Kuldioxid er en af de vigtigste drivhusgasser i klimasystemet. CO2 er både en naturlig gas, der udledes fx ved nedbrydning af organisk materiale, og en menneskeskabt gas der udledes ved forbrænding af fx fossile brændsler. Siden sidste istid har indholdet af CO2 i atmosfæren ligget temmelig stabilt på omkring 280 ppm. Siden industrialiseringen er dette niveau steget til mere end 380 ppm (2007), hvilket har medvirket til en mærkbar ændring i vores klimasystem. Samlet set bidrager CO2 med ca. 55% af den menneskeskabte forøgelse af drivhuseffekten.
- naturligt
Vores udåndingsluft indeholder ca. 4 % CO2. Planter derimod danner CO2 ved respiration. CO2 er en naturligt forekommende gas i atmosfæren, og en afgørende del af biosfærens kredsløb. CO2 produceres også ved nedbrydning af organisk materiale. Stort set alle planter optager CO2 ved fotosyntese.
CO2 er bare en lille del af kulstoffets kredsløb på jorden. Kulstof, CO2 og biologisk materiale indgår i et kompliceret kredsløb mellem atmosfæren, biosfæren (planter og dyr), landjorden (geosfæren) og oceanerne. Den menneskeskabte del af CO2 udgør en meget lille del af dette kredsløb.
- menneskeskabt
CO2 fremkommer ved enhver forbrænding af brændsler, der er dannet af organismer, altså planter og dyr, for kortere eller længere tid siden. Kul, olie og naturgas er fossile brændsler der er dannet af organismer, der levede for millioner af år siden. Biobrændsler, som træ og halm, har derimod været levende organismer kort tid før, de bliver brændt af. Man kalder de nye biobrændsler for CO2-neutrale, da de optager lige så meget CO2, mens de vokser, som de afgiver ved forbrænding.
Fossile brændstoffer er oprindeligt dannet af organisk materiale (primært plantemateriale), som har været begravet under enten jord eller vand i mange millioner år. Derfor indeholder de store mængder CO2, som frigives under forbrændingen.
Kul giver den største udledning af CO2 pr. produceret energienhed. Olie udleder mindre CO2 end kul pr. produceret energienhed, og naturgas udleder 40 % mindre CO2 end kul pr. produceret energienhed. Afbrænding af olie og naturgas er udleder altså mindst CO2.Grunden til at olie og gas udleder mindre CO2 end kul pr. produceret energienhed, er at disse brændsler har en langt højere virkningsgrad.
Hvis man sammenligner brændslerne til produktion af elektricitet er en energienhed = 1 MWh.
Hvis man sammenligner brændsler til opvarmning af fjernvarmevand er en energienhed = 1 MJ.
Begrebet virkningsgrad
Virkningsgraden er forholdet mellem den energi, det er muligt at producere af en mængde brændsel, og den energi det tilførte fossile brændsel indeholder.
Virkningsgraden er altid mindre end 1: Eudnyttet / Etilført < 1.
Virkningsgraden for et typisk dansk kulfyret kraftvarmeværk ligger på 0,80. Hvis kraftværket ikke producerer fjernvarme, men udelukkende elektricitet, vil virkningsgraden kun være 0,45.
Industrien og transportsektoren bruger og udleder store mængder CO2 i forbindelse med produktion og transport. Energiproduktion, ved forbrænding af fossilt eller ikke fossilt organisk materiale, udleder CO2.
Stort set alle transportmidler udleder CO2. Byggeindustrien bruge CO2 til svejsning og produktion af fx beton. Der er også CO2 i nogle af de produkter vi køber: CO2 er boblerne i sodavand og champagne, det bruges til brandslukning, og tøris (CO2 i fast form), som bruges mange steder til afkøling.
Før industrialiseringen, i midten af 1700-tallet, var det naturens egne mekanismer, der stabiliserede atmosfærens indhold af CO2. Den intensive brug af fossile brændstoffer, siden industrialiseringen, påvirker kulstofsystemet og er den primære årsag til klimaændringerne. Med andre ord: klimaforandringerne handler primært om brugen af kul, olie og naturgas til energiproduktion og industri.
Fra år 1860 og frem til i dag er koncentrationen af CO2 i atmosfæren steget med ca. 33 %. Før industrialiseringen var CO2-indholdet i atmosfæren stabilt på ca. 294 ppm. Koncentrationen er nu steget til 387 ppm - den højeste i 420.000 år. Man skal 20 millioner år tilbage for at finde koncentrationer, der er sammenlignelige med de ppm-værdier, som klimamodeller beregner for jordens fremtid. Læs mere om CO2 i fortiden i ”Fortidens klima”
Synderne i CO2 regnskabet er mennesket: industri, afbrænding af fossile brændsler, afbrænding af skove og landbruget. De menneskeskabte CO2-udslip er dog små i forhold til mængderne af kulstof i det naturlige kulstofkredsløb. Men det naturlige kredsløb er i balance, og denne balance bliver forstyrret af de menneskeskabte udslip.
I øjeblikket optages omkring 50 % af de menneskeskabte udslip, men det er meget usikkert, om det fortsat vil være så meget. Størstedelen optages af oceanerne, mens resten optages i skove og andre økosystemer. Ca. 50 % af det samlede menneskeskabte kuldioxid-udslip bliver ikke optaget, men forbliver i atmosfæren. Ingen ved præcis hvor længe, men det drejer sig om flere hundrede år. Det betyder, at det i praksis er umuligt at genskabe de vilkår, som eksisterede, før vi begyndte at udlede CO2 til atmosfæren. Dette gælder, selv hvis vi helt stoppede med at udlede CO2 i atmosfæren.
Det globale CO2-regnskab for menneskets udledning af CO2.
Tal i Gigaton (Gt) CO2 pr. år.
Mennesket udleder 22 Gt, hvoraf 11 Gt forbliver i atmosfæren.
Vegetationen på landjorden (primært i skovene) har en ekstrem vekselvirkning af CO2 med atmosfæren, men har kun et nettooptage på 2,5 Gt.
Oceanerne optager 8,5 gigaton, fx via algernes optag af CO2 gennem fotosyntese. Oceanernes optag er dog meget usikkert, hvorfor nogle forskere taler om ”the missing sink”, idet de vurderer, at oceanerne i virkeligheden ikke kan optage så store mængder. En af de mulige forklaringer kunne være cement. Ved ældning af cement optager den CO2.
Kilde: Geoviden, 2006, 2: klima.
Kulstof's fordeling på jorden
Kulstof fordelt på jordens naturlige reservoire:
- Jordbunden: 1500 gigaton
- Planter: 500 gigaton
- Oceaner: 38.000 gigaton
- Atmosfæren: 730 gigaton
Kilde: Geoviden, geologi og geografi 2006, nr. 2
Atmosfærens koncentration af kuldioxid er siden industrialiseringen steget med ca. 35 %. Den stigende koncentration siden industrialiseringen har ført til en strålignspåvirkning på ca. 1,7 W/m2.
CO2 forbliver i atmosfæren i 50-200 år, afhængig af hvor det havner i kulstofkredsløbet. Den naturlige CO2-balance indstiller sig langsomt, mellem årtier til århundreder, før atmosfæren finder en ny ligevægt. En af årsagerne er udveksling mellem atmosfære og ocean. Det tager derfor lang tid, før der indfinder sig en ny ligevægt mellem den menneskeskabte stigning i atmosfærens CO2-koncentration og det CO2, der er opløst i oceanerne. CO2-udvekslingen mellem oceanernes overflade og dybhavet foregår meget langsomt, og der er grænser for, hvor meget CO2, der kan optages i både overfladelaget og dybhavet.
CO2 gennem tiden
Koncentrationen af CO2 i atmosfæren gennem de sidste 400.000 år, målt ved iskerneboringer, viser ensartede variationer før den industrielle revolution i midten af 1700-tallet. De variationer skyldes hovedsageligt ændringer i jordens bane omkring solen (Milankovitch cyklus). Kulstofkredsløbet påvirkes af jordens baneændringer. Efter midten af 1700-tallet stiger indholdet af CO2 i atmosfæren kraftigt.
Kilder
DMI, aug.-nov. 2008
IPCC
GEUS, Geoviden, nr 2, 2006: Klima
Energistyrelsen/drivhusgasser
Vattenfall v. Helle Madsen
Forfatter
Civilingenør Stine Krog-Pedersen, Experimentarium
Cand. scient. Maya Høffding Nissen, Experimentarium
»Drivhuseffekten
»klimaforandringer
»Etik og Klimaforandringer
»GEUS, Geoviden, nr 2, 2006: Klima
»Energistyrelsen/drivhusgasser
»Klima i Gymnasiet - om Naturvidenskab
