CO2 - eller kuldioxid - er både en naturlig og en menneskeskabt drivhusgas.

Kuldioxid

Kuldioxid – eller CO2 – er både en naturlig og en menneskeskabt gas, og den er en af de vigtigste drivhusgasser i klimasystemet.

Kuldioxid – eller CO2 – er både en naturlig gas, der for eksempel udledes ved nedbrydning af organisk materiale, og en menneskeskabt gas, der udledes ved forbrænding af for eksempel fossile brændsler.

CO2-molekyle. Illustration: Essensen.com

Illustration: Essensen.com

Siden sidste istid har indholdet af kuldioxid 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 kuldioxid med cirka 55 % af den menneskeskabte forøgelse af drivhuseffekten.

Hvor dannes kuldioxid?

– naturligt
Vores udåndingsluft indeholder ca. 4 % kuldioxid. Planter derimod danner kuldioxid ved respiration. Det er en naturligt forekommende gas i atmosfæren, og det er en afgørende del af biosfærens kredsløb. CO2 (kuldioxid) produceres også ved nedbrydning af organisk materiale. Stort set alle planter optager CO2 ved fotosyntese.

Kuldioxid er bare en lille del af kulstoffets kredsløb på jorden. Kulstof, kuldioxid og biologisk materiale indgår i et kompliceret kredsløb mellem atmosfæren, biosfæren (planter og dyr), landjorden (geosfæren) og oceanerne. Den menneskeskabte del udgør en meget lille part 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 kuldioxid, 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 kuldioxid pr. produceret energienhed. Olie udleder mindre kuldioxid end kul pr. produceret energienhed, og naturgas udleder 40 % mindre kuldioxid end kul pr. produceret energienhed.

Afbrænding af olie og naturgas udleder altså mindst. 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.

 

CO2 i industrien

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 også CO2.

Stort set alle transportmidler udleder CO2. Byggeindustrien bruger CO2 til svejsning og produktion af fx beton. Der er også kuldioxid i nogle af de produkter, vi køber: det er boblerne i sodavand og champagne, det bruges til brandslukning, og det er i fast form i tøris, som bruges mange steder til afkøling.

Ændringer i kuldioxid-indholdet i atmosfæren

Før industrialiseringen, i midten af 1700-tallet, var det naturens egne mekanismer, der stabiliserede atmosfærens indhold af kuldioxid. 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 indholdet i atmosfæren stabilt på ca. 294 ppm. Koncentrationen er nu steget til 387 ppm. Det er 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 kuldioxid i fortiden i “Fortidens klima“.

Synderne i dét regnskab er mennesket:

  • Industri
  • Afbrænding af fossile brændsler
  • Afbrænding af skove
  • 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 regnskab for menneskets udledning

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 kuldioxid med atmosfæren, men har kun et nettooptag 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.

Fordeling af kulstof på jorden

Kulstof fordelt på jordens naturlige reservoirer:

  • Jordbunden: 1500 gigaton
  • Planter: 500 gigaton
  • Oceaner: 38.000 gigaton
  • Atmosfæren: 730 gigaton

Kilde: Geoviden, geologi og geografi 2006, nr. 2

 

CO2 som drivhusgas

Atmosfærens koncentration af kuldioxid er siden industrialiseringen steget med ca. 35 %. Den stigende koncentration siden industrialiseringen har ført til en strålingspåvirkning på ca. 1,7 W/m2.

CO2 forbliver i atmosfæren i 50-200 år, afhængig af hvor det havner i kulstofkredsløbet. Den naturlige 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.

 

Læs mere om drivhusgasser

Drivhusgasser
– Vanddamp
– Kuldioxid (CO2) (denne side)
– Lattergas
– Metan
– Ozon
– Halocarbener

Forsøg og caseopgaver

Vi har samlet alle forsøg, caseopgaver og eksperimenter på én side. Under overskrifterne Basis klimaforståelse, Klimaforandringer og Transport finder du de relevante forsøg til dette emne.

 

Kilder

  • DMI, aug.-nov. 2008
  • IPCC
  • GEUS, Geoviden, nr 2, 2006: Klima
  • Energistyrelsen/drivhusgasser
  • Vattenfall v. Helle Madsen

Denne artikel stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds.

Mere om klima