Uma investigação inovadora recente realizada por uma equipa internacional revelou que os intermediários Criegee desempenham um papel significativo na formação de aerossóis orgânicos secundários na troposfera, sugerindo que estes processos são mais impactantes do que se pensava anteriormente e destacando áreas que necessitam de mais estudos.
Um grupo internacional de pesquisadores documentou com sucesso a primeira evidência clara de catalisadores há muito hipotetizados envolvidos na formação de aerossóis.
Oitenta e cinco por cento da atmosfera da Terra está contida na troposfera, a camada atmosférica mais baixa. Apesar disso, persistem lacunas significativas no nosso conhecimento sobre os processos químicos que alteram a composição da troposfera.
Uma lacuna especialmente importante no conhecimento é a formação e prevalência de aerossóis orgânicos secundários (SOAs), que impactam o equilíbrio de radiação do planeta, a qualidade do ar e a saúde humana. Mas essa lacuna está diminuindo – devido às descobertas inovadoras de uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), pelos Laboratórios Nacionais Sandia e NASALaboratório de Propulsão a Jato (JPL).
Os cientistas detalham suas descobertas em um novo artigo publicado em Geociências da Natureza.
Nova pesquisa sobre intermediários Criegee
A equipe se concentrou em uma classe de compostos conhecidos como intermediários Criegee (CIs). Os pesquisadores suspeitam que os ICs desempenham um papel crítico na formação de SOAs quando se combinam por meio de um processo denominado oligomerização. Mas ninguém tinha identificado diretamente as assinaturas químicas deste processo no campo – até agora.
Usando os métodos mais avançados disponíveis para detectar moléculas em fase gasosa e aerossóis na atmosfera, a equipe fez medições de campo na floresta amazônica, uma das áreas SOA mais importantes da Terra. Lá, eles encontraram evidências claras consistentes com reações de um composto intermediário de Criegee contendo carbono, hidrogênio e oxigênio (CH2OO).
“Essa descoberta é extremamente significativa porque fomos capazes de fazer conexões diretas entre o que realmente vimos em campo, o que prevíamos que estava acontecendo com a oligomerização de ICs e o que conseguimos caracterizar em laboratório e determinar teoricamente”, explicou Rebecca. L. Caravan, químico assistente em Argonne e primeiro autor do artigo.
Estas observações de campo constituem apenas um componente da ciência inovadora possibilitada pela colaboração entre os laboratórios.
Métodos avançados e descobertas significativas
“Além das medições de campo, conseguimos empregar os métodos experimentais mais avançados do mundo para caracterizar diretamente as reações intermediárias de Criegee. Usamos a cinética teórica mais avançada para prever reações que não podemos medir diretamente. E aproveitamos a modelagem química global mais avançada para avaliar os efeitos que esperaríamos que a oligomerização tivesse na troposfera com base nessa cinética”, disse Craig A. Taatjes, químico de combustão da Sandia.
Esta combinação de componentes produziu algumas descobertas extremamente importantes.
“Primeiro, descobrimos que a química da CI pode desempenhar um papel maior na alteração da composição da troposfera do que os modelos atmosféricos atuais representam – provavelmente numa ordem de grandeza”, disse Carl Percival, investigador do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. “Em segundo lugar, a modelagem atualizada que realizamos com base em nosso trabalho produziu apenas uma fração das assinaturas de oligomerização que observamos em campo.”
Isto pode significar que a química da CI pode estar a impulsionar ainda mais transformações na troposfera, ou que outros mecanismos químicos, ainda não identificados, estão em ação.
“Ainda temos muito trabalho a fazer para definir completamente o papel das reações do CI na troposfera”, concluiu Caravan. “Mas estas descobertas expandem significativamente a nossa compreensão de um caminho potencialmente significativo para a formação de SOA na camada mais importante da atmosfera terrestre.”
O financiamento para o trabalho realizado em Argonne e Sandia foi fornecido pelo programa de Ciências Básicas de Energia do Office of Science do DOE e pela Administração Nacional de Segurança Nuclear. A NASA financiou a pesquisa feita no Laboratório de Propulsão a Jato.
