Inleiding
Koolstofdioxide bestaat uit een koolstofatoom (C) dat dubbel gebonden is aan twee zuurstofatomen (O) om de moleculaire verbinding O=C=O te vormen, met het chemische symbool CO2. Het heeft geen kleur of geur, maar kooldioxide heeft wel een licht zure smaak. Deze zure smaak wordt aangetroffen in koolzuurhoudende dranken, omdat kooldioxide aan deze vloeistoffen hun bruis geeft. Onder normale temperaturen en drukken op aarde is kooldioxide een gas, maar het kan ook in vloeibare en vaste toestand voorkomen.
Wetenschappers hebben geleerd dat kooldioxide in de atmosfeer van de aarde voorkomt in een verhouding van ongeveer 300 tot 400 deeltjes per miljoen (ppm). Bij de bestudering van het wereldklimaat hebben de wetenschappers echter een toename van de concentratie kooldioxide met ongeveer 0,4% per jaar vastgesteld. Deze toename van de concentratie is belangrijk voor de studie van de klimaatverandering omdat wetenschappers beweren dat een deel van deze toename te wijten is aan de verbranding van fossiele brandstoffen en vegetatie zoals hout, petroleum en steenkool.
Historische achtergrond en wetenschappelijke grondslagen
De Vlaamse scheikundige Johannes van Helmont (1580-1644) merkte op dat de eindmassa minder was dan de beginmassa wanneer houtskool in een gesloten vat verbrandde. Van Helmont
vermoedde dat het verschil te wijten was aan de verwijdering van een onzichtbare stof (uiteindelijk geïdentificeerd als koolstofdioxide).
Later produceerde de Schotse scheikundige Joseph Black (1728-1799) een onbekende stof – “vaste lucht” genaamd – toen hij krijt en kalksteen afbrak. Black wordt algemeen beschouwd als de eerste wetenschapper die kooldioxide ontdekte.
WOORDEN OM TE WETEN
BIOSFEER: De optelsom van alle levensvormen op aarde en de interactie tussen die levensvormen.
KARBONCYCLE: Alle delen (reservoirs) en stromen van koolstof. De cyclus wordt gewoonlijk gezien als vier hoofdreservoirs van koolstof die onderling verbonden zijn door uitwisselingsroutes. De reservoirs zijn de atmosfeer, de terrestrische biosfeer (gewoonlijk met inbegrip van zoetwatersystemen), de oceanen en de sedimenten (met inbegrip van fossiele brandstoffen). De jaarlijkse bewegingen van koolstof, de koolstofuitwisselingen tussen reservoirs, vinden plaats als gevolg van verschillende chemische, fysische, geologische en biologische processen. De oceaan bevat de grootste koolstofpool aan het aardoppervlak, maar het grootste deel daarvan is niet betrokken bij een snelle uitwisseling met de atmosfeer.
FOSSIL FUELS: Brandstoffen gevormd door biologische processen en omgezet in vaste of vloeibare mineralen gedurende geologische tijd. Fossiele brandstoffen zijn onder meer steenkool, aardolie en aardgas. Fossiele brandstoffen zijn niet hernieuwbaar op de tijdschaal van de menselijke beschaving, omdat hun natuurlijke aanvulling vele miljoenen jaren zou vergen.
GROENHOUSE GAS: Een gasvormig bestanddeel van de atmosfeer dat bijdraagt tot het broeikaseffect. Broeikasgassen zijn transparant voor bepaalde golflengten van de stralingsenergie van de zon, waardoor zij diep in de atmosfeer of helemaal tot aan het aardoppervlak kunnen doordringen. Broeikasgassen en wolken verhinderen dat een deel van de infrarode straling ontsnapt, waardoor de warmte aan het aardoppervlak wordt vastgehouden, waar zij de lagere atmosfeer verwarmt. Verandering van deze natuurlijke barrière van atmosferische gassen kan de gemiddelde mondiale temperatuur van de aarde doen stijgen of dalen.
INDUSTRIËLE REVOLUTIE: De periode, die ongeveer halverwege de achttiende eeuw begon, waarin de mens stoommachines als een belangrijke energiebron begon te gebruiken.
FOTOSYNTHESIS: Het proces waarbij groene planten licht gebruiken om organische verbindingen uit kooldioxide en water te synthetiseren. Bij dit proces komen zuurstof en water vrij. Een verhoogd kooldioxidegehalte kan de nettofotosynthese bij sommige planten verhogen. Planten vormen een zeer belangrijk reservoir voor kooldioxide.
RESPIRATIE: Het proces waarbij dieren opgeslagen voedsel verbruiken (door verbranding met zuurstof) om energie te produceren.
Daarnaast was de Zweedse chemicus Svante Arrhenius (1859-1927) de eerste wetenschapper die een artikel publiceerde over kooldioxide-emissies als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen. Arrhenius publiceerde “On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground” in 1896.
Impacts and Issues
Kooldioxide speelt een belangrijke rol in de koolstofcyclus, die een uitwisseling van kooldioxide tussen de biosfeer (levende wezens), geosfeer (landmassa’s), hydrosfeer (watermassa’s), en atmosfeer (lucht) omvat.
In de fotosynthese zetten groene planten kooldioxide en water om in voedsel, zoals zuurstof en glucose. Omgekeerd geven planten en dieren kooldioxide af in een proces dat ademhaling wordt genoemd.
De mens beïnvloedt echter de hoeveelheid kooldioxide die in de atmosfeer vrijkomt door zijn kunstmatig geproduceerde activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, het kappen van bossen en het gebruik van voertuigen die op brandstof rijden. Als gevolg van dergelijke activiteiten is de concentratie kooldioxide in de atmosfeer gestaag toegenomen sinds ongeveer 1850, het begin van de tweede industriële revolutie. Zoals gerapporteerd door het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) van de Verenigde Naties, is de toename van de CO2-uitstoot tussen 1970 en 2004 met ongeveer 80% toegenomen.
IN CONTEXT: CO2 CAPTURE AND STORAGE
“CCS in ondergrondse geologische formaties is een nieuwe technologie met het potentieel om tegen 2030 een belangrijke bijdrage te leveren tot mitigatie. Technische, economische en regelgevende ontwikkelingen zullen de werkelijke bijdrage beïnvloeden.”
Bron:Metz, B., et al. “IPCC, 2007: Summary for Policymakers.” In: Klimaatverandering 2007: Mitigatie van klimaatverandering. Bijdrage van Werkgroep III aan het Vierde Evaluatierapport van de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering New York: Cambridge University Press. 2007.
Het milieuprobleem dat opwarming van de aarde wordt genoemd, baart de mens zorgen vanwege de waargenomen toename van broeikasgassen zoals kooldioxide. Wetenschappers onderzoeken dit broeikaseffect om te zien of het smelten van gletsjers en ijsbergen, de toegenomen stormactiviteit en de warmer dan normale temperaturen te wijten zijn aan een overdreven broeikaseffect. Het IPCC voorspelt dat in 2050 het kooldioxidegehalte in de atmosfeer 450 tot 550 ppm zou kunnen bereiken.
Zie ook Koolstofcyclus; Kooldioxideconcentraties; Klimaatverandering; Broeikaseffect; Broeikasgassen; Intergouvernementele Werkgroep inzake klimaatverandering (IPCC).
BIBLIOGRAFIE
Boeken
Gunter, Valerie Jan. Vluchtige plaatsen: A Sociology of Communities and Environmental Controversies. Thousand Oaks, CA: Pine Forge Press, 2007.
Mackenzie, Fred T. Carbon in the Geobiosphere: Earth’s Outer Shell. Dordrecht, Netherlands: Springer, 2006.
National Academy of Engineering, National Research Council of the National Academies. The Carbon Dioxide Dilemma: Promising Technologies and Policies. Washington, DC: National Academies Press, 2003.
Web Sites
“Bijdragen van Werkgroep III aan het Vierde Evaluatierapport van het Intergouvernementele Panel inzake Klimaatverandering.” Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering, 4 mei 2007. < http://www.ipcc.h/SPM040507.pdf> (geraadpleegd op 5 november 2007).