano 2100. "A emissão exagerada de gases causadores do efeito de estufa está a provocar mudanças climáticas. A dificuldade é separar o joio do trigo", explica Gilvan Sampaio. Existem ciclos naturais de mudanças de temperatura na Terra e é difícil entender quanto desse aumento foi natural e quanto foi consequência de acções humanas. Com o objectivo de diminuir as emissões de gases de efeito estufa, o Protocolo de Quioto, assinado por 84 países, determina uma redução de, em média, 5,2%. O debate em torno do protocolo evidenciou as diferenças políticas entre a Europa e os Estados Unidos, que mesmo sendo o maior poluidor do planeta não entrou no acordo. "Os europeus estam a sofrer há décadas com as consequências da poluição, como as chuvas ácidas, e com episódios climáticos atípicos, como grandes enchentes. Os países da Europa estam a desenvolver alternativas não poluentes como energia eólica, que já configuram parte importante da matriz energética de alguns deles", diz o geólogo Alex Peloggia, especialista em política internacional.
Depois disso, deve-se comentar um pouco da história do descobrimento do "efeito de estufa" e dos seus desdobramentos científicos e políticos ao longo do tempo.
Jean-Baptiste Fourier, um famoso matemático e físico francês do século XIX, foi o primeiro a formalizar uma teoria sobre o efeito dos gases de estufa, em 1827. Ele mostrou que o efeito de aquecimento do ar dentro das estufas de vidro, utilizadas para manter plantas de climas mais quentes no clima mais frio da Europa, se repetiria na atmosfera terrestre. Em 1860, o cientista britânico John Tyndall mediu a absorção de calor pelo dióxido de carbono e pelo vapor de água. Ele foi o primeiro a introduzir a ideia de que as grandes variações na temperatura média da Terra que produziriam épocas extremamente frias, como as chamadas "idades do gelo" ou muito quentes (como a que ocorreu na época da transição do Cretáceo para o Terciário), poderiam ser devidas às variações da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera.
No seguimento das pesquisas sobre o efeito de estufa, o cientista sueco Svante Arrhenius, em 1896, calculou que a duplicação da quantidade de CO2 na atmosfera aumentaria a sua temperatura de 5 a 6 °C. Este número está bastante próximo do que está a ser calculado com os recursos científicos actuais. Os relatórios de avaliação do IPCC 2001 situam estes números entre 1,5 °C - melhor dos cenários e 4,5 °C - no pior, com uma concentração de cerca de 900 ppm de CO2 na atmosfera no ano de 2100. O passo seguinte na pesquisa foi dado por G. S. Callendar, na Inglaterra. Este pesquisador calculou o aquecimento devido ao aumento da concentração de CO2 pela queima de combustíveis fósseis. Pesquisadores no final da década de 1950 (século XX) observaram que, com o aumento de CO2 na atmosfera, os seres humanos estavam a conduzir um enorme (e perigoso) experimento geofísico.
A medição de variação do CO2 na atmosfera iniciou-se no final da década de 1950 no observatório de Mauna Kea no Havai, depois de os EUA lançarem o seu primeiro satélite espacial, no Cinturão Van Allen.
Deve-se aqui comentar que o efeito de estufa não é um mal em si, pelo contrário, a humanidade, e a maioria dos seres vivos hoje existentes simplesmente não existiriam sem este fenómeno, pois a Terra teria uma temperatura média de cerca de 6 °C negativos. Esta seria, pois, um congelador de grandes proporções. O problema é o agravamento do efeito de estufa e a velocidade da mudança.
Segundo o cientista social e director de pesquisas do “Centre National de la Recherche Scientifique” (CNRS), Michael Löwy, o enfrentamento das disputas relativas aos problemas climáticos, assim como da questão ambiental em geral, requer uma mudança nos próprios fundamentos da economia, com alteração dos nossos hábitos de consumo e da nossa relação com a natureza.
