ANÁLISE DO AUMENTO NA CONCENTRAÇÃO DE GÁS METANO NA ATMOSFERA USANDO O MÉTODO DOS MÍNIMOS QUADRADOS

[pic 1][pic 2]

ANÁLISE DO AUMENTO NA CONCENTRAÇÃO DE GÁS METANO NA ATMOSFERA USANDO O MÉTODO DOS MÍNIMOS QUADRADOS

Effenson Cayro M. Deodato1, Mathson de S. Fonsêca2, Weliton da silva santos3

Resumo: O presente texto tem o objetivo de analisar uma base de dados dos valores do aumento da concentração média de metano na atmosfera da Terra. Esses dados foram obtidos a partir de um processo de refinamento de valores locais coletados ao redor de todo o mundo. A análise será feita a partir da média da concentração global e para isso será utilizado o método numérico dos mínimos quadrados de forma a analisar os dados nos modelos de regressão linear, logarítmica, exponencial, potência e polinomial. Após o ajuste dos dados aos diferentes modelos e com o coeficiente de determinação (R²) em mãos, será feita uma análise do modelo que melhor se adequa aos dados em questão.

Palavras-chave: CH4; metano; mínimos quadrados.

1.         INTRODUÇÃO 

        O CH4 (metano) é um gás que surge naturalmente no meio ambiente, principalmente, através da decomposição da matéria orgânica quando esta está sujeita a uma baixa concentração de oxigênio. Além de estar presente na atmosfera e quando em concentrações altas em um ambiente fechado ser altamente inflamável, o metano é um gás com alta capacidade de reter calor. Essa característica do gás é extremamente útil para evitar que a atmosfera da terra esfrie demais em determinados períodos, o problema com o metano surge quando a concentração deste na atmosfera se eleva a níveis muito acima do nível natural, pois o metano é um gás potencializador do efeito estufa e esse efeito pode elevar a temperatura da Terra bem acima de faixa ideal para sustentar a vida de forma confortável. Por ter participação no efeito estufa, que é um fenômeno que aquece o planeta, o metano vem sendo cada vez mais estudado e ganhando cada vez mais destaque em pesquisas ao redor do mundo. O presente texto visa discorrer sobre a importância do metano no meio ambiente e analisar os dados das quantidades de metano na atmosfera através dos anos. A base de dados a ser analisada vem sendo obtida pela NOAA (National Oceanic And Atmospheric Administration) desde o ano de 1983. Os dados serão ajustados aos modelos de vários tipos de regressão e os coeficientes de determinação serão comparados entre si, de forma a obter a curva que melhor se ajusta aos dados.

2.         EMBASAMENTO TEÓRICO

2.1  O metano e o meio ambiente

O metano (CH4) tem origem natural no meio ambiente e surge principalmente do processo da decomposição de matéria orgânica, mas também pode surgir da fermentação por enzimas de origem animal ou alguns tipos de fungos. As maiores concentrações de gás metano estão sob o manto terrestre e no leito marinho profundo, esse gás por muitas vezes pode escapar de seus depósitos e serem despejados em grandes quantidades na atmosfera. Mas não só através de meios puramente naturais o metano chega à atmosfera, a atividade humana contribui tanto para a produção quanto para o despejo de metano na atmosfera, o setor de atividade humana que mais contribui para as emissões do gás na atmosfera é a agropecuária. Na pecuária, o gás produzido no sistema digestivo dos ruminantes (subordem de mamíferos artiodáctilos denominada Ruminantia) e na agricultura o cultivo de arroz com inundação e a queima de resíduos agrícolas são os principais responsáveis pela emissão de CH4 na atmosfera. Mesmo em menores quantidades, o metano também surge de aterros sanitários, lixões e depósitos de esgoto. Um dos principais problemas com o metano é sua grande capacidade de reter calor, comparado ao gás carbônico CO2 ele é também muito mais danoso em relação ao efeito estufa, pois o metano é muito mais eficiente em capturar calor e conservá-lo por mais tempo. Assim, quando na atmosfera terrestre e sujeito à incidência de raios solares, o metano não só aquece como retém o calor por muito tempo.

Uma das possíveis soluções para que o metano não atue como reserva de calor na atmosfera é usá-lo para produção de energia. Existem duas vantagens ao se usar metano para isso, a primeira seria a própria produção de energia em si, onde a energia além de ser limpa poderia ser usada para abastecer comunidades locais ou poderia ser injetada no sistema de distribuição regional. A segunda vantagem é a matéria resultante da queima completa do metano, que seria água e CO2, compostos com potencial muito menor de reter calor e muito menos capazes de potencializar o efeito estufa. De acordo com dados do GCP (Global Carbon Project) uma organização busca quantificar as emissões globais de carbono e suas causas, as emissões de metano em 2012 foram de aproximadamente 550 milhões de toneladas, em comparação com 5º bilhões de toneladas de CO2 no mesmo ano, contudo, mesmo as emissões de metano representando apenas cerca de 4% das emissões dos gases de efeito-estufa, cada molécula de metano aquece 28 vezes mais do uma molécula de carbono. Assim, o metano sozinho é responsável por cerca de 20% do aquecimento causado por todos os gases de efeito-estufa. Esse grande potencial de reter calor do metano demonstra a grande importância da técnica de queima do metano, resultando da queima compostos com potencial muito mais baixo de aquecimento e retenção de calor.

2.2  Nível critico da concentração de metano na atmosfera

Nos últimos anos, o metano tem ganhado mais destaque e tem sido cada vez mais estudado por ser apontado como um dos principais gases causadores do efeito estufa. Esse aumento de atenção que o metano vem recebendo se deve ao fato que uma maior concentração do mesmo na atmosfera contribui mais para o aquecimento do planeta do que era esperado há algumas décadas. Estudos divulgados pela GCP (Global Carbon Project) em dezembro de 2016 mostram que a velocidade de crescimento das emissões de CH4 cresceu 14 vezes nos nove anos anteriores ao ano anterior da publicação dos estudos. Em 2014, por exemplo, o aumento na taxa de emissões do metano foi 12,5 partes de bilhão (ppb), em comparação com a media para o inicio do século de 0,5 ppb que estava praticamente estagnada. A velocidade observada de aumento nas emissões de CH4 se aproxima da pior trajetória de emissões previstas pelo IPCC, que leva a um aumento médio da temperatura global em 4 graus Célsius até o final do século.