Karbondioksid, CO 2 et enkelt og luftig molekyl, men med stor politisk tyngde

Transkript

1 Karbondioksid, C 2 et enkelt og luftig molekyl, men med stor politisk tyngde Karbondioksid er et av naturens mest sentrale molekyler. Langt på vei kan vi si at for livet på jorden er C 2 et slags alfa og omega; begynnelsen og slutten. Med solenergien, C 2 og 2 som utgangspunkt danner plantene energirike karbohydrater. Samtidig avgis oksygen ( 2 ). Energien i plantene driver i neste rekke livsprosessene i dyreriket, prosesser som forbruker 2 og avgir 2 og C 2. Vann og karbondioksid er også i alt vesentlig utgangsstoffene ved oppbyggingen av organismene og de endelige sluttproduktene ved nedbrytingen og forråtnelsen. For hundrevis av millioner år siden dominerte karbondioksid jordens atmosfære med et trykk på kanskje 10 bar (ca. 10 atm.). Mesteparten av dette er nå avleiret som karbonater og i kull- og oljereservoarer slik at i dag er innholdet i atmosfæren bare 3 4 deler per (0,033 % eller 330 ppm). adde denne utviklingen fortsatt ville alt liv på jorden en gang ta slutt på grunn av mangel på C 2. Men i dag ser det ut til at C 2 -mengden i atmosfæren igjen øker med ca.1 ppm/p.å, og at dette, i alle fall for en del, skyldes menneskelige aktiviteter. Det faktum at C 2 er en såkalt drivhus gass og at det er en sammenheng mellom mengden av denne gassen i atmosfæren og den såkalte globale temperatur har gitt molekylet dets politiske tyngde. Karbondioksid ble først studert av den skotske kjemiker Joseph Black ( ) som fremstilte forbindelsen fra kalsiumkarbonat og kalte gassen for fixed air (bundet luft). Senere viste den franske kjemikeren Antoine Lavoisier ( ) at molekylet bestod av karbon og oksygen. Ved vanlig trykk og temperatur er C 2 en fargeløs gass uten lukt, men med en svak syrlig smak. Dette skyldes at når C 2 løses i vann dannes karbonsyren 2 C 3. Gassen er ca. 1,5 ganger tyngre enn luft, og dette kan som vi skal se, få katastrofale følger. MLEKYLET Karbondioksid består, som navnet forteller, av et karbonatom og to oksygenatomer. Siden oksygenatomet er mer elektronegativt enn karbonatomet, vil elektronene i bindingen mellom oksygen og karbon være forskjøvet noe i retning av oksygenatomet. Likevel har C 2 ikke noe permanent elektrisk dipolmoment. Det betyr at det elektriske moment i de to bindingene opphever hverandre, og det betyr igjen at molekylet er lineært. Med en Lewis struktur kan molekylet framstilles slik: Eller rett og slett: =C=. Bindingsmodellen forklarer også hvorfor dette molekylet er lineært. Målinger viser at avstanden mellom C- og -atomene er 121 pm (1,21 Å.) Selv om C 2 -molekylet ikke har noe permanent dipolmoment har det likevel et varierende (fluktuerende) dipolmoment fordi atomene ikke ligger i ro, men beveger seg i forhold til hverandre. Når svingningene fører til at oksygenatomene ikke ligger symmetrisk i forhold til karbonatomet, eller molekylet blir vinklet vil molekylet ha et elektrisk moment og kan dermed både absorbere og avgi elektromagnetisk stråling. En del av den stråling som absorberes og avgis på denne måten ligger i det infrarøde området (varmestråling) og det er dette som gjør C 2 til en såkalt drivhusgass, om enn i mindre grad enn metan (C 4 ) og spesielt vanndamp.

2 TILSTANDSFRMER C 2 -molekylet er rimelig fornøyd med sin elektronstruktur og er derfor ikke særlig reaktivt. Det er heller ikke sterke tiltrekkende krefter mellom C 2 -molekylene innbyrdes. Derfor er karbondioksid en gass ved vanlig trykk og temperatur. Ved riktig lave temperaturer eller ved høye trykk kan forbindelsen likevel eksistere både som væske og fast stoff. Dette fremgår av fasediagrammet til venstre. Vi ser at ved trykk på 1 atm. og 25 o C (298,15 K) er C 2 en gass, men senker vi temperaturen til 103,45 o C (194,7 K) går gassen over i fast form uten først å kondensere til væske. Først ved trykk over 5,11 atm. er væsketilstanden mulig. For å få væskeform ved 25 o C må vi opp i et trykk på 67 atm. Det er i denne tilstanden C 2 befinner seg når vi får den levert i stålsylindere. Åpner vi ventilen i en slik beholder strømmer karbondioksid ut fra et trykk på over 67 atm. til et trykk på 1 atm. Resultatet er en kraftig utvidelse som fører til en så sterk avkjøling at - gassen går over i fast form; C 2 - sne. Når C 2 kondenseres til fast form ved meget lave temperaturer skyldes det at de negative oksygenatomene i ett molekyl trekkes til de positive karbonatomene. Dette fører til to forskjellige faste strukturer; en parallell form og en T-form. Den parallelle formen er noe mer stabil enn T-formen. BRUK Karbondioksid har en lang rekke bruksområder, og på listen over de kjemikalier som fremstilles i størst mengde for bruk i samfunnet er C 2 nr. 22. Mest kjent er kanskje anvendelsen som middel til brannslukking og som kjølemiddel. I begge tilfeller sørger C 2 for en avkjøling og en inert atmosfære som hindrer tilgang på oksygen. Gassen brukes også til å blåse opp flåter, til luftpistoler og luftgeværer og i drikkevarer som brus og selters. (I brus og selters er gassen presset på under et trykk på 2 5 atm, og det er løst 1, mol/l.) Nyere bruksområder anvender C 2 i superkritisk tilstand, dvs. ved en temperatur som er over 32,05 o C (304,2 K) og ved trykk på for eksempel 200 atm. I denne tilstanden anvendes C 2 i kromatografisk teknikk, som et miljøvennlig løsemiddel som kan erstatte aceton, metanol og toluen etc. i industrien. Til forskjell fra disse løsemidlene forsvinner C 2 umiddelbart som gass når trykket senkes, uten å etterlate seg rester. C 2 er derfor velegnet i matvareindustrien 1 og brukes bl.a. til fjerning av caffein fra kaffe. I farmasøytisk industri kan superkritisk C 2 brukes for deponering av medikamenter i porene på polymere som så kan plasseres i de organer der medikamentet skal virke selektivt. Siden superkritisk C 2 ikke har noen overflatespenning, kan dette løsemiddelet væte alle slags overflater. Det er derfor velegnet til å legge tynne lag av stoffer, for eksempel metallbelegg på kjeramer og andre overflater (1µm tykt), og brukes også for å fjerne fotoresistante stoffer fra silikonchips. Det finnes høytrykks vaskemaskiner der C 2 brukes som vaskemiddel. Endelig har C 2 -lasere et stort potensiale som skjæreredskaper idet de kan kjøres med en bølgelengde på 10 mikron som vil absorberes av de fleste materialer. Nesten alt kan skjæres på denne måten idet laseren kan fokuseres til å gi opp til 1 gigawatt per cm 2. Slike lasere er også nyttige som kirurgiske instrumenter ved at kuttingen skjer uten blødning, og de benyttes allerede i stor utstrekning som kosmetiske instrumenter. 1 C&EN December 18, 2000, 34. Karbondioksid 2

3 KJEMIEN Når muskler arbeider frigjøres C 2 som må føres bort med blodet og skilles ut i lungene. Det er C 2 - innholdet i blodet som stimulerer åndedrettet. Derfor blandes 2 med C 2 ved tilførsel av luft under anestesi. gså ved forråtnelse og ved gjæringsprosesser dannes det store mengder karbondioksid. Siden konsentrasjonen i atmosfæren er så lav er det ikke praktisk å fremstille denne gassen direkte fra luften. Derfor er det vanlig i laboratoriet å lage C 2 ved å sette syre til et karbonat: Na 2 C 3 + 2Cl => 2NaCl C 2 Forbindelsen dannes også ved industriell produksjon av ammoniakk: C => C er går hydrogengassen videre til ammoniakkproduksjonen, mens C 2 for eksempel kan brukes i produksjon av urinstoff: C(N 2 ) 2 som igjen benyttes i plastproduksjon og til kunstgjødsel. Karbondioksid brukes også til fremstilling av Na 2 C (vaske soda), NaC 3 (bakepulver) og enkelte andre karbonater. Ved 20 o C løses 0,9 volumdeler karbondioksid i en volumdel vann under dannelse av den meget svake syren 2 C 3 (karbonsyre) ved at C 2 kan opptre som en Lewissyre og reagere med vann, som er en Lewisbase: C + C - C 2 C 3 er foreligger det flere likevekter: 1. C 2 (g) => C 2 (aq) 2. C 2 (aq) + 2 => 2 C 3. (Ca. 1 % av den løste C 2 foreligger som 2 C 3 ). Karbonsyren dissosierer i to trinn: 3. 2 C C 3 4. C C 3 2 Ka 1 = Ka 2 = I sjøvann vil C 3 2 -ionene reagere med kationer, og siden de fleste karbonater er meget lite løslige i vann, vil for eksempel CaC 3 og MgC 3 felles ut. Løslighetsproduktene for disse saltene er henholdsvis og M 2. Enorme mengder av CaC 3 og dolomitt (en blanding av magnesium og kalsiun karbonat) er gjennom millioner av år blitt avleiret på denne måten og dermed minsket den opprinnelige høye konsentrasjon av C 2 i atmosfæren. Vi finner også kalsiumkarbonat i marmor, kalk, koralrev, perler og skjell. Karbondioksid 3

4 Men selv om karbonater er lite løslig i rent vann, er de som nevnt lett løslig i syrer: 5. CaC => Ca 2+ (aq) + 2 C 3 (aq) 2 C 3 (aq) vil her inngå i likevektene 2 og 1 med avgivelse av C 2 (g) som resultat. Vi ser av likevekt 5 at det er surhetsgraden, dvs konsentrasjonen av + -ioner i vannet (p) som avgjør i hvilken grad kalsiumkarbonat vil felles ut eller løses. Faktisk har sur nedbør ført til dannelsen av enorme dryppstenhuler (Enkelte flere titalls kilometer lange. Madagaskar). I hovedsak inngår følgende likevekter: 6. C 2 (aq) + 2 (l) + CaC 3 (s) Ca 2+ (aq) + 2C 3 (aq) Dette skjer i flere trinn: 7. CaC 3 (s) Ca 2+ (aq) + C 3 2 (aq) 8. C 2 (aq) + 2 (l) 2 C 3 (aq) 9. 2 C 3 (aq) + C 3 2 (aq) 2C 3 (aq) Når surt vann trenger ned i undergrunnen der det finnes avleiringer av kalsiumkarbonat har vi: (aq) + CaC 3 (s) Ca 2+ + C 3 Inne i hulrommene, som dannes ved at kalsiumkarbonaten løses opp og føres bort med vannet, dannes det ofte stalakitter (istapplignende avleiringer av CaC 3 som henger ned fra taket i hulene) og stalagnitter (tilsvarende formasjoner som står opp fra gulvet). Noen mener at det er fordampningen av vann som fører til dannelsen av stalakitter og stalagnitter, men inne i slike huler er det 100 % fuktighet slik at denne forklaringen er uholdbar. En mer rimelig forklaring er at regnvannet mister litt C 2 inne i hulen og dermed blir mindre surt slik at CaC 3 felles ut. Når regnvannet, som er mettet med CaC 3, drypper ned på gulvet fortsetter tapet av C 2 og stalagnitten bygges opp. Det er således C 2 konsentrasjonen inne i hulen som avgjør om det bare blir en hule eller om stalakitter og stalgnitter vil dannes. Dette er langsomme prosesser og stalakitter gror med en hastighet på ca. 0,2 mm per år. I sur nedbør finnes det også oksider av svovel som gir dannelse av 2 S 3 og 2 S 4. Slik nedbør er skyld i store skader på bygninger og kunstverk som inneholder CaC 3. Dette forsøker man nå å hindre ved å behandle statuer og bygninger med en blanding av Ba() 2 og urinstoff ((N 2 ) 2 C). Denne blandingen trekker inn i den porøse kalken i statuene der urinstoffet gradvis dekomponerer: 11. (N 2 ) 2 C(aq) + 2 2N 3 (aq) + C 2 (aq) Den frigjorte karbondioksiden reagerer med bariumhydroksidet og danner bariumkarbonat som er langt mindre løslig enn CaC 3. (Ksp = M 2 ). Bariumsulfat, som dannes av svovelsyren i regnvannet er enda mindre løslig: 12. 2BaC 3 (s) S 4 2 BaS 4 (s) + 2C 2 (g) (Ksp =10 10 M 2 ). Som nevnt ovenfor består koraller for en stor del av CaC 3, og store deler av havbunnen er dekket av slike. Men på en dybde av 450 meter går det en skarp grense, ofte kalt snelinjen. Nedenfor den finnes ikke slike avsetninger. Årsaken er at ved økende dybde øker trykket og dermed øker også løseligheten av C 2 slik at likning 13 forskyves mot venstre: Karbondioksid 4

5 13. CaC 3 (aq) CaC 3 (s) + 2 C 3 (aq) 2 (l) + C 2 (aq) Enda en pussig effekt av karbondioksidlikevekter er at i riktig varmt klima kan eggeskall fra høns bli meget tynne. Dette skyldes at høns, som ikke kan svette, må pese for å kvitte seg med varme og dermed mister de også mer C 2. Sammenhengen illustreres av likningene nedenfor: 14. C 2 (g) + 2 (blod) 2 C 3 (blod) C 3 (blod) + (blod) + C 3 (blod) 16. C 3 (blod) + (blod) + C 3 2 (blod) 17. C 3 2 (blod) + Ca + (blod) CaC 3 (eggeskall) Når C 2 (g) avtar og likevekten 14 forskyves mot venstre forskyves i tur og orden også likevektene 15, 16 og 17 mot venstre med tynne eggskall som resultat. Problemet løses ved å gi hønsene C 2 -rikt drikkevann. (selters?) Karbondioksid er ikke giftig, men kan heller ikke underholde forbrenningen i kroppen. Innånding av store mengder C 2 kan derfor føre til kvelning. m morgenen, torsdag 21 august 1986, opplevde en ung gjeter som vendte tilbake til sin landsby i nærheten av innsjøen Lake Nyos i Camerun et skremmende og uvirkelig syn. veralt lå døde dyr og både ute og inne i husene lå mennesker tilsynelatende sovende. ver1700 mennesker og alle dyr i et området omkring sjøen var omkommet. Noe lignende hadde faktisk hendt to år tidligere (nesten på dagen) ved en annen innsjø, Lake Monoum, i Camerun der 37 mennesker omkom. Årsaken til ulykken viste seg etter hvert å stamme fra at Lake Nyos, som er 210 m dyp, er dannet over et ca. 500 år gammelt krater. Sjøen får tilførsel av vann mettet med C 2 fra dyp vulkansk aktivitet, og dette vannet flyter inn i sjøen og danner et bunnlag med høye konsentrasjoner av C 2 på grunn av det høye trykket. Både i Lake Nyos og i Lake Monoum er det liten utveksling mellom bunnvann og overflatevann, og dette forholdet er stabilt inntil det skjer et lite jordskjelv, et jordras, eller en storm på overflaten som fører til en utveksling av overflatevann og bunnvann. Så snart vann mettet med C 2 kommer opp i et lavere trykk, bruser gassen ut og skaper en stadig sterkere oppstrøm som trekker mer C 2 -rikt vann med seg. Til slutt skjer et nesten eksplosivt utbrudd som i dette tilfellet sendte en vannsøyle 80 meter til værs og fylt luften med C 2. Siden C 2 er tyngre enn luft bredte den seg utover og flommet med en hastighet på 70 km/time nedover dalstrøkene til landsbyene mer enn 20 km borte der den kvalte alt dyreliv. Siden har forskere fra hele verden forsøkt å sikre nye utbrudd og det arbeides med planer om en kontrollert avgassing. Likevel vil antageligvis Lake Nyos slå til igjen ettersom den i dag er beregnet til å inneholde C 2 svarende til 0,4 km 3, mens den i 1986-utbruddet bare hadde 0,17 km 3. Tusener av liv er fortsatt i fare. 2 Det finnes også faremomenter av mindre omfang, men skremmende nok. Ved minst ett tilfelle ble mannskapet på et fly nesten kvalt ved at C 2 lekket ut fra tørris brukt som kjølemiddel for varer i flyets lasterom 3. Kanskje er C 2 også å bebreide for den aller største katastrofen i jordens historie. Paleontologiske undersøkelser tyder nemlig på at for 250 millioner år siden (Permtiden) døde relativt plutselig 95 % av alle landbaserte dyrearter. Årsaken til dette er fortsatt ukjent, men enkelte forskere mener at årsaken kan ha vært det som kalles selters døden. Bakgrunnen for teorien er at det er funnet et sedimentært lag fullt av kalsiumkarbonatkrystaller dannet ved utfellingen av kalsiumkarbonat fra et hav med høy C 2 konsentrasjon. 2 Sci.Am. July s: 80. Nature 409.(Feb.2001) s: New sci. 16 june 2001, 16. Karbondioksid 5

6 I Permtiden fantes det bare ett landområde og ett sammenhengende hav. Den gang eksisterte det ikke is ved polene. avet var mer stillestående slik at forråtnelse og eventuelt vulkansk aktivitet kunne føre til høy C 2 konsentrasjon i dypere vannlag på grunn av det høye trykket der. Da jorden gikk inn i en kjøligere periode og polisen ble dannet, kan havstrømmene ha endret seg slik at bunnvannet ble hevet, eller undersjøiske ras, jordskjelv og vulkanutbrudd kan ha ført til at en C 2 -eksplosjonen kunne finne sted slik som i Lake Nyos. I dag dannes ikke slike høye konsentrasjoner av C 2 fordi havstrømmene som skyldes avkjølingen ved polene og oppvarmingen ved ekvator sørger for at bunnvann kommer til overflaten slik at havets C 2 er nærmere i likevekt med C 2 i atmosfæren. Likevel dukker dette perspektivet opp i tankene når en leser om planene med å deponere millioner tonn C 2 på store havdyp. Drivhusgasser absorberer og emiterer varmestråling Jorden Varmestråling fra Jorden Stråling fra Solen DRIVUSGASSEN Det som har gjort karbondioksid til et politisk viktig molekyl er dens egenskap som såkalt drivhusgass. Andre gasser som metan og vanndamp har den samme egenskap i enda større grad, og til sammen sørger disse gassene for at vi på jordoverflaten har en forholdsvis behagelig gjennomsnitts temperatur på +15 o C i stedet for 18 o C. Effekten er illustrert på figuren. At særlig vanndamp har en sterk drivhus effekt merker vi lett på forskjell i temperatur på en klar eller en overskyet vinterdag. Det antas at ca. 20 % av solstråleenergien absorberes av skyer og gasser i atmosfæren. Ca. 50 % absorberes av jordoverflaten, mens 30 % reflekteres tilbake til verdensrommet.. På grunn av oppvarmingen av jordoverflaten sender denne ut langbølget varmestråling (infrarød stråling) som delvis vil absorberes av drivhusgassene og sørge for at vi har en forholdsvis lun varmekappe omkring jordkloden. Den første som pekte på at C 2 hadde denne effekten var kanskje den svenske kjemikeren Svante Arrhenius som i 1896 skrev en avhandling om nettopp dette. Men også den amerikanske geologen Thomas Camberlin pekte i 1899 på at C 2 i atmosfæren kunne ha betydning for temperaturen på jorden. Siden da er det utført en enorm mengde forskning for å klargjøre hvor bestemmende atmosfærens C 2 -innhold er for klimaet på jorden. Ut fra studier av luftbobler i is som er tusenvis av år gammel prøver en å finne svar på hvordan C 2 -innholdet i atmosfæren har variert bakover i tiden. Det er imidlertid knyttet store metodiske problemer til disse studiene som dermed innebærer en viss usikkerhet. Resultatene er heller ikke helt i på linje med det man finner gjennom en annen metode for måling av hvordan atmosfærisk C 2 har variert bakover i tiden. Det viser seg nemlig at bladene fra trær og planter har porer (stomata) som er viktige for fotosyntesen og at det relative antall slike stomata i bladene varierer med C 2 -innholdet i luften. Ved å studere fossile blader kan en på denne måten finne spor etter hva C 2 -konsentrasjonen var på den tiden bladene var levende 4. Disse studiene antyder at det gjennom historien har skjedd flere store og raske variasjoner i C 2 -konsentrasjonen i atmosfæren. Disse passer imidlertid ikke godt overens med studiene fra fossil is. Dette gjør det vanskelig om man forsøker å beregne temperaturvariasjoner med utgangspunkt i variasjonene av C 2 i atmosfæren. Imidlertid kan en gjennom studier av rester etter noen encellede marine organismer med kalkskall (foraminifera), som fins i sedimenter på havbunnen, få en pekepinn om temperaturvariasjonen. Man kan nemlig slutte noe om temperaturen den gang disse skallene ble dannet ut fra forholdet mellom oksygenisotopene 18 og 16 i skallene. 5 Resultatene fra slike studier viser heller ikke god overensstemmelse med beregninger av global oppvarming ut fra variasjoner av C 2 i atmosfæren, selv om nyere arbeider kan gjøre denne forskjellen mindre. Konklusjonen er at enten er C 2 ikke hovedfaktoren i klimaendringene i store deler av vår forhistorie, eller så er rekonstruksjonen av C 2 4 Chemistry & Industry (200), 24 jan NATURE 413, ct Karbondioksid 6

7 innholdet i atmosfæren ikke korrekt, eller det er feil i modellen som knytter sammen global temperatur og C 2 -innholdet i atmosfæren. Likevel ser det ut til at variasjoner i C 2 i atmosfæren faller sammen med kalde og varme perioder. Dette tyder på en klar sammenheng mellom atmosfærisk C 2 og temperatur, selv om det også må ha vært andre parametere med i dette bildet. En mulighet er faktisk at økningen i C 2 -konsentrasjonen kan være et resultat av en temperaturøkning, ikke årsaken 6. Det synes ikke å foreligge noen historiske analogier til en C 2 -indusert klimaendring, men mange eksempler på en klimaindusert variasjon av C 2. Data som går tilbake i tiden synes uten unntak å vise at temperaturøkningene kommer i forkant av C 2 økningen og at temperatursenkningen kommer før senkningen av C 2 i atmosfæren. Det kan tyde på at det er klimavariasjoner som driver C 2 -variasjonen, ikke omvendt. 7. For øyeblikket synes jorden å være inne i en av de kjølige periodene. 8 To ting er likevel sikkert: 1 C 2 absorberer varmestråling og er derfor en såkalt drivhusgass 2 C 2 konsentrasjonen i atmosfæren er økende Samtidig er to ting meget usikre: 1 vilken sammenheng og årsaksforhold det er mellom temperatur fluktuasjoner og C 2 konsentrasjonen i atmosfæren. 2 va det vil bety for livet på jorden om C 2 i atmosfæren øker og temperaturen stiger med 1 3 o C per 100 år fremover? Når det gjelder vegetasjonen synes den rimeligvis bare å ha glede av C 2 -økningen selv om det kan skje en endring i forholdet mellom artene 9. Sannsynligvis vil det virke mer fremmende på enkete arter enn andre 10. Millioner av satellittbilder over de siste 20 år viser at området mellom 40 og 70 grader nord er blitt 12 % grønnere. Grøntområdene er ikke utvidet, men tettere. Dette sees på som et utrykk for en høyere temperatur, men kan også være et resultat av økt atmosfærisk C 2 som jo plantene lever av. Ellers er det temperaturøkningen som er den største bekymringen, spesielt på grunn av en følgende stigning av havnivået. Dette vil skje ved at isen i breer og ved polene smelter, men mest på grunn av at vannet i havet utvider seg når det blir varmere. Det pekes også på negative følger for helsen på grunn av større utbredelse av visse sykdommer. Men en undersøkelse i London i perioden , der man studerte hvilken effekten temperatur, vind, regn, fuktighet og sol på dager med høy luftforurensing har for dødligheten hos mennesker over 50 år, viser noe annet. Der ble det funnet at dødligheten økte lineært med synkende temperatur når denne kom under 15 o C. Konklusjonen var at litt global oppvarming ville være av det gode! 11 BLIR DET VARMERE? Selv ikke dette synes det å være full enighet om, men mange (de fleste?) klimaforskere hevder at det i de siste hundre år har skjedd en global temperaturøkning på ca. 0,6 o C og at denne økningen vil bli større i de kommende hundre år 12. Andre klimatologer peker likevel på at til tross for at mange venter seg en gradvis temperaturstigning, kan det meget vel hende noe helt annet. 13 Enkelte hevder til og med at det ikke har skjedd noen påviselig global økning i temperaturten i de siste 50 år fordi feilmarginen i målingene er for store til å gi en sikker konklusjon. Temperaturmålinger fra satellitter (bekreftet av målinger fra ballonger) som måler temperaturen i de nederste 8 km av atmosfæren (troposfæren) viser ingen klar tendens i noen retning. Data som går 400 år tilbake i tiden synes å bekrefte at svingningene i temperaturen på jorden er korrelert med cykliske forandringer i solen, selv om målinger de siste 20 årene viser et avvik som kan skyldes at først nå er drivhuseffekten blitt så stor at den er påviselig. 6 Chemistry and Industry 24 jan NATURE, 392 (1998) 59 og 399 (1999) NATURE (2001) 411, NATURE (2002) vol 410/12, 809, SCIENCE(2001)vol 292, 36., og s SCIENCE (2001) 292, Environmental research NATURE. 413, 11/ Science july 23, 2000 s ). Karbondioksid 7

8 Noen har hevdet at isbreer og isen på polene smelter, mens andre hevder at dette ikke er noe generelt fenomen. Ser vi på teorien om at økningen kan knyttes til variasjoner i strålingen fra solen, ser vi at denne strålingen varierer med styrken på solens magnetfelt som har økt med 40 % siden 1964, og at strålingen fra solen har vært noe større (25 %) enn det FN s klimapanel har basert sine beregninger på 14. På en slik bakgrunn er det ikke uten videre lett å forstå den unyanserte skremselsinformasjonen vi daglig fores med gjennom aviser og politisk agitasjon. Det virker lite objektivt når det vises til klimarapporten fra FN der perspektivet gjøres dystert med spådommer om en sterk økning i temperatur og havnivå samt helsemessige katastrofer i tiden fremover. Det blir hevdet at temperaturen vil øke med 1,5 6 o C innen 2100 dersom ingenting blir gjort med C 2 -utslippene. Det fremsettes scenarier der tusener blir hjemløse pga. at havnivået økes, og enorme skader pga. stormer etc. Det vi hører mindre om er at en av verdens fremste klimatologer hevder at dommedagsprofetiene om værforandringer pga. global oppvarming er gale, 15 og at dette bare er den verste av de mange scenarioer som ble lansert. Kanskje er det slik som det hevdes i New Scientist 16 at drivhuseffekten er blitt så politisk at en objektiv diskusjon er vanskelig. Som alltid når politikk, forskning og penger blandes sammen har fagmiljøer lett for å miste troverdighet 17. ALT LEVENDE AVGIR C 2 TIL ATMSFÆREN Gjennom respirasjon avgir alt levende C 2, og siden det er mer biomasse under jordoverflaten enn det er over, er det et ikke ubetydelig utslipp vi snakker om. Mye av biomassen nede i bakken degraderes til humus som er meget stabile forbindelser som kan binde karbon i hundrevis av år. Jordkjemi er imidlertid ikke godt kjent og her trengs det mer grunnleggende forskning. Ellers er det vanskelig å tenke seg at utslippet av C 2 kan begrenses hvis en fortsatt ønsker å benytte kull, olje og gass som energikilder. Blant annet inneholder gassen som pumpes opp fra oljefeltene fra 9 % til 71 % C 2 (Natunafeltet i Sør-Kinahavet) og dette må fjernes før gassen kan selges (gassen må ha < 2,5%). I avisene skrives det ofte om C 2 -frie gasskraftverk", hvilket er meningsløst. Det som menes er gasskraftverk som ikke slipper ut C 2 til atmosfæren, men som deponerer C 2 på annen måte. Spørsmålet er hvordan dette kan gjøres økonomisk. Derfor legges det i dag stor vekt på å finne slike løsninger, og det bevilges flere titalls millioner dollar til dette arbeidet i USA 18. gså Norge gir millioner til forskning om C 2 -fri gasskraft. 19 (NFR gir 30 millioner over tre år.). avet har alltid vært og er fremdeles det store reservoaret for karbondioksid. Men, bare ca. halvparten av den C 2 som i dag slippes ut i atmosfæren mener en blir absorbert av havet 20. Derfor har noen foreslått å gjødsle havet med jern for å øke algeveksten og dermed øke opptaket av C 2. Med tanke på at en ikke vet noe om hvilke ringvirkninger en slik gjødsling vil få 21, og med de erfaringer vi allerede har med ukontrollert algevekst, innebærer en slik metode antageligvis vesentlig større økologiske faremomenter enn C 2 i atmosfæren. En annen metode går ut på å pumpe C 2 gass ned på store havdyp der trykket er stort nok til å føre gassen over i fast eller superkritisk tilstand. Slik håper en på en lagring som kan være stabil i hundrevis eller tusenvis av år 22. På Sleipner feltet injiseres hvert år tonn C 2 i sandstenslag 1000 meter under havoverflaten. 23 er finnes nå ca 4 millioner tonn C 2 i en gigantisk boble med C 2 i superkritisk tilstand. (Deponeringen startet i 1996.) Likevel, så lenge det ikke er snakk om en 14 Aftenposten 20/4 15 TE TIMES. Tirsdag 20/ New Sci. 06 May Aftenposten 11/ C&EN (2000)18,66 19 Aftenposten 24/ NATURE (2001) vol 410, New Sci. 249, C&EN sept. 18, Nature. 411, Karbondioksid 8

9 absolutt sikker og permanent lagring vil slik deponering representere en permanent trussel ved jordskjelv, bevegelser i jordmassen eller endringer i havstrømmer (se Lake Nyos). m den C 2 -mengden som nå finnes på Sleipnerfeltet skulle komme til overflaten representerer den en gassboble på 2,24 km 3 som kan dekke 22,4 km 2 i en høyde på 100 meter! Siden vi vanskelig kan leve i en atmosfære der C 2 -innholdet er over 10 % vil en slik boble kvele alt liv i et område på over 200 km 2. I debatten om mulige farer ved C 2 -økningen i atmosfæren overses ofte en trussel som er langt større og umiddelbart mer faretruende, nemlig befolkningsøkningen. Fra 1900 med 1,6 milliarder mennesker regnes det med 9 milliarder i Samtidig øker energiforbruket per capita, og menneskets påvirkning på økosystemet øker eksponensielt. Behovet for mat vil føre til ensidig drift av jord og økning i bruk av kunstgjødsel. I 2050 vil tilførselen av nitrogengjødsel ha økt med 270 % og for fosfor med 240 %. Behovet for vann til vanning vil øke med 190 % (perioden ) Spredningen av pesticider vil øke med 270 % i forhold til dagens bruk. Innvirkningen på biomangfoldet av alt dette vil være uten sidestykke. 24 Det er mennesker det er for mye av, ikke C 2. Mars 2002, Arvid Mostad 24 Ecology & Evolution issue 109. Karbondioksid 9