Óxido nitroso: o que é e quais seus impactos

O óxido nitroso, emitido em quantidades significativas pelo setor agropecuário, destrói a camada de ozônio e intensifica o efeito estufa

O óxido nitroso é um gás incolor e não inflamável em temperatura ambiente, e também é conhecido como gás hilariante ou nitro (NOS). Produzido naturalmente no meio ambiente ou a partir da atividade humana em indústrias para diversas aplicações, o aumento da concentração desse gás tem sido responsável por destruir a camada de ozônio e pode causar intensificação do efeito estufa.

O que é buraco na camada de ozônio?

Para o que serve o óxido nitroso (N2O)?

Formado por dois átomos de nitrogênio e um de oxigênio, o óxido nitroso é utilizado pela indústria como:

• Agente oxidante em motores de foguetes;
• Otimizador na queima de combustível em motores (nitro);
• Propelente em aerossóis;
• Anestésico (principalmente na área odontológica, conhecido como gás hilariante).

Na natureza, o nitrogênio atmosférico é captado por plantas e convertido em amônia, que é depositada no solo em um processo chamado de fixação. Posteriormente, a amônia pode passar por reações de nitrificação, resultando em nitratos. Os microrganismos presentes no solo, por sua vez, transformam esses nitratos em nitrogênio gasoso (N2) e óxido nitroso (N2O) por meio do processo de desnitrificação, emitindo-os novamente para a atmosfera.

Gases de efeito estufa

Os gases que contribuem diretamente para a intensificação do efeito estufa, previstos no Acordo de Paris, são:

• Dióxido de carbono (CO2)
• Metano (CH4)
• Óxido nitroso (N2O)
• Hidrofluorcarbonos (HFCs)
• Perfluorcarbonos (PFCs)
• Hexafluoreto de enxofre (SF6)
• Trifluoreto de nitrogênio (NF3)

Muito é falado a respeito do CO2 devido sua alta concentração na atmosfera e o maior impacto no aquecimento global. Porém, a emissão dos outros gases listados também é muito preocupante para esse fenômeno.

O que são os gases do efeito estufa?

Como o óxido nitroso contribui para o efeito estufa?

Assim como tudo na natureza, excessos podem alterar o balanço e a estabilidade de um sistema ou do próprio planeta. O excesso de gases, como os considerados potencialmente causadores do efeito estufa, é um exemplo de impacto em proporções mundiais.

A industrialização e o agrupamento da civilização em centros urbanos geraram necessidades a serem atendidas em larga escala. Dentre estas, se destaca a produção de alimentos, que promoveu um grande crescimento na agricultura. Com isso, muitos gases começaram a ser produzidos e emitidos na atmosfera, ocasionando acúmulo e alterando diversos ciclos terrestres. Um desses gases é o óxido nitroso.

Apesar de estar presente na atmosfera em menor quantidade que o CO2, o N2O é um gás de efeito estufa muito mais agressivo. Na troposfera, esse gás é responsável por absorver energia térmica e, na estratosfera, por degradar a camada de ozônio.

De acordo com o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma), o N2O é 270 vezes mais potente para o aquecimento global que o CO2, por tonelada emitida. O N2O também impacta fortemente na camada de ozônio. Esse gás ontribui para a sua degradação, permanecendo mais de 100 anos na atmosfera até ser degradado naturalmente. Estima-se que 5,3 bilhões de kg de óxido nitroso sejam emitidos pelo homem em um ano.

Fontes de emissão

Em novembro de 2024, o Pnuma publicou relatório Global Nitrous Oxide Assessment. De acordo com o estudo, o óxido nitroso é “uma ameaça crítica, mas frequentemente esquecida”, que tem como principal fonte de emissão o esterco, usado em solos agrícolas, além de fertilizantes sintéticos. De acordo com o relatório, as emissões causadas pela agricultura somam 75% de todo o N2O emitido na atmosfera.

Outra parte das emissões antropogênicas desse gás ocorre por fontes industriais (5%), por meio da produção de ácidos usados em fibras sintéticas, espumas, fertilizantes e munições. O restante (20%) é emitido pela queima de combustíveis fósseis, tratamento de águas residuais, queima de biomassa, entre outros.

O problema da emissão de N2O em cada setor

Agricultura

O nitrogênio, essencial para a produção de alimentos, é 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, também causa a emissão de N2O.

Estima-se que cerca de 1% do nitrogênio aplicado em um solo irá emitir diretamente N2O. Pode parecer pouco mas, ao considerar a área total que a agricultura ocupa no mundo e a quantidade de fertilizantes usada anualmente, não é tão pouco assim.

Dentre os setores que mais emitem N2O, a agricultura é o maior responsável: cerca de 75% da emissão total anual. Para esse setor, não é contabilizado apenas a emissão direta, a partir da aplicação de fertilizantes. As emissões diretas e indiretas provenientes do processo de produção de fertilizantes sintéticos, de esterco animal, animais criados em pastos, lixiviação e manejo de esterco também entram no cálculo.

Algumas medidas na aplicação e manuseio de fertilizantes e esterco podem ajudar a reduzir esse impacto, como:

• Testar regularmente o mecanismo de distribuição de fertilizante/esterco para garantir que a aplicação está sendo precisa;
• Assegurar-se de que a pessoa que está aplicando o fertilizante/esterco esteja bem treinada para aplicar o mínimo necessário;
• Realizar análises de solo para estabelecer a quantidade necessária de fertilizante;
• Tentar utilizar mais esterco do que fertilizantes inorgânicos;
• Melhorar técnicas de manuseio de esterco.

Pesquisas para a diminuição da emissão de N2O por fertilizantes e meios alternativos eficientes devem ser realizadas constantemente.

Indústria e combustível fóssil

As emissões de óxido nitroso causadas por indústrias e veículos ocorrem de duas formas distintas. A primeira delas é chamada de reação homogênea e acontece quando produtos do mesmo estado físico reagem. Um exemplo é a queima de combustível gasoso (gás com gás). A segunda diz respeito às reações heterogêneas, em que um produto pode estar na fase gasosa e outro na sólida. A queima de carvão ou a formação de N2O nos catalisadores de automóvel é um exemplo.

Em relação aos combustíveis fósseis, aviões e veículos leves ou pesados são as principais fontes de emissão de óxido nitroso. Mesmo sendo pouco relevantes em comparação com a emissão de CO2 que proporcionam.

Já nas indústrias, as emissões de óxido nitroso ocorrem durante a produção de ácido nítrico e de ácido adípico. O ácido nítrico (HNO3) é um produto chave para a fabricação de fertilizantes, ácido adípico, explosivos e para o processamento de metais ferrosos.

Mais de 80% dele é destinado à produção de nitrato de amônio e sal duplo de nitrato de cálcio e amônio – 3/4 do nitrato de amônio volta para a elaboração 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 óxido nitroso no setor industrial. Esse ácido é utilizado na síntese de náilon e na manufatura de carpetes, roupas, pneus, corantes e inseticidas. Vale ressaltar que já existem tecnologias para diminuir a emissão de NO2 na produção de ácido adípico.

Queima de biomassa

A queima de biomassa é aquela feita de qualquer matéria de origem vegetal ou animal para a produção de energia. A quantidade média de óxido nitroso emitida por queima de biomassa é difícil de ser medida, já que ela depende muito da composição do material que é queimado, porém estima-se que essa prática é a terceira maior fonte de emissão de óxido nitroso.

Queimadas para o avanço da agricultura e pecuária, geração de energia e atividades em fogões aparecem como os principais fatores contribuintes para a emissão desse gás. Por isso, é importante que haja a substituição da biomassa por outras fontes que não emitam óxido nitroso e a elaboração de leis que protejam florestas contra essas ações.

Esgoto e aquicultura

O esgoto e a aquicultura totalizam cerca de 4% da emissão total de óxido nitroso ocasionada pelo ser humano. Pode parecer pouco comparado com as outras fontes, mas não deixam de ser preocupantes. O esgoto é caracterizado como qualquer água contaminada que precise ser tratada para não impactar o meio ambiente. Já aquicultura é o cultivo de organismos aquáticos em espaços confinados ou controlados, como a criação de peixes para a comercialização.

A emissão de óxido nitroso pelo esgoto pode ocorrer por meio da transformação química e biológica durante seu tratamento ou por meio de bactérias presentes em afluentes, que transformam nitrogênio em N2O. Na aquicultura, a grande quantidade de nitrogênio presente na alimentação dos organismos cultivados é transformada em óxido nitroso por processo químico e/ou biológico.

Para reduzir a emissão desse gás, técnicas de tratamento que diminuem a quantidade de nitrogênio diluído podem ser aplicadas no esgoto. Além disso, a integração dos sistemas de agricultura e aquicultura, a modificação e a otimização da alimentação e nutrientes também podem minimizar os impactos causados pelo óxido nitroso.

Os impactos causados pela utilização de óxido nitroso chamam atenção para algo importante: os limites planetários. Para entender melhor, dê uma olhada na nossa matéria sobre o assunto:

O que são limites planetários?

Óxido nitroso é uma ameaça ao planeta

Estudos recentes sugerem que as crescentes emissões de óxido nitroso (N2O) estão prejudicando as metas climáticas do Acordo de Paris. Caso continuem no mesmo ritmo, elas podem ser responsáveis por um aumento de 3 °C ainda nesse século.

Acordo de Paris sobre o clima já está em vigor

De acordo com as pesquisas, o condutor dominante do aumento do óxido nitroso atmosférico vem da agricultura, e a crescente demanda por alimentos e rações para animais aumentará ainda mais as emissões globais de óxido nitroso.

Essa nova análise identifica os fatores que impulsionam o aumento constante dos níveis atmosféricos de óxido nitroso e destaca a necessidade urgente de desenvolver estratégias eficazes de mitigação se quisermos limitar o aquecimento global e cumprir as metas climáticas.

Vale ressaltar que é importante que os efeitos do óxido nitroso sobre a camada de ozônio sejam adicionados na estimativa do custo social do gás.