Em 1974, os cientistas soaram o alarme pela primeira vez sobre a destruição da camada de ozônio causada por atividades humanas. No entanto, levaria vários anos para que a comunidade global chegasse a um consenso sobre a proibição de produtos químicos que destroem a camada de ozônio. Na época, Paul Crutzen e sua equipe de pesquisa desempenharam um papel fundamental em trazer essa questão à atenção do mundo. Hoje, o buraco na camada de ozônio está se curando lentamente, mas o progresso está sendo prejudicado pelos crescentes desafios das mudanças climáticas.
Texto: Tim Schröder
No final de novembro de 1987, uma edição da revista de notícias alemã O espelho enviou ondas de choque através do público. A manchete “The Ozone Hole” estava estampada na capa em letras grandes, contra um céu azul perfurado por um buraco negro e uma lata de spray gigante. Este momento marcou a primeira vez que o público alemão realmente entendeu a gravidade da situação: a Terra estava à beira de uma catástrofe ambiental. Poucas semanas antes, a camada de ozônio sobre a Antártida havia se desintegrado em uma área enorme pela primeira vez – uma camada crucial que, a 15 a 25 quilômetros acima da superfície da Terra, atua como um escudo protetor na atmosfera, filtrando a radiação ultravioleta (UV) prejudicial do espaço. De acordo com O espelhovoos de pesquisa revelaram que o buraco na camada de ozônio havia se expandido para uma área do tamanho dos Estados Unidos. Na América do Sul, criadores de ovelhas relataram que seus rebanhos estavam ficando cegos devido à exposição aumentada aos raios UV, e na Austrália, estações de TV começaram a alertar os banhistas sobre o “Horário de queima de hoje” – os minutos até que a queimadura solar ocorresse. O destino da Terra parecia selado: a radiação UV não filtrada logo cairia, devastando plantas e animais, e destruindo suprimentos alimentares humanos. As taxas de câncer de pele foram projetadas para disparar a níveis sem precedentes.
No entanto, já em 1974, os cientistas tinham dado o alarme sobre a destruição da camada de ozônio. Os químicos Mario Molina e Frank Sherwood Rowland tinham publicado uma hipótese na revista Naturezasugerindo que produtos químicos usados como propulsores em latas de spray e compostos relacionados — conhecidos como clorofluorcarbonos (CFCs) ou halons — estavam se acumulando na estratosfera e esgotando a camada de ozônio. Eles propuseram que essa destruição estava ocorrendo na estratosfera superior, a cerca de 40 quilômetros acima da Terra. Embora suas estimativas estivessem erradas em cerca de 20 quilômetros, sua ideia central estava correta. Levaria anos, no entanto, antes que evidências conclusivas surgissem e o esforço global para combater os CFCs ganhasse força. O primeiro buraco na camada de ozônio foi detectado sobre a Antártida em 1985, e foi somente em 2020 que um buraco semelhante foi observado sobre o Ártico.
Voos de pesquisa da NASA
Inspirado por Molina e Rowland Natureza artigo, equipes de pesquisa em todo o mundo voltaram sua atenção para a questão da redução da camada de ozônio, incluindo o grupo de Paul Crutzen no Instituto Max Planck de Química em Mainz. Crutzen, que faleceu em janeiro de 2021, iria dividir o Prêmio Nobel de Química de 1995 com Molina e Rowland por suas contribuições para a compreensão da química da camada de ozônio. O ozônio já era objeto de pesquisa meteorológica há algum tempo, pois sua concentração flutua naturalmente na atmosfera. Mas os processos químicos que impulsionam essas mudanças não eram totalmente compreendidos. O químico Christoph Brühl, que se juntou ao grupo de Crutzen como candidato a doutorado no início dos anos 1980, relembra o período de intensa investigação. “Minha colega Susan Solomon, em colaboração com a NASA, conduziu extensos voos de pesquisa para medir ozônio, CFCs e outros gases no local – eles forneceram dados vitais e exclusivos para nossos modelos.” Essas medições no local permitiram que os pesquisadores testassem a teoria de Crutzen de que os CFCs estavam causando a depleção do ozônio por meio de ciclos catalíticos — reações químicas nas quais as moléculas de ozônio são continuamente quebradas em uma reação em cadeia. Na época, os cientistas já estavam familiarizados com os ciclos catalíticos naturais que contribuíam para a depleção do ozônio, particularmente aqueles causados pelo monóxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO₂). O NO e o â₂ podem atingir a estratosfera por meio de emissões de aeronaves ou formar-se ali por meio de reações químicas, como o óxido nitroso agrícola. Nesses ciclos, o ozônio (O₂) é destruído quando o NO reage com ele, produzindo dióxido de nitrogênio (NO₂) e oxigênio (O₂). A luz solar então divide o NO₂ de volta em NO e oxigênio (O₂), permitindo que o ciclo continue e cause ainda mais depleção do ozônio. A contribuição significativa de Crutzen foi aplicar esse modelo de ciclo catalítico aos CFCs, onde átomos de cloro quebram as moléculas de ozônio uma por uma.
O papel das nuvens
Curiosamente, a depleção de ozônio é interrompida durante a noite polar de meses de duração. No entanto, conforme a noite polar termina na Antártida e no Ártico, o processo destrutivo recomeça com intensidade total. A equipe de Crutzen descobriu o porquê: nuvens estratosféricas polares (PSCs), que se formam em frio extremo durante as noites polares, são um fator-chave. A primeira luz solar da primavera desencadeia uma reação em cadeia na superfície dessas nuvens, iniciando a destruição do ozônio com base no cloro. O problema é exacerbado por condições meteorológicas únicas em regiões polares que impedem a mistura de diferentes massas de ar, permitindo que as reações de depleção de ozônio prossigam em grande parte sem controle.
Inicialmente, a indústria química negou qualquer ligação entre os CFCs e o buraco na camada de ozônio. No entanto, com a publicação das descobertas de Crutzen, bem como o trabalho de outros cientistas, a conexão se tornou inegável. Esse crescente corpo de evidências estimulou um dos esforços globais de proteção ambiental mais bem-sucedidos da história. Em 1987, países ao redor do mundo assinaram o Protocolo de Montreal, que entrou em vigor em 1989 e proibiu a produção e o uso de substâncias destruidoras da camada de ozônio. Nos anos seguintes, esses produtos químicos nocivos foram gradualmente eliminados e substituídos por alternativas mais ecológicas.
Incêndios florestais danificam a camada de ozônio
E isso não é tudo. A ex-colega de Brühl, Susan Solomon, agora no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, analisou mais de perto o impacto dos devastadores incêndios florestais australianos em 2019 e 2020. Sua equipe descobriu que moléculas de ácido clorídrico, resíduos de CFCs, aderem às superfícies de partículas de fumaça dos incêndios. Essas partículas reagem com outras substâncias, liberando moléculas de cloro. Quando expostas à luz solar, essas moléculas de cloro se decompõem em radicais de cloro altamente reativos, que então destroem rapidamente as moléculas de ozônio. “Depois desses incêndios, a estratosfera parecia um planeta diferente”, observou Solomon em 2023.
O poder dos gases traço
“Sabemos há muito tempo que a camada de ozônio é sensível a vários gases traço, mesmo em baixas concentrações”, diz Brühl. Na década de 1970, por exemplo, Paul Crutzen alertou que aeronaves supersônicas como o Concorde poderiam danificar a camada de ozônio ao liberar óxidos de nitrogênio. Naquela época, a perspectiva de voos supersônicos frequentes entre continentes parecia iminente. Como esses aviões voavam diretamente pela estratosfera, isso poderia ter tido efeitos desastrosos. Da mesma forma, quando os ônibus espaciais da NASA, com seus grandes propulsores, começaram a ser lançados na década de 1980, os dados indicaram uma queda notável nos níveis de ozônio a centenas de quilômetros de suas trajetórias de voo. Dados esses precedentes, Brühl continua cauteloso sobre a recuperação atual da camada de ozônio.
Grandes erupções vulcânicas também contribuem para a destruição do ozônio. Esses eventos liberam enormes quantidades de enxofre e outros compostos na estratosfera, que prejudicam a camada de ozônio. A erupção de janeiro de 2022 do vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha Ê» apai em Tonga, por exemplo, enviou enormes quantidades de material para a estratosfera. “Os efeitos na camada de ozônio ainda são mensuráveis”, diz Brühl. Apesar desses desafios contínuos, há algumas notícias encorajadoras: os buracos de ozônio sobre a Antártida e o Ártico, às vezes se estendendo até o noroeste da Europa, estão diminuindo gradualmente. A única questão restante é quanto tempo levará para que os efeitos dos CFCs se dissipem totalmente.
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Nesta Insta-Story, celebramos a história de sucesso do Protocolo de Montreal. Na década de 1970, os futuros ganhadores do Prêmio Nobel Paul Crutzen, Mario J. Molina e Frank Sherwood Rowland estabeleceram a base científica para este acordo histórico.
