Kooldioxide: het nr. 1 broeikasgas

Koolstof is een essentiële bouwsteen voor al het leven op aarde. Het is ook het belangrijkste atoom dat de chemische samenstelling van fossiele brandstoffen vormt. Het komt ook voor in de vorm van kooldioxide, een gas dat wereldwijd een centrale rol speelt klimaatverandering.

Kooldioxide is een molecuul dat uit drie delen bestaat, een centraal koolstofatoom dat aan twee zuurstofatomen is gebonden. Het is een gas dat slechts ongeveer 0,04% van onze atmosfeer uitmaakt, maar het is een belangrijk onderdeel van de koolstofcyclus. Koolstofmoleculen zijn echte vormveranderaars, vaak in vaste vorm, maar veranderen vaak van CO-fase₂ gas naar vloeistof (als koolzuur of carbonaten) en weer terug naar een gas. De oceanen bevatten enorme hoeveelheden koolstof, evenals vast land: rotsformaties, bodems en alle levende wezens bevatten koolstof. Koolstof beweegt zich tussen deze verschillende vormen in een reeks processen die de koolstof cyclus - of beter gezegd een aantal cycli die meerdere cruciale rollen spelen in het wereldwijde fenomeen van klimaatverandering.

Tijdens een proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd, verbranden planten en dieren suikers om energie te verkrijgen. De suikermoleculen bevatten een aantal koolstofatomen die tijdens de ademhaling vrijkomen in de vorm van kooldioxide. Dieren ademen overtollig kooldioxide uit wanneer ze ademen, en planten geven het meestal 's nachts af. Planten en algen nemen bij blootstelling aan zonlicht CO op₂ uit de lucht en verwijder het van zijn koolstofatoom om te gebruiken bij het bouwen van suikermoleculen - de achtergebleven zuurstof komt in de lucht vrij als O₂.

Kooldioxide maakt ook deel uit van een veel langzamer proces: de geologische koolstofcyclus. Het heeft veel componenten en een belangrijke is de overdracht van koolstofatomen uit CO₂ in de atmosfeer tot carbonaten opgelost in de oceaan. Eenmaal daar, de koolstofatomen worden geplukt omhoog door kleine mariene organismen (meestal plankton) die er harde schelpen mee maken. Nadat het plankton is gestorven, zinkt de koolstofschaal naar de bodem, voegt zich bij tientallen anderen en vormt zich uiteindelijk kalkstenen rots. Miljoenen jaren later kan die kalksteen naar de oppervlakte komen, verweerd raken en de koolstofatomen teruggeven.

Kolen, olie en gas zijn fossiele brandstoffen die worden gemaakt door de opeenhoping van waterorganismen die vervolgens worden blootgesteld aan hoge druk en temperatuur. Wanneer we deze fossiele brandstoffen extraheren en verbranden, komen de koolstofmoleculen, eenmaal opgesloten in het plankton, en algen weer vrij in de atmosfeer als koolstofdioxide. Als we een redelijk tijdsbestek (bijvoorbeeld honderdduizenden jaren) bekijken, is de concentratie CO₂ in de atmosfeer is relatief stabiel gebleven, waarbij de natuurlijke uitstoot wordt gecompenseerd door de hoeveelheden die worden opgepikt door planten en algen. Sinds we fossiele brandstoffen hebben verbrand, voegen we elk jaar een netto hoeveelheid koolstof toe aan de lucht.

In de atmosfeer draagt ​​kooldioxide samen met andere moleculen bij aan de broeikaseffect. Energie van de zon wordt gereflecteerd door het aardoppervlak en wordt daarbij meer omgezet in een golflengte gemakkelijk opgevangen door broeikasgassen, waardoor de warmte in de atmosfeer wordt opgevangen in plaats van erin te reflecteren ruimte. De bijdrage van kooldioxide aan het broeikaseffect varieert tussen 10 en 25%, afhankelijk van de locatie, direct achter waterdamp.

De concentratie CO₂ in de atmosfeer is in de loop van de tijd veranderd, met aanzienlijke ups en downs die de planeet in geologische tijden heeft meegemaakt. Als we echter naar de laatste millennia kijken, zien we een steile stijging van de kooldioxide die duidelijk begint met de industriële revolutie. Sinds voor 1800 schat de CO₂ de concentraties zijn met meer dan 42% gestegen tot het huidige niveau van meer dan 400 delen per miljoen (ppm), aangedreven door de verbranding van fossiele brandstoffen en door landopheldering.

Toen we een tijdperk ingingen dat werd bepaald door intense menselijke activiteit, het Antropoceen, hebben we kooldioxide aan de atmosfeer toegevoegd buiten de natuurlijk voorkomende emissies. Het meeste komt van de verbranding van kolen, olie en aardgas. De energie-industrie, vooral via koolstofgestookte energiecentrales, is verantwoordelijk voor het grootste deel van de wereld broeikasgasemissie - dat aandeel bereikt 37% in de Verenigde Staten, volgens de milieubescherming Agentschap. Vervoer, inclusief auto's, vrachtwagens, treinen en schepen op fossiele brandstof, komt op de tweede plaats met 31% van de uitstoot. Nog eens 10% komt van de verbranding van fossiele brandstoffen om huizen en bedrijven te verwarmen. Raffinaderijen en andere industriële activiteiten maken veel kooldioxide vrij, onder leiding van de productie van cement die verantwoordelijk is voor een verrassend grote hoeveelheid CO₂ goed voor 5% van de totale wereldwijde productie.

Landopheldering is in veel delen van de wereld een belangrijke bron van kooldioxide-uitstoot. Bij het verbranden van slash en het blootstellen van grond komt CO vrij₂. In landen waar bossen enigszins een comeback maken, zoals in de Verenigde Staten, zorgt landgebruik voor een netto opname van koolstof terwijl het wordt gemobiliseerd door de groeiende bomen.

Uw kooldioxide-uitstoot verlagen kan worden gedaan door uw energievraag aan te passen, milieuvriendelijkere beslissingen te nemen over uw transportbehoeften en uw voedselkeuzes opnieuw te evalueren. Beide de natuurbescherming en de EPA zijn nuttig CO2-voetafdruk rekenmachines die u kunnen helpen bepalen waar u in uw levensstijl het meeste verschil kunt maken.

Naast het verminderen van emissies zijn er maatregelen die we kunnen nemen om de kooldioxideconcentraties in de atmosfeer te verlagen. De voorwaarde koolstofvastlegging betekent CO afvangen₂ en het opbergen in een stabiele vorm waar het niet zal bijdragen aan klimaatverandering. Zo'n beperking van de opwarming van de aarde maatregelen omvatten bossen planten en het injecteren van kooldioxide in oude putten of diep in poreuze geologische formaties.