CO2: weet wat je gebruikt

Geschreven door Lars Leijtens op 3 mrt 2020

aarde bal bladeren pixabayKoolstofdioxide of CO2 heeft een slechte reputatie: het is een van de bekendste broeikasgassen van onze planeet, verantwoordelijk voor het opwarmen van de aarde en daarmee bijzonder schadelijk voor het milieu. Weinig mensen zullen ontkennen dat de rol van CO2 hierin groot is. Tegelijkertijd  weten weinigen dat CO2 ook van nature in de atmosfeer voorkomt en zelfs onmisbaar is. Planten zetten CO2 om in zuurstof, wat essentieel is voor het leven van mensen en dieren. Dat roept de vraag op wat CO2 nu eigenlijk is en hoe schadelijk het in de praktijk is. Hoe ontstaat CO2 of hoe wordt het gemaakt? Wat zijn de eigenschappen en hoe kunnen we nadelige effecten terug dringen? Voor een antwoord op deze vragen moeten we even stil staan bij een aantal fysiologische en biochemische processen van CO2.

De vorming van CO2
CO2 is op zich een onschuldig gas dat gewoon in onze atmosfeer voorkomt. Het is een zgn. koolstofverbinding (van koolstof en zuurstof). Koolstof is een essentieel element voor leven op aarde. Een koolstofatoom gaat voortdurend andere verbindingen aan en vormt een natuurlijke kringloop tussen aardoppervlak en atmosfeer. We noemen dit de koolstofkringloop.
 
Korte kringloop
In de snelle (of korte) koolstofkringloop speelt fotosynthese een belangrijke rol. Levende planten nemen koolstofdioxide op uit de lucht en staan zuurstof weer af aan de lucht. Wanneer de planten hun bladeren laten vallen of helemaal afsterven, komt de kooldioxide weer terug in de natuur waar het weer door andere planten wordt opgenomen. Dit geldt overigens niet alleen voor planten op vaste grond, maar ook voor plankton, levend aan de oppervlakte van onze oceanen. Ook zij nemen CO2 op en ademen zuurstof uit. Alle levende wezens, mensen én dieren die ademhalen, produceren van nature CO2. Planten en oceanen verbruiken CO2. De natuur houdt zichzelf in balans.
 
Lange kringloop
Niet al het organisch afval wordt direct in de kringloop opgenomen. Wat overblijft vormt een dikke compacte laag op de bodem die steeds weer aangevuld wordt. Door de druk en temperatuur komt deze laag steeds dieper in de bodem te liggen waar uiteindelijk fossiele brandstoffen, zoals aardgas en aardolie ontstaan. Door bijvoorbeeld vulkaanuitbarstingen of aardbevingen kunnen deze stoffen op een natuurlijke manier weer in de kringloop terecht komen. Een proces van duizenden tot miljoenen jaren.
 
De toename van CO2 in de lucht: het evenwicht verstoord
De hoeveelheid CO2 in de lucht schommelt dus door natuurlijke oorzaken zoals verteringsprocessen, bosbranden en uitstoot door vulkanen. De natuur zorgt zelf voor een evenwicht tussen de hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt door uitstoot en de hoeveelheid die opgenomen wordt door planten en oceanen. De afgelopen 150 jaar neemt de hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht echter fors toe onder invloed van menselijke activiteiten. Het grootste deel hiervan (ca. tweederde) wordt veroorzaakt door het verbranden van fossiele brandstoffen. Fossiele brandstoffen zijn voor mensen een belangrijke energiebron, gebruikt voor industriële productieprocessen, in energiecentrales, transport en voor het verwarmen van woningen. De CO2 die opgeslagen zat in deze fossiele brandstoffen, komt bij de verbranding ervan vrij en terecht in de atmosfeer. Een ander deel (ca. eenderde) van de toename van CO2 in de lucht wordt veroorzaakt door ontbossing. De natuur kan deze extra CO2 niet aan. Slechts een deel (35-40%) van de CO2 die als gevolg van menselijke activiteiten aan de natuurlijke kringloop wordt toegevoegd, wordt opgenomen door de natuur. Zolang er geen netto toename van bossen is (bomen slaan CO2 op en verwijderen deze uit de atmosfeer) zijn we afhankelijk van de oceanen. Het oppervlak van de oceanen neemt snel CO2 op maar geeft deze ook snel af. Het proces om CO2 naar diepere lagen, de bodem, te transporteren waarmee het in de lange kringloop verdwijnt, duurt honderden tot duizenden jaren. Het resultaat van dit verstoorde evenwicht is steeds meer CO2 in de atmosfeer met als effect een verminderde uitstraling van de zonnewarmte van de aarde naar de ruimte: het broeikaseffect. 
 
Hoe schadelijk is het gebruik van CO2 in de praktijk?

Een van de vragen die we aan het begin van dit artikel stelden ging over hoe schadelijk CO2 is en hoe we de nadelige effecten kunnen beperken. Koolstofdioxide is een grondstof voor vele toepassingen. Denk daarbij aan de prik in ons glaasje frisdrank of de spectaculaire rookpluimen op evenementen. Denk aan droogijs of lasgas in de metaalindustrie. Denk aan het reinigen door middel van droogijsstralen of het gasverpakken van voedingsmiddelen. De lijst is eindeloos. Dragen al die toepassingen bij aan het broeikaseffect? En wat zijn de opties?

Vormingstijd is cruciaal
In principe is de grote boosdoener van de verstoring van het evenwicht tussen opname en uitstoot van CO2 het verbranden van fossiele brandstoffen. De vormingstijd voor deze brandstoffen is miljoenen jaren. Verbranding ervan ontwricht de lange koolstofkringloop en de CO2 die al duizenden of miljoenen jaren in de fossiele brandstoffen opgeslagen zat, komt in enkele tientallen jaren vrij. De winning van CO2 uit fossiele brandstoffen is dus inderdaad schadelijk te noemen. Voor de genoemde toepassingen wordt echter steeds minder tot geen gebruik gemaakt van CO2 die haar oorsprong heeft in de winning van fossiele brandstoffen. De alternatieven, biobrandstoffen, hebben een vormingstijd van maanden tot jaren en vallen binnen de korte kringloop. Deze verstoren het evenwicht niet en krijgen daarmee het predicaat ‘groen’*.
 
Geen productie van CO2

CO2 als grondstof wordt niet specifiek voor  de verschillende toepassingen geproduceerd. Het is grotendeels een restproduct van (bio-) chemische processen. Zo komt bij o.a. ‘Steam-Reforming’ een basisproces voor de waterstofproductie, bij kunstmatige gaswinning en bij de productie van ammoniak, onvermijdelijk CO2 vrij. Deze CO2 wordt afgevangen, vervolgens gezuiverd en verwerkt tot een vloeibaar product.  Een nutteloos afvalproduct wordt op deze manier alsnog een waardevolle grondstof.

*Het predicaat ‘groen’ wordt gegeven wanneer de bron van de CO2 niet uit fossiele brandstoffen bestaat en geen verstoring van de lange cyclus veroorzaakt. Jewagas levert CO2, gewonnen uit kort cyclische biobrandstof en uit reststromen van de NH3-productie.

Dit artikel maakt deel uit van een serie over CO2 als grondstof. In het volgende artikel zullen we dieper ingaan op hoe het zuiveren van het restproduct CO2 in zijn werk gaat. Mis geen informatie en schrijf je hiernaast in voor een alert op de artikelen. Heb je een van de vorige artikelen gemist? Klik op de link hieronder om ze alsnog te lezen.
 

Maak je al gebruik van CO2 en wil je graag weten hoe je de CO2 flessen veilig opslaat en vervoert? Download dan hieronder het E-book PGS 15 waarin de ingewikkelde norm voor gasflessenopslag eenvoudig wordt uitgelegd.

New Call-to-action

  

Onderwerpen: koolzuur, CO2, koolstofdioxide, gebruik van CO2, productie van CO2