Alles over de groene lifestyle

De koolstofcyclus

De koosltofcyclus is een natuurlijke cyclus die ervoor zorgt dat het belangrijke en veelvoorkomende element koolstof effectief wordt gerecycled. Ook zorgt de cyclus ervoor dat koolstof binnen alle aardse systeem beschikbaar blijft. Koolstof is een element dat absoluut onmisbaar is voor het leven op Aarde; vrijwel alle organische verbindingen hebben een basis van koolstof. Daarnaast houden grote hoeveelheden opgelost CO2 in de oceaan de zuurgraad van het water op peil, wat leven in de oceaan mogelijk maakt. De relatieve hoeveelheden koolstof in de oceaan, de biosfeer en de atmosfeer noemen we het koolstofevenwicht. Dit evenwicht kan door diverse natuurlijke processen schommelen, maar kan ook door de mens verstoord worden.

De cyclus

De koolstofcyclus wordt eigenlijk in gang gezet door de zon. Onder invloed van zonlicht absorberen planten CO2 uit de atmosfeer, in een proces dat we fotosynthese noemen. De plant zet deze CO2 vervolgens om complexere organische verbindingen als glucose en cellulose. Afhankelijk van wat er nu gebeurt, kan de koolstof op verschillende manieren verder:

  • De plant sterft af en rot weg: als de plant afsterft, zullen onder invloed van het rottingsproces gassen als methaan (CH4) en CO2 vrijkomen. Deze gassen komen direct terecht in de atmosfeer, waardoor de cirkel weer rond is.
  • De plant wordt opgegeten door een landdier: wordt de plant opgegeten, dan komt de koolstof terecht in het spijsverteringskanaal van een mens of dier. Hier worden complexe organische verbindingen teruggebracht tot suikers, die in het lichaam worden verbrand. Bij deze verbranding worden de suikers weer omgezet tot CO2, die wordt uitgeademd en weer in de atmosfeer terecht komt.
  • De plant verbrandt: bij het verbanden van plantmateriaal worden de complexere organische verbindingen terug ontleed tot CO2 en, in geval van onvolledige verbranding, tot koolstofmonoxide en methaan. De cyclus wordt als het ware ‘kortgesloten’, maar is wel weer rond.
  • De plant sterft af en wordt bedolven: als een plant afsterft en snel wordt bedolven onder een laag slib, is de kans aanwezig dat de plant niet normaal kan rotten. De gassen kunnen door het overliggende materiaal niet ontsnappen en het restmateriaal raakt ‘gevangen’. Gedurende de miljoenen jaren zal onder druk en temperatuur het plantenmateriaal samengeperst worden tot steenkool of, onder bijzondere omstandigheden, aardolie en -gas.
  • De plant wordt opgegeten door een zeedier: veel zeedieren hebben een hard uitwendig skelet van calciumcarbonaat (CaCO3). Als zij afsterven, zinken de skeletjes naar de bodem, waar ze door opstapeling en oplopende druk deel gaan uitmaken van kalksteen.

Fossiele brandstoffen

Het opvallende aan de laatste twee gevallen, is dat de cyclus niet wordt gesloten. De koolstof wordt ‘begraven’ en feitelijk uit de cyclus gehaald. Dergelijke lichte verstoringen van het koolstofevenwicht kunnen vanwege de grote voorraden opgelost CO2 in de oceanen zeer goed worden opgevangen. Als de mensheid alle fossiele brandstoffen echter afdelft en binnen korte tijd verbrandt, pompen we in feite ‘oude’ CO2 terug de atmosfeer in. Hoewel de natuur diverse reservoirs heeft om dit overschot weer op te vangen, is de snelheid waarmee we dit doen dusdanig hoog, dat de natuur het niet kan bijbenen. Het gevolg is, dat de CO2-concentratie in de atmosfeer te snel toeneemt. Aangezien CO2 een broeikasgas is, heeft dit negatieve gevolgen voor het klimaat; de Aarde warmt op.

Bij de verbranding van biomassa komt, net als bij de verbranding van fossiele brandstoffen, gewoon CO2 vrij. De reden waarom de verbranding van biomassa tóch als duurzaam wordt beschouwd, is dat de uitgestoten CO2 deel uitmaakt van de huidige koolstofcyclus. Door biomassa te verbranden verstoren we, in tegenstelling tot verbranding van fossiele brandstoffen, het koosltofevenwicht niet.

De koolstofcyclus: een diagram

Onderstaand diagram geeft een uitgebreid inzicht in de koolstofcyclus op Aarde. De getallen vertegenwoordigen de hoeveelheden (in miljarden tonnen) koolstof die gemoeid zijn met een bepaald reservoir of proces. De donkerblauwe getallen die bij de pijlen staan, zijn schattingen per jaar.

Koolstofcyclus

De koolstofcyclus: een animatie

In onderstaande animatie van NASA wordt de koolstofcyclus in bewegend beeld uitgelegd.