Para entender a poluição, precisamos primeiro compreender suas fontes primárias. Os combustíveis fósseis – carvão, petróleo e gás natural – são recursos naturais encontrados no subsolo do nosso planeta, formados ao longo de milhões de anos a partir de restos de matéria orgânica (plantas e animais) submetidos a pressão e calor extremos. Essa formação remonta a períodos geológicos como o Carbonífero (360 a 300 milhões de anos atrás, carvão dos EUA) e o Permiano (300 a 250 milhões de anos atrás, carvão brasileiro e australiano).
A preocupação com esses combustíveis reside no fato de que, quando queimados para liberar sua vasta energia armazenada, eles liberam grandes quantidades de gases e partículas na atmosfera. Em 2020, os combustíveis fósseis representaram mais de 80% da matriz energética global, com o petróleo respondendo por 33%, o carvão por 27% e o gás natural por 23%. No entanto, o Brasil tem se destacado ao ampliar o uso de energias limpas e reduzir o consumo de combustíveis fósseis.
O problema mais facilmente compreendido da poluição atmosférica gerada pela queima de combustíveis fósseis é a emissão de gases de efeito estufa (GEE). Todos os combustíveis fósseis são compostos principalmente por carbono e hidrogênio.
Quando queimados, ocorrem reações químicas fundamentais:
O carbono (C) é convertido em dióxido de carbono (CO2).
O hidrogênio (H2) é convertido em água (H2O).
O dióxido de carbono (CO2) é o principal GEE que nos preocupa, pois ele retém o calor do sol em nossa atmosfera, intensificando o efeito estufa e levando ao aquecimento global e às mudanças climáticas. Desde a Revolução Industrial, houve um aumento de 35% na quantidade de CO2 na atmosfera, sendo ele atualmente responsável por 55% das emissões mundiais de GEE.
Para gerar a mesma quantidade de calor, o "menos pior" combustível fóssil é aquele que contém muitos átomos de hidrogênio para cada átomo de carbono.
Gás Natural (Metano - CH4): Vence a batalha das emissões de CO2 por unidade de energia. Sua molécula simples (CH4) significa quatro átomos de hidrogênio para cada átomo de carbono, o máximo que um único átomo de carbono pode acomodar. É considerado a opção mais promissora entre os combustíveis fósseis devido a menores impactos ambientais e ser mais barato em comparação com carvão e petróleo.
Carvão: Sua fórmula química é muito mais complexa, sendo uma mistura de milhares de produtos químicos. Para simplificar e entender sua produção de calor, podemos representá-lo como CH (um átomo de hidrogênio para cada átomo de carbono). Como resultado, o carvão produz duas vezes mais dióxido de carbono por unidade de energia térmica do que o gás natural. De fato, o carvão emite cerca de duas vezes mais CO2 do que o gás natural e aproximadamente 30% a mais do que a gasolina quando queimado.
Petróleo (Gasolina): Embora não explicitamente comparado ao carvão em termos de CO2 por unidade de energia térmica na mesma proporção que o gás natural, a fonte indica que o carvão emite aproximadamente 30% a mais de CO2 do que a gasolina.
Conclusão sobre CO2: O carvão mineral é, sem dúvida, o combustível fóssil que mais contribui para as emissões de dióxido de carbono por unidade de energia gerada, sendo um dos principais motores do aquecimento global.
Além do CO2, outros GEE contribuem significativamente para o aquecimento global, alguns com um potencial de aquecimento muito maior.
Gás Metano (CH4):
Segundo maior contribuinte para o aumento da temperatura da Terra.
Possui um poder de aquecimento vinte e uma vezes maior que o dióxido de carbono (CO2).
Cerca de 60% das emissões de metano provêm de ações humanas (antrópicas), como aterros sanitários, lixões e pecuária (incluindo a digestão de animais ruminantes).
Fontes naturais incluem erupções vulcânicas.
Pode ser utilizado como biogás para geração de energia.
Óxido Nitroso (N2O):
Pode ser emitido por bactérias no solo ou no oceano.
É um GEE trezentas e dez vezes mais potente que o CO2, ou, em outra referência, seu poder de aumentar as temperaturas é duzentas e noventa e oito vezes maior que o do dióxido de carbono.
As práticas agrícolas são as principais fontes de óxido nitroso de origem humana, como o cultivo do solo, o uso de fertilizantes nitrogenados e o tratamento de dejetos.
Ozônio (O3):
Encontrado naturalmente na estratosfera, onde forma uma camada vital que absorve a radiação solar ultravioleta.
No entanto, quando formado em grandes quantidades na troposfera (camada atmosférica mais próxima da superfície) pela reação entre gases poluentes emitidos por atividades humanas, torna-se prejudicial aos organismos.
Gases Fluorados (HFC, PFC, SF6, CFCs):
Produzidos pelo homem para atender necessidades industriais.
Exemplos incluem hidrofluorocarbonetos (HFC) usados em sistemas de arrefecimento e refrigeração; hexafluoreto de enxofre (SF6) na indústria eletrônica; perfluorocarbonos (PFC) na produção de alumínio.
Os clorofluorocarbonos (CFCs) são conhecidos por causar o "buraco" na camada de ozônio.
Esses gases possuem um potencial de aquecimento global extremamente elevado; por exemplo, os PFCs podem ser de 6.500 a 9.200 vezes mais fortes que o CO2.
O aumento da concentração desses GEE, impulsionado pelas ações humanas (desmatamento, queimadas, queima de combustíveis fósseis, atividades industriais), tem exacerbado o efeito estufa natural, resultando no aquecimento global e em mudanças climáticas extremas.
A queima de combustíveis fósseis não libera apenas GEE. Ela também produz uma série de outras substâncias tóxicas que poluem o ar, a água e o solo, impactando diretamente a saúde humana.
O carvão é descrito como "o sólido mais complexo já encontrado e analisado". Sua formação a partir de plantas significa que contém principalmente carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. No entanto, durante o processo de formação, o carvão pode absorver outros elementos presentes nos depósitos de lama ou água contaminada circundantes. Mais da metade da tabela periódica já foi detectada em diferentes tipos de carvão, tornando cada pedaço de carvão quimicamente único.
Quando o carvão é queimado, muitos desses elementos são liberados na atmosfera. Elementos venenosos como estanho, cádmio e mercúrio podem viajar por quilômetros antes de se depositar no solo e em plantas, sendo eventualmente absorvidos por culturas e consumidos por humanos, ou inalados diretamente, causando danos reais aos sistemas nervoso, digestivo e imunológico. Nos EUA, mais de 40% de todas as emissões de mercúrio provêm de usinas elétricas a carvão. Em 2014, as atividades relacionadas ao carvão liberaram 40 toneladas métricas de chumbo, 30 toneladas de arsênico e 4 toneladas de cádmio naquele país.
A manifestação mais visível do impacto ambiental do carvão é o smog. Devido à sua composição complexa, o carvão não queima de forma tão limpa quanto o gás natural. Nem todo o carbono e hidrogênio se convertem em dióxido de carbono e água. Em vez disso, a fumaça da queima de carvão contém uma mistura perigosa de:
Partículas não queimadas ou meio queimadas de carbono
Óxido de enxofre
Óxidos de nitrogênio
Muitas moléculas orgânicas complexas formadas no processo de combustão
Vamos detalhar cada um desses poluentes e seus danos:
Fuligem (Material Particulado - PM2.5):
São partículas de carvão não queimadas ou meio queimadas.
Sua composição é semelhante à fuligem de chaminés: um pó preto fino.
É prejudicial aos pulmões e ainda mais perigosa porque suas partículas são pequenas o suficiente para entrar na corrente sanguínea uma vez inaladas, podendo até mesmo alcançar o cérebro.
A fuligem pode transportar qualquer um dos contaminantes tóxicos listados acima.
Relatórios de 2024 mostram que apenas 17% das cidades do mundo atendem à diretriz de poluição do ar da Organização Mundial da Saúde (OMS) para PM2.5 (concentração média anual não excedendo 5 µg/m3). O Brasil ocupa a 73ª posição geral, com cidades como São Paulo e Salvador excedendo de 3 a 5 vezes esse limite.
Óxido de Enxofre:
Forma-se quando o enxofre presente no carvão se combina com o oxigênio do ar em altas temperaturas.
É um irritante do sistema respiratório.
Quando se combina com a água, forma ácido sulfúrico, gerando chuva ácida. A chuva ácida era um fenômeno comum nos EUA e em outros países nas décadas de 60 e 70. Embora regulamentações tenham levado à instalação de equipamentos para remover emissões de enxofre nas chaminés, algum enxofre ainda escapa.
Óxidos de Nitrogênio:
Assim como o enxofre, o nitrogênio no carvão se combina com o oxigênio do ar para formar uma mistura de óxidos de nitrogênio.
São irritantes e podem causar doenças respiratórias como pneumonia.
São quimicamente ativos, reagindo com outros poluentes na atmosfera para criar novos compostos, como o ozônio (na troposfera).
Compostos Orgânicos Voláteis (COVs):
A mineração e a queima de carvão liberam compostos à base de carbono nocivos que persistem na atmosfera como gases.
Reagem com os óxidos de nitrogênio para formar ozônio e outros poluentes.
Esses produtos químicos são prejudiciais para humanos, animais e plantas.
Monóxido de Carbono (CO):
Forma-se quando o carbono reage com o oxigênio de forma incompleta, em vez de formar dióxido de carbono.
É um gás venenoso.
A poluição veicular é uma preocupação constante, e a questão de qual combustível polui mais entre diesel, gasolina e álcool é complexa e possui "exceções" importantes.
Álcool (Etanol):
Emite menos gases poluentes na atmosfera do que a gasolina porque é derivado da fermentação da cana-de-açúcar.
No entanto, o álcool também polui, embora em menor proporção, e não pode ser classificado como não-poluente.
Junto com a gasolina, polui consideravelmente menos que o diesel devido ao catalisador, um equipamento importante que transforma gases mais prejudiciais como os monóxidos de carbono em substâncias menos perigosas.
Gasolina:
É derivada do petróleo e, em veículos com motores que não fazem a combustão de forma correta, lança gases que prejudicam a saúde humana e o meio ambiente.
No entanto, veículos a gasolina são equipados com catalisadores eficientes que ajudam a reduzir a emissão de gases poluentes como monóxidos de carbono.
Apesar dos catalisadores, gasolina e álcool são responsáveis pela emissão do perigoso dióxido de carbono (CO2), que contribui para o efeito estufa e o aquecimento global.
Ponto de atenção (exceção para concursos): Um estudo de 2017 por especialistas de seis países revelou que carros a gasolina modernos emitiram em média 10 vezes mais material particulado carbonáceo a 22°C e 62 vezes mais a -7°C em comparação com carros a diesel modernos. Isso ocorre porque um motor a gasolina é menos eficiente quando ainda não esquentou (partida a frio) e seu conversor catalítico não está operando plenamente. Essa descoberta desafia a percepção de que carros a diesel sempre emitem mais material particulado, refletindo a eficácia dos filtros de partículas diesel nos veículos modernos.
Diesel:
Historicamente, o diesel tem uma má reputação por sua poluição visível, mas a poluição invisível dos carros a gasolina pode ser pior.
Os hidrocarbonetos que compõem o óleo diesel são mais pesados do que os da gasolina (moléculas de cadeias carbônicas maiores).
Veículos movidos a diesel, como ônibus e caminhões, não são equipados com catalisadores tão bons quanto os de gasolina ou álcool, tornando o diesel um "grande vilão" no trânsito, especialmente os veículos mais antigos.
Além disso, metais pesados altamente nocivos e dioxinas fazem parte da composição do diesel, acumulando-se no organismo humano e causando males neurológicos, distúrbios hormonais e câncer no aparelho respiratório após alguns anos.
Ponto de atenção (exceção para concursos): Os carros a diesel mais modernos na Europa e América do Norte foram obrigados a incluir filtros de partículas diesel, o que reduz significativamente a poluição que emitem. De fato, estudos indicam que esses motores diesel modernos já poluem menos do que os motores a gasolina igualmente novos em termos de material particulado carbonáceo. Essa conclusão, porém, não se aplica à maioria dos veículos a diesel mais antigos.
Resposta para "Qual é o combustível que mais polui a atmosfera?" (com didática e nuances):
Em uma análise abrangente, considerando o impacto global em termos de GEE e a variedade de poluentes tóxicos liberados, o carvão mineral é amplamente considerado o combustível fóssil mais "sujo" e poluente. Ele lidera as emissões de CO2 por unidade de energia, e sua queima libera uma gama complexa de metais pesados e subprodutos tóxicos que afetam o ar, a água, o solo e a saúde humana.
No contexto dos transportes, o diesel (especialmente em veículos mais antigos e sem filtros modernos) é um grande vilão devido à sua composição de hidrocarbonetos mais pesados, metais pesados, dioxinas e a ausência de catalisadores eficientes para reduzir todos os gases nocivos. No entanto, é crucial notar a exceção didática e para concursos: motores diesel modernos equipados com filtros de partículas podem emitir menos material particulado carbonáceo do que motores a gasolina igualmente novos, especialmente em condições de partida a frio. A poluição "invisível" dos carros a gasolina pode, em certos aspectos, ser pior que a poluição visível do diesel. O álcool polui menos que a gasolina, mas ainda é um poluente. Por fim, o gás natural é o menos poluente entre os combustíveis fósseis.
A poluição do ar e as mudanças climáticas têm consequências devastadoras para a saúde e para o planeta.
Danos aos sistemas nervoso, digestivo e imunológico: Causados por elementos venenosos como estanho, cádmio e mercúrio liberados pela queima de carvão.
Problemas pulmonares e respiratórios: A fuligem (partículas de carvão não queimadas) é prejudicial aos pulmões e pode entrar na corrente sanguínea e no cérebro. Óxidos de enxofre e nitrogênio são irritantes respiratórios e podem causar pneumonia. COVs também são prejudiciais.
Doenças neurológicas, distúrbios hormonais e câncer: Causados por metais pesados e dioxinas presentes no diesel.
Gás venenoso: O monóxido de carbono (CO) é um gás venenoso liberado pela combustão incompleta.
Aumento da morbimortalidade: Eventos extremos relacionados ao clima, como ondas de calor, inundações e incêndios florestais, agravam doenças respiratórias, cardiovasculares, neurológicas, transtornos mentais e eventos obstétricos adversos. A mortalidade relacionada ao calor é frequentemente subestimada.
Crianças são especialmente vulneráveis: A poluição afeta seu desenvolvimento e educação, com milhões de estudantes tendo suas aulas interrompidas por eventos climáticos extremos em 2024, especialmente em países de baixa e média-baixa renda.
Aquecimento global e mudanças climáticas: Intensificação do efeito estufa devido ao aumento das concentrações de GEE (CO2, CH4, N2O, gases fluorados) de origem antrópica.
Temperaturas recordes: 2024 foi o ano mais quente nos 175 anos de registro, 1,55°C acima da média de 1850-1900. Cada um dos últimos dez anos (2015-2024) foi individualmente o mais quente já registrado.
Oceanos em perigo: Aquecimento recorde dos oceanos, com a taxa de aquecimento nas últimas duas décadas sendo o dobro da observada entre 1960-2005. Nível médio global do mar atingiu recorde em 2024, e a acidificação dos oceanos continuou a aumentar.
Degelo alarmante: Perda de massa glacial recorde, com sete dos dez balanços de massa glacial anuais mais negativos desde 1950 ocorrendo a partir de 2016. O gelo marinho da Antártida atingiu a segunda menor extensão já registrada, e o Ártico teve a sétima menor extensão em 2024.
Eventos climáticos extremos:
Deslocamentos populacionais: Recorde de novos deslocamentos em 2024 devido a eventos climáticos extremos.
Crises alimentares: Intensificação de crises em 18 países até meados de 2024, com colheitas globais reduzidas devido a secas.
Ciclones tropicais e furacões: Yagi (Vietnã, Filipinas, China), Helene e Milton (EUA) e Chido (Mayotte, Moçambique, Malawi) causaram vasta destruição, mortes e deslocamentos em 2024.
Inundações: Afeganistão, Sahel, África Oriental, Rio Grande do Sul (Brasil), Valência (Espanha) sofreram com inundações severas e recordes de chuva.
Secas e incêndios florestais: África Meridional, Amazônia (Brasil), México, América Central, Chile e Canadá foram severamente afetados por secas e incêndios florestais, com recordes de área queimada e emissões de carbono. Incêndios na Amazônia impactaram os níveis de PM2.5 em cidades como Rondônia e Acre, Brasil, que quadruplicaram em setembro de 2024.
Ondas de calor: Numerosas ondas de calor significativas em 2024, incluindo recordes no Leste Asiático, Sudeste da Europa, Oriente Médio e sudoeste dos EUA. Uma onda de calor na Arábia Saudita em junho de 2024 causou ao menos 1300 mortes.
Diante desse cenário complexo, ações em diversas frentes são essenciais.
Política Nacional de Qualidade do Ar (Lei 14.850/24): Sancionada no Brasil em maio de 2024, cria mecanismos para monitorar a qualidade do ar no país.
Institui o Índice de Qualidade do Ar (IQAr), um indicador para relacionar o impacto das concentrações de poluentes na saúde, que será divulgado à população e integrará o Sistema Nacional de Gestão da Qualidade do Ar (MonitoAr).
Determina que órgãos ambientais criarão uma Rede Nacional de Monitoramento da Qualidade do Ar.
A União, por meio do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), estabelecerá padrões nacionais de qualidade do ar.
Exige um inventário nacional de emissões atmosféricas, contendo fontes, poluentes inventariados e distribuição geográfica das emissões.
O Ministério do Meio Ambiente e Mudança do Clima elaborará o Plano Nacional de Gestão da Qualidade do Ar, atualizado a cada quatro anos.
Importante: Vetos presidenciais impediram que estados estabelecessem padrões próprios e fixaram prazos para o inventário, visando garantir unicidade e segurança jurídica.
Filtros e Depuradores: Regulamentos têm exigido a instalação de equipamentos para retirar emissões de enxofre e nitrogênio nas chaminés das usinas. Motores diesel modernos incluem filtros de partículas. Países mais avançados já têm depuradores instalados.
Captura de Carbono: Duas usinas a carvão (Canadá e EUA) capturam a maior parte do CO2 que produzem, bombeando-o para o solo, geralmente para extrair petróleo. A tecnologia busca se tornar mais barata para permitir o enterramento do CO2 sem subsídio pela venda de petróleo.
Diversificação da Matriz Energética: Investir em energias renováveis como solar, eólica, hidrelétrica e biomassa. O Brasil, por exemplo, está aumentando o uso de energia eólica e solar.
Outras Fontes de Energia Limpa: Nuclear, geotérmica.
Biodiesel: Apresentado como uma solução para a poluição veicular, com o Brasil liderando nessa área.
Redução do Consumo:
Optar por transportes coletivos, bicicletas ou carros elétricos.
Reduzir o uso de ar-condicionado e aquecedores.
Adotar práticas de eficiência energética em casa e no trabalho.
Empresas podem investir em tecnologias mais limpas, como aluguel de energia solar, e minimizar o desperdício de energia.
Vigilância e Alerta: Aprimorar sistemas de alertas meteorológicos e monitoramento por satélites. Apenas metade dos países têm sistemas adequados de alerta precoce multirrisco.
Infraestrutura e Planejamento Urbano: Identificar zonas de risco de desastres naturais, proibir construções em áreas de risco, elaborar planos emergenciais para a Defesa Civil, e realizar obras de saneamento básico e escoamento de águas pluviais.
Gestão de Resíduos: Gerenciamento adequado de resíduos, descarte apropriado de lixo, estímulo à reciclagem de plásticos para reduzir a exposição a microplásticos.
Transporte Ativo e Coletivo: Estimular caminhada, bicicleta e uso de transporte coletivo como estratégias de promoção da saúde e redução das emissões de carbono.
Reforestamento e Agricultura Sustentável: Estimular o reflorestamento e práticas agrícolas sustentáveis.
Fiscalização: Aplicação rigorosa da legislação para reduzir incêndios florestais criminosos.
Saúde Pública: Treinamento de profissionais de saúde para atendimento em emergências por catástrofes ambientais, criação de políticas para proteção de comunidades expostas a riscos crônicos, e integração de assistência social, saúde mental e reabilitação.
Conscientização: Aumentar a conscientização da população sobre os impactos ambientais dos combustíveis fósseis para incentivar práticas mais sustentáveis.
Ações Individuais: Acompanhar índices de qualidade do ar, evitar atividades físicas ao ar livre em dias de poluição intensa, manter portas e janelas fechadas durante queimadas, usar máscaras apropriadas (N95 ou PFF2), evitar poluentes intradomiciliares (cigarro, pesticidas, velas), limpar filtros de ar-condicionado, usar purificadores de ar com filtros HEPA, hidratação e alimentação saudável, e seguir orientações da Defesa Civil durante inundações.
Embora o foco seja a poluição, é importante reconhecer o papel que os combustíveis fósseis desempenharam e suas características.
Abundância: São encontrados em abundância em várias partes do mundo, tornando sua disponibilidade ampla e acessível.
Alta Densidade Energética: Possuem uma alta concentração de energia armazenada, o que significa que uma pequena quantidade de combustível pode gerar muita energia, tornando-os eficientes.
Infraestrutura Desenvolvida: A indústria tem uma infraestrutura bem estabelecida (refinarias, oleodutos, redes de distribuição), facilitando transporte e fornecimento.
Impactos Ambientais: A queima libera CO2, contribuindo para o aquecimento global e as mudanças climáticas. Também liberam óxidos de nitrogênio e enxofre, que causam problemas de saúde e chuva ácida.
Esgotamento dos Recursos: São recursos não renováveis, o que significa que se esgotarão com o tempo.
Dependência Geopolítica: A dependência desses combustíveis pode criar instabilidade e tensões geopolíticas, especialmente em regiões onde os recursos são concentrados.
Flutuações de Preço: Os preços podem variar significativamente devido a fatores econômicos, geopolíticos e eventos imprevistos, afetando custos de energia e a economia global.
A crise climática é uma realidade urgente, e os eventos extremos de 2024 deixaram isso claro. As concentrações atmosféricas de dióxido de carbono, metano e óxido nitroso em 2023 atingiram os níveis mais altos dos últimos 800.000 anos, e continuaram a aumentar em 2024, resultando no ano mais quente já registrado.
Embora não haja uma única resposta simplista para qual é o combustível que mais polui a atmosfera, a ciência aponta consistentemente para o carvão mineral como o mais impactante em termos de GEE e uma vasta gama de poluentes tóxicos. No contexto veicular, o diesel antigo e a gasolina (especialmente em termos de material particulado em certas condições) são grandes preocupações, com a nuance de que o diesel moderno com filtros tem melhorado seu perfil de emissões. O gás natural é a alternativa menos poluente entre os combustíveis fósseis, e o álcool oferece uma opção veicular mais limpa que a gasolina.
A eliminação da dependência de combustíveis fósseis é fundamental para atingir as metas de redução de emissões e evitar os piores efeitos das mudanças climáticas. Nenhuma regulamentação será capaz de eliminar completamente as emissões nocivas da queima de combustíveis fósseis; seus danos só podem ser superados se pararmos de extraí-los do solo. A transição para energias renováveis, a implementação rigorosa de políticas de qualidade do ar (como a Lei 14.850/24 no Brasil), a conscientização e a ação individual e coletiva são imperativos para proteger a saúde humana e garantir um futuro sustentável para as próximas gerações.