Dwutlenek węgla: gaz cieplarniany nr 1

Węgiel jest niezbędnym budulcem każdego życia na ziemi. Jest to także główny atom składający się na skład chemiczny paliw kopalnych. Można go również znaleźć w postaci dwutlenku węgla, gazu, który odgrywa kluczową rolę w świecie zmiana klimatu.

Dwutlenek węgla jest cząsteczką złożoną z trzech części, centralnego atomu węgla związanego z dwoma atomami tlenu. Jest to gaz stanowiący zaledwie około 0,04% naszej atmosfery, ale jest ważnym składnikiem cyklu węglowego. Cząsteczki węgla są prawdziwymi zmiennokształtnymi, często w postaci stałej, ale często zmieniającej fazę od CO₂ gaz do cieczy (jako kwas węglowy lub węglany) i z powrotem do gazu. Oceany zawierają ogromne ilości węgla, podobnie jak lądy stałe: formacje skalne, gleby i wszystkie żywe stworzenia zawierają węgiel. Węgiel przemieszcza się między tymi różnymi formami w serii procesów zwanych obieg węgla - a ściślej szereg cykli, które odgrywają wiele kluczowych ról w globalnym zjawisku zmiany klimatu.

Podczas procesu zwanego oddychaniem komórkowym rośliny i zwierzęta spalają cukry, aby uzyskać energię. Cząsteczki cukru zawierają wiele atomów węgla, które podczas oddychania uwalniane są w postaci dwutlenku węgla. Zwierzęta wydychają nadmiar dwutlenku węgla podczas oddychania, a rośliny uwalniają go głównie w nocy. Pod wpływem światła słonecznego rośliny i glony wychwytują CO₂ z powietrza i usuń go z atomu węgla, aby użyć go do budowy cząsteczek cukru - pozostały tlen jest uwalniany w powietrzu jako O₂.

Dwutlenek węgla jest również częścią znacznie wolniejszego procesu: geologicznego obiegu węgla. Ma wiele składników, a ważnym jest transfer atomów węgla z CO₂ w atmosferze do węglanów rozpuszczonych w oceanie. Raz tam, atomy węgla są zbierane przez małe organizmy morskie (głównie plankton), które tworzą twarde skorupy. Po śmierci planktonu skorupa węglowa opada na dno, łącząc dziesiątki innych i ostatecznie formując wapień. Miliony lat później wapień może wynurzyć się na powierzchnię, zwietrzyć i uwolnić atomy węgla.

Węgiel, ropa naftowa i gaz to paliwa kopalne powstałe z akumulacji organizmów wodnych, które następnie poddawane są działaniu wysokiego ciśnienia i temperatury. Kiedy wydobywamy te paliwa kopalne i spalamy je, cząsteczki węgla raz zablokowane w planktonie i glony uwalniane są z powrotem do atmosfery w postaci dwutlenku węgla. Jeśli spojrzymy na jakiś rozsądny przedział czasowy (powiedzmy setki tysięcy lat), stężenie CO₂ w atmosferze był względnie stabilny, naturalne uwalnianie kompensowane jest przez ilości zbierane przez rośliny i glony. Ponieważ jednak spalamy paliwa kopalne, każdego roku dodajemy netto ilość węgla do powietrza.

W atmosferze dwutlenek węgla przyczynia się wraz z innymi cząsteczkami do efekt cieplarniany. Energia słoneczna odbija się od powierzchni ziemi, a tym samym przekształca się w falę o większej długości łatwo przechwytywane przez gazy cieplarniane, zatrzymujące ciepło w atmosferze zamiast pozwolić mu odbić się przestrzeń. Udział dwutlenku węgla w efekcie cieplarnianym wynosi od 10 do 25% w zależności od lokalizacji, bezpośrednio za parą wodną.

Stężenie CO₂ w atmosferze zmieniała się w czasie, ze znacznymi wzlotami i upadkami doświadczanymi przez planetę w czasach geologicznych. Patrząc na ostatnie tysiąclecia, widzimy jednak gwałtowny wzrost emisji dwutlenku węgla, wyraźnie zaczynając od rewolucji przemysłowej. Ponieważ sprzed 1800 r. Szacuje się CO₂ ich stężenie wzrosło o ponad 42% do obecnych poziomów ponad 400 części na milion (ppm), co jest spowodowane spalaniem paliw kopalnych i oczyszczaniem terenu.

Gdy wkroczyliśmy w erę zdefiniowaną przez intensywną działalność człowieka, antropocen, dodawaliśmy do atmosfery dwutlenek węgla poza naturalnie występującymi emisjami. Większość tego pochodzi ze spalania węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Przemysł energetyczny, szczególnie poprzez elektrownie węglowe, jest odpowiedzialny za większość światowych emisja gazów cieplarnianych - według ochrony środowiska udział ten osiąga 37% w USA Agencja. Transport, w tym samochody napędzane paliwami kopalnymi, ciężarówki, pociągi i statki zajmują drugie miejsce z 31% emisji. Kolejne 10% pochodzi ze spalania paliw kopalnych w celu ogrzewania domów i przedsiębiorstw. Rafinerie i inne rodzaje działalności przemysłowej uwalniają dużo dwutlenku węgla, kierowane przez produkcja cementu który odpowiada za zaskakująco dużą ilość CO₂ stanowiąc do 5% całkowitej światowej produkcji.

Oczyszczanie gruntów jest ważnym źródłem emisji dwutlenku węgla w wielu częściach świata. Spalanie cięć i pozostawianie odsłoniętych gleb uwalnia CO₂. W krajach, w których powracają lasy, tak jak w Stanach Zjednoczonych, użytkowanie gruntów powoduje pochłanianie netto dwutlenku węgla, gdy jest on mobilizowany przez rosnące drzewa.

Obniżenie emisji dwutlenku węgla można tego dokonać poprzez dostosowanie zapotrzebowania na energię, podejmowanie bardziej przyjaznych dla środowiska decyzji dotyczących potrzeb transportowych i ponowną ocenę wyborów żywieniowych. Obie ochrona przyrody i EPA są przydatne kalkulatory śladu węglowego które mogą pomóc Ci zidentyfikować, w którym miejscu w swoim życiu możesz zrobić największą różnicę.

Oprócz redukcji emisji możemy podjąć działania w celu zmniejszenia stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Termin sekwestracja dwutlenku węgla oznacza wychwytywanie CO₂ i odłożenie go w stabilnej formie, gdzie nie przyczyni się do zmian klimatu. Taki łagodzenie globalnego ocieplenia środki obejmują sadzenie lasów i wstrzykiwanie dwutlenku węgla do starych studni lub głęboko w porowate formacje geologiczne.