Koolstofkringloop - Koolstof, waterstof en zuurstof
Koolstof, zuurstof en waterstof: het zijn de drie belangrijkste bouwstoffen die we kennen. Je kunt er van alles meemaken. Zij het dat er meestal iets meer bij komt kijken dan een beetje schudden. Maar bubbeltjeswater, alcohol, kerosine en de diesel uit mijn auto: het bestaat allemaal uit deze drie bouwstenen. Of zelfs maar twee van de drie. Het is namelijk zo: de aard van de stoffen wordt niet bepaald door de bouwstenen, maar vooral door de manier waarop ze aan elkaar vastzitten.
Ja. Die verbindingen, die kun je makkelijk veranderen. Als je suiker in water doet lost het op. Als kerosine verwarmt, gaat het branden. En als je ijs ontdooit smelt het. Allemaal logisch. Allemaal veranderingen hier, hier en hier. Kijk: kwetsbaar, kan stuk, kan veranderen. Maar dit niet. Tenzij je een atoomreactor bij de hand hebt, blijven de atomen wat ze zijn: atomen. Je kunt ze keer op keer recyclen. Want Marc heeft inmiddels een glaasje water op, straks moet hij even plassen en hoppake... daar zijn de waterstof- en zuurstofatomen weer. En... als hij een wind laat, hebben we de koolstof ook weer terug. Daarom raken mijn flessen nooit leeg. Eigenlijk zo fascinerend. Ik moet het eigenlijk schrijven.
Als je leest dat de olievoorraden opraken, betekent dat niet dat er op ineens minder koolstof of minder waterstof is. Die hoeveelheden blijven gelijk, zolang de zwaartekracht verhindert dat atomen aan de aarde ontsnappen. Wat wel afneemt is de hoeveelheid koolwaterstofverbindingen en tegelijkertijd neemt de hoeveelheid koolstof in de vorm van kooldioxide toe. De totale hoeveelheid van elk element blijft dus gelijk maar de vorm waarin de elementen aanwezig zijn verandert. Het koolstofatoom dat vandaag nog in het geraamte van een konijn zit, kan morgen worden opgenomen in de stam van een boom en zit overmorgen als kooldioxide in de atmosfeer. Het kan heel snel gaan of heel langzaam maar uiteindelijk beweegt alles. Het is net een grote legodoos waarmee de natuur steeds andere dingen bouwt, zonder dat het aantal steentjes verandert. Je zou zelfs kunnen zeggen...
Sorry Marc, maar nu maak je het echt te bont. Moeder natuur als een legodoos. Kom nou! Ik denk dat wij het onderwerp wat wetenschappelijker moeten maken. Laten wij ons beperken tot de koolstofatomen en hoe die zich bewegen in de koolstofcyclus.
Kijk: de koolstofcyclus begint met koolstofdioxide dat in gasvormige staat in de lucht zit en in opgeloste vorm in water. Planten gebruiken koolstofdioxide uit de atmosfeer om zuurstof te maken. Dit proces heet fotosynthese. Tijdens de fotosynthese zetten planten koolstofdioxide en water onder de invloed van zon om in complexe koolwaterstoffen zoals suikers. Alleen planten, algen en bacteriën kunnen dit, omdat ze chlorofyl bevatten waarbij zonne-energie gevangen kan worden. De zuurstof die ontstaat bij fotosynthese wordt gebruikt door dieren en mensen om te ademen, gelukkig. Waarbij glucose weer wordt afgebroken en de koolstof daaruit weer omgezet wordt in kooldioxide, waarmee de planten... Enzovoort, enzovoort, enzovoort, enzovoort. Een cyclus dus zonder begin en zonder einde. Ja, toch?
Maar koolstof kan ook jaren lang opgeslagen worden zoals in de wortels van bomen of eeuwen lang in veen, turf en uiteindelijk zelfs steenkoollagen. Dat gebeurt als dood plantenmateriaal zich sneller ophoopt dan dat het in het ecosysteem wordt afgebroken. Ook in zee wordt koolstof opgeslagen, in sediment. Langdurige geologische processen kunnen deze koolstof na een lange tijd weer aan de oppervlakte brengen. Maar tegenwoordig komt de koolstof vooral vrij door menselijk handelen. Wanneer het evenwicht tussen de snelle en langzame cycli wordt verstoord, zoekt en vindt de planeet een nieuw evenwicht. En daarbij houdt die planeet geen rekening met wat wij mensen prettig zouden vinden.
Kijk, u moet begrijpen dat er vanuit de planeet gezien eigenlijk niks aan de hand is. De hoeveelheid atomen staat vast. Die zitten keurig hier in mijn flessen en als ze ontsnappen, verschijnen ze na een tijdje vanzelf weer terug. Het kan een paar miljoen jaar duren, maar uiteindelijk niks aan de hand. U kunt rustig gaan slapen. De planeet overleeft het allemaal wel. Niet waar Marc?
Zeker! Die planeet die overleeft het wel. Die heeft al ergere dingen overleefd. De vraag is echter of de mens het overleeft en voor hoe lang. Kijk morgen en overmorgen halen we wel. Maar daarna? Nog duizend jaar? Nog tienduizend?
Ja. Die verbindingen, die kun je makkelijk veranderen. Als je suiker in water doet lost het op. Als kerosine verwarmt, gaat het branden. En als je ijs ontdooit smelt het. Allemaal logisch. Allemaal veranderingen hier, hier en hier. Kijk: kwetsbaar, kan stuk, kan veranderen. Maar dit niet. Tenzij je een atoomreactor bij de hand hebt, blijven de atomen wat ze zijn: atomen. Je kunt ze keer op keer recyclen. Want Marc heeft inmiddels een glaasje water op, straks moet hij even plassen en hoppake... daar zijn de waterstof- en zuurstofatomen weer. En... als hij een wind laat, hebben we de koolstof ook weer terug. Daarom raken mijn flessen nooit leeg. Eigenlijk zo fascinerend. Ik moet het eigenlijk schrijven.
Als je leest dat de olievoorraden opraken, betekent dat niet dat er op ineens minder koolstof of minder waterstof is. Die hoeveelheden blijven gelijk, zolang de zwaartekracht verhindert dat atomen aan de aarde ontsnappen. Wat wel afneemt is de hoeveelheid koolwaterstofverbindingen en tegelijkertijd neemt de hoeveelheid koolstof in de vorm van kooldioxide toe. De totale hoeveelheid van elk element blijft dus gelijk maar de vorm waarin de elementen aanwezig zijn verandert. Het koolstofatoom dat vandaag nog in het geraamte van een konijn zit, kan morgen worden opgenomen in de stam van een boom en zit overmorgen als kooldioxide in de atmosfeer. Het kan heel snel gaan of heel langzaam maar uiteindelijk beweegt alles. Het is net een grote legodoos waarmee de natuur steeds andere dingen bouwt, zonder dat het aantal steentjes verandert. Je zou zelfs kunnen zeggen...
Sorry Marc, maar nu maak je het echt te bont. Moeder natuur als een legodoos. Kom nou! Ik denk dat wij het onderwerp wat wetenschappelijker moeten maken. Laten wij ons beperken tot de koolstofatomen en hoe die zich bewegen in de koolstofcyclus.
Kijk: de koolstofcyclus begint met koolstofdioxide dat in gasvormige staat in de lucht zit en in opgeloste vorm in water. Planten gebruiken koolstofdioxide uit de atmosfeer om zuurstof te maken. Dit proces heet fotosynthese. Tijdens de fotosynthese zetten planten koolstofdioxide en water onder de invloed van zon om in complexe koolwaterstoffen zoals suikers. Alleen planten, algen en bacteriën kunnen dit, omdat ze chlorofyl bevatten waarbij zonne-energie gevangen kan worden. De zuurstof die ontstaat bij fotosynthese wordt gebruikt door dieren en mensen om te ademen, gelukkig. Waarbij glucose weer wordt afgebroken en de koolstof daaruit weer omgezet wordt in kooldioxide, waarmee de planten... Enzovoort, enzovoort, enzovoort, enzovoort. Een cyclus dus zonder begin en zonder einde. Ja, toch?
Maar koolstof kan ook jaren lang opgeslagen worden zoals in de wortels van bomen of eeuwen lang in veen, turf en uiteindelijk zelfs steenkoollagen. Dat gebeurt als dood plantenmateriaal zich sneller ophoopt dan dat het in het ecosysteem wordt afgebroken. Ook in zee wordt koolstof opgeslagen, in sediment. Langdurige geologische processen kunnen deze koolstof na een lange tijd weer aan de oppervlakte brengen. Maar tegenwoordig komt de koolstof vooral vrij door menselijk handelen. Wanneer het evenwicht tussen de snelle en langzame cycli wordt verstoord, zoekt en vindt de planeet een nieuw evenwicht. En daarbij houdt die planeet geen rekening met wat wij mensen prettig zouden vinden.
Kijk, u moet begrijpen dat er vanuit de planeet gezien eigenlijk niks aan de hand is. De hoeveelheid atomen staat vast. Die zitten keurig hier in mijn flessen en als ze ontsnappen, verschijnen ze na een tijdje vanzelf weer terug. Het kan een paar miljoen jaar duren, maar uiteindelijk niks aan de hand. U kunt rustig gaan slapen. De planeet overleeft het allemaal wel. Niet waar Marc?
Zeker! Die planeet die overleeft het wel. Die heeft al ergere dingen overleefd. De vraag is echter of de mens het overleeft en voor hoe lang. Kijk morgen en overmorgen halen we wel. Maar daarna? Nog duizend jaar? Nog tienduizend?