Wat is CO2?
CO2, of koolstofdioxide, is het eindproduct van volledige verbranding van koolwaterstoffen, zoals bijvoorbeeld fossiele brandstoffen. Losse koolstofatomen (C) worden dan uit hun meestal lange ketens losgebroken door twee zuurstofatomen (O), om samen een nieuwe verbinding te maken: C + O2 → CO2. Bij dit proces komt energie vrij.
CO2 ontstaat niet alleen bij verbranding. Ook bij langzame oxidatie, zoals bijvoorbeeld de rotting van biomassa, komt CO2 vrij. Ook wordt methaan (in de atmosfeer) langzaam omgezet in CO2.
Omdat CO2 zo'n klein molecuul is, is het onder normale omstandigheden altijd een gas. Daarom bevindt het grootste deel van de CO2 zich in de atmosfeer, terwijl een kleiner deel oplost in water. Deze verhouding ligt min of meer vast. Als de CO2-concentratie in de lucht toeneemt, nemen ook de oceanen meer CO2 op.
Vroeger was de CO2-concentratie in de atmosfeer min of meer constant. Dat houdt in dat de natuurlijke CO2-emissie (door rotting en bosbranden) ongeveer even groot was als de natuurlijke CO2-opslag (door bossen en bijvoorbeeld plankton). Tegenwoordig is dat natuurlijke evenwicht, de zogeheten koolstofkringloop, verstoord.
Dit komt doordat de mens grote hoeveelheden fossiele koolstof uit diepe aardlagen (aardolie, aardgas, steenkool) omhoog haalt om deze te verbranden in de industrie, of te gebruiken als brandstof voor auto's en vliegtuigen. Hierdoor worden grote hoeveelheden CO2 nieuw gevormd en stijgt de CO2-concentratie van de atmosfeer en van de oceanen. Beide processen hebben grote gevolgen:
CO2 is namelijk een zogeheten broeikasgas: Dat betekent dat het de uitstraling van warmte door de aarde tegengaat. Toename van de CO2-concentratie zorgt daarmee voor het versterkte broeikaseffect en ligt daarmee aan de basis van de klimaatverandering.
De gelijktijdige toename van de hoeveelheid CO2 in water leidt tot verzuring van de oceanen. Dit kan allerlei negatieve ecologische effecten hebben, zoals sterfte van koraal, plankton, schelpdieren en allerlei vissen die zich daarop voeden. (1) De koolstofkringloop is de natuurlijke kringloop van koolstof tussen het aardoppervlak en de atmosfeer die ervoor zorgt dat beide steeds een min of meer constante hoeveelheid koolstof bevatten, bijvoorbeeld in de vorm van biomassa (oppervlak) en van CO2 (atmosfeer).
In dit natuurlijke evenwicht is de totale CO2-emissie dus ongeveer gelijk aan de totale CO2-opslag. Zo nemen levende planten steeds ongeveer evenveel CO2 uit de lucht op, als er door bosbranden of de rotting van dode planten weer vrijkomt.
Maar de natuurlijke koolstofkringloop nog een laag dieper: ook de diepe aarde en de oceanen spelen een rol. Onderstaande figuur laat mooi zien hoe de grote, trage koolstofkringloop in een aantal korte, snellere kringlopen valt op te delen. In de natuurlijke situatie, zijn zowel de grote, als de kleine cirkels in evenwicht. (Tegenwoordig gaan er echter ook pijlen van het land naar de atmosfeer, die niet meer in de kringloop passen, zoals de extra CO2-uitstoot door ontbossing en industriėle activiteiten, zie ook afbeelding.)
Een deel van de koolstof aan het aardoppervlak wordt niet (na verloop van tijd) weer afgestaan aan de korte kringloop met de atmosfeer, maar verdwijnt in dikke veenpakketten. Als de bodemdaling in zo'n gebied lang genoeg doorgaat worden deze lagen van dood organisch materiaal steeds dikker, waardoor de druk (onderin) toeneemt. Zo vormt zich in eerste instantie bruinkool, dan steenkool en aardolie en aardgas.
Ook de oceanen hebben een 'carbon sink', die CO2 uit de atmosfeer in de diepe kringloop kan brengen. De CO2 wordt eerst opgenomen door plankton en ander marien leven, waarbij calciumcarbonaten worden gevormd. Na het afsterven van de organismen worden op de oceaanbodem dikke pakketten kalksteen gevormd, waar de CO2 in ligt opgeslagen.
Betekent dit dat er in de natuurlijke situatie langzaam koolstof verdwijnt uit de kringloop tussen aardoppervlak en atmosfeer? Nee. Want ook de tektonische bewegingen van het aardoppervlak zijn met elkaar in evenwicht. Zo zijn er altijd ongeveer evenveel gebieden die dalen (en waar dus diepe CO2-opslag plaatsvindt) als gebieden die worden opgeheven. In opheffingsgebieden kunnen miljoenen jaren oude koolstoflagen weer aan het aardoppervlak komen. Daar oxideren ze langzaam, zodat er weer CO2 wordt toegevoegd aan de atmosfeer.
De processen van bodemdaling en bodemopheffing verlopen op geologische tijdschalen, dus uiterst langzaam. Deze tweede, diepe natuurlijke koolstofkringloop zorgt ervoor dat de atmosferische CO2-concentratie ook over periodes van miljoenen jaren min of meer constant blijft.
De mens verstoort echter beide koolstofkringlopen. Door ontbossing wordt er aan het aardoppervlak steeds minder CO2 opgeslagen en door verzuring van de oceanen kan ook de hoeveelheid fytoplankton afnemen.
Daarnaast halen wij grote hoeveelheden koolstof uit de diepe aarde omhoog. Bij de verbranding van deze fossiele brandstoffen komen grote hoeveelheden CO2 in de atmosfeer, die anders nog miljoenen jaren zouden zijn opgeslagen. (Bovendien zou deze koolstof in de natuurlijke situatie nooit sneller vrijkomen dan het tempo waarin er elders weer nieuwe koolstoflagen zouden vormen.)
De mens verstoort dus de natuurlijke koolstofkringloop doordat de CO2-opslag kleiner is geworden en (vooral) doordat de CO2-emissie sterk is gestegen. Hierdoor is de CO2-concentratie in de atmosfeer nu al twee keer zo hoog als in de natuurlijke situatie. Dit leidt tot het versterkte broeikaseffect en daarmee tot klimaatverandering.
Daarnaast is er nog geen nieuw evenwicht bereikt. Zolang de grootschalige verbranding van fossiele brandstoffen doorgaat, blijft de CO2-emissie vele malen hoger dan de natuurlijke CO2-opslag. De CO2-concentratie blijft dan stijgen en het broeikaseffect wordt alsmaar sterker. (2)
Bronnen:
(1) Hier.nu
(2) Hier.nu
