De menselijke uitstoot van CO₂ is toch maar een fractie van de natuurlijke uitstoot?

Het antwoord in het kort: Het is inderdaad zo dat er grote hoeveelheden CO₂ op en neer gaan tussen de atmosfeer en de biosfeer, en ook tussen de atmosfeer en de oceaan. Vergeleken daarbij is de menselijke uitstoot van CO₂ weliswaar klein, maar in tegenstelling tot de natuurlijk uitwisseling van CO₂ staat er geen gelijke flux tegenover in de andere richting. Door het grootschalig gebruik van fossiele brandstoffen en ontbossing komt er meer CO₂ de atmosfeer in dan eruit gaat. Dit zijn dan ook de redenen dat de CO₂-concentratie in de lucht (en in de oceaan) toeneemt.

#CO2 #evenwicht #menselijke invloed

Het uitgebreide antwoord

Planten nemen CO₂ op tijdens hun groei (fotosynthese) en die koolstof komt weer terug in de lucht als gevolg van respiratie (ademhaling) en afbraak van het organisch materiaal. Dit is dus een cyclus, en gemiddeld over een langere periode gaat er ongeveer evenveel CO₂ van de lucht naar de biosfeer als andersom. Dit evenwicht kan verstoord worden door bijvoorbeeld ontbossing of aangroei van bos. In het eerste geval gaat er netto meer koolstof van de biosfeer naar de atmosfeer, in het tweede geval andersom.

Ook tussen de oceaan en de atmosfeer vindt een dergelijke uitwisseling van CO₂ plaats, van een ongeveer gelijke orde van grootte. CO₂ lost namelijk op in water en vormt dan koolzuur (wat bijvoorbeeld ook in bier en frisdrank zit). Er zit ongeveer 50 keer zoveel CO₂ in de oceaan als in de atmosfeer; voor het grootste gedeelte is dat in de vorm van koolzuur in zijn verschillende gedaantes, zoals bicarbonaat (ook wel bekend als baking soda). Net als voor de biosfeer geldt dat er gemiddeld over het aardoppervlak en over een langere periode net zoveel CO₂ van de oceaan naar de atmosfeer gaat als andersom. Dit noemen we een dynamisch evenwicht.

Het principe van een dynamisch evenwicht kun je vergelijken met je bankrekening.

Het principe van een dergelijk dynamisch evenwicht kun je vergelijken met je bankrekening. Stel dat je reguliere inkomsten en uitgaven €1000 per maand zijn. Dan krijg je er op een gegeven moment door een bijbaantje €100 extra per maand bij. Dat is weliswaar een stuk minder dan je reguliere inkomsten, maar toch zal je banksaldo erdoor gaan toenemen.

Verstoringen in het evenwicht

Dit evenwicht in de koolstofcyclus kan verstoord worden. Dat kan door langzame natuurlijke processen, zoals bijvoorbeeld subtiele veranderingen in plaattektoniek en de verwering van gesteenten. Nu gebeurt die verstoring – in een ongezien hoog tempo - doordat wij mensen op grote schaal fossiele brandstoffen zijn gaan verbranden en delen van het land hebben ontbost. In het onderstaande plaatje is te zien wat het effect daarvan is. Door de menselijke uitstoot komt er nu meer CO₂ de atmosfeer in dan er uit gaat. Daardoor stijgt de CO₂-concentratie in de lucht. Deze verstoring van het evenwicht leidt vervolgens tot een sterkere CO₂-opname door vegetatie en door de oceaan. Dat valt ook te zien aan de getallen in het plaatje: zowel de biosfeer als de oceaan nemen nu meer CO₂ op dan ze aan de atmosfeer afstaan. Van onze CO₂-uitstoot blijft derhalve maar ongeveer de helft in de lucht; de andere helft wordt in ongeveer gelijke mate door vegetatie en de oceaan opgenomen.

Koolstofcyclus

De uitwisseling van CO₂ tussen biosfeer en atmosfeer, en die tussen oceaan en atmosfeer, houdt elkaar normaalgesproken in evenwicht. Door de menselijke uitstoot van CO₂ komt er nu meer CO₂ de atmosfeer in dan er uit gaat. Ontbossing is in dit plaatje buiten beschouwing gelaten. Bron: SkepticalScience

In de oceaan leidt deze extra influx van CO₂ tot verzuring – CO₂ lost immers op als koolzuur. Kalkvormende organismen, zoals koraal, ondervinden hier veel problemen van. De toename van de CO₂-concentratie in de oceaan kunnen we ook meten, en is tegelijkertijd een bewijs dat de extra CO₂ in de atmosfeer niet uit de oceaan afkomstig kan zijn; dan zou de concentratie ervan in de oceaan namelijk moeten afnemen.

Bewijs van menselijke invloed

Ook in de atmosfeer zien we bewijs van de menselijke invloed op de toename van CO₂. Fossiele brandstoffen zijn zo oud, dat ze geen 14C (een radioactieve vorm van CO₂ met een halfwaardetijd van 5700 jaar) meer bevatten. De CO₂ die bij het verbranden van fossiele brandstoffen vrijkomt is derhalve 14C-vrij. Daarnaast bevat deze fossiele koolstof ook minder 13C, omdat planten een voorkeur hebben voor het lichtere isotoop 12C. Fossiele brandstoffen zijn immers hele oude plantenresten. Dus terwijl de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer toeneemt, neemt de hoeveelheid 13CO₂ en 14CO₂ gestaag af. Ook neemt de hoeveelheid zuurstof (O₂) in de lucht licht af als gevolg van het op grote schaal verbranden van fossiele brandstoffen. Dat is op zichzelf geen probleem – de lucht bevat meer dan genoeg zuurstof – maar het duidt, naast de vele andere bewijslijnen, op de menselijke oorsprong van de extra CO₂ in de lucht.

Net zoals je bij je financiële zaken rekening houdt met zowel inkomsten als uitgaven, moeten we dat bij de koolstofcyclus ook doen. En dan blijkt dat een relatief kleine verandering in het evenwicht over een langere tijd toch voor een flinke verandering kan zorgen. Dit zijn beiden voorbeelden van ‘stock and flow problems’, die vaak contra-intuïtief zijn.

Hoe kwam dit artikel tot stand?

Dit artikel is geschreven door Bart Verheggen.

Reviewer: Maarten Krol

Redacteur: Sven Borghart

Gepubliceerd op: 20 maart 2021