Broeikaseffect

7.2

Werkstuk door een scholier
4e klas havo | 2670 woorden
29 oktober 2001
84 keer beoordeeld

7.2

84 keer beoordeeld

Taal

Nederlands

Vak

ANW

1. Algemeen:

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces. Hier is niets mis mee. Het zorgt ervoor dat de aarde niet te veel afkoelt. Zonder het natuurlijke broeikaseffect zou het op aarde gemiddeld 18 graden onder nul zijn. Nu is de gemiddelde temperatuur op aarde 15 graden boven nul. Door het broeikaseffect wordt de warmte op aarde dus vastgehouden. Zonder het broeikaseffect zou er op aarde geen leven mogelijk zijn. In de atmosfeer zweven allemaal broeikasgassen. Deze gassen laten de zonnestraling door, maar kaatsen de warmtestraling van de aarde terug. Dit lijkt op wat er in een broeikas gebeurt. Daarom heet dit proces ook het broeikaseffect.
Het probleem ontstaat, als het natuurlijke evenwicht verstoord wordt. Er komen dan teveel broeikasgassen in de lucht, waardoor er meer warmte wordt vastgehouden en de temperatuur op aarde stijgt. Dat heet het versterkte broeikaseffect. Het versterkte broeikaseffect wordt door de mens veroorzaakt. Sinds het begin van de industriële revolutie worden er steeds meer fossiele brandstoffen verbrand. Bij de verbranding komt er veel koolstofdioxide vrij. Koolstofdioxide is een broeikasgas. Als er meer fossiele brandstoffen worden verbrand, komt er dus meer koolstofdioxide in de lucht. En als er meer koolstofdioxide in de lucht zit, wordt er meer warmte vastgehouden en wordt het dus warmer op aarde. Als er geen maatregelen worden genomen, zal de hoeveelheid koolstofdioxide in de eerste helft van de 21e eeuw verdubbeld zijn vergeleken met de periode van de industriële revolutie. Om meer zekerheid te krijgen over het broeikaseffect, richtte de Verenigde Naties en de Wereld Meteorologische Organisatie in 1988 het Intergovernmental Panal on Climate Change (IPCC) op. In december 1995 werd door het IPCC wetenschappelijk aangetoond dat het klimaat is veranderd als gevolg van het versterkte broeikaseffect.
Het meest voorkomende broeikasgas dat bijdraagt aan het versterkte broeikaseffect is koolstofdioxide. Ongeveer 25% van de alle broeikasgassen bestaat uit koolstofdioxide. Aan de andere kant zijn CFK's ook heel belangrijke broeikasgassen. Ongeveer 7% van alle broeikasgassen bestaat uit CFK's. Dat is minder dan de hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht, maar 1 CFK-molekuul neemt duizenden malen zoveel warmtestraling op als een koolstofdioxide-molekuul. Je kunt dus koolstofdioxide het belangrijkste broeikasgas noemen dat bijdraagt aan het versterkte broeikaseffect, omdat het grootste deel van die broeikasgassen uit koolstofdioxide bestaat. Je kunt ook zeggen dat CFK's de belangrijkste, onnatuurlijke broeikasgassen zijn, omdat CFK-molekulen veel meer warmte vasthouden dan koolstofdioxide-molekulen.

2. Het broeikaseffect in Nederland:

Ons land heeft sinds 1988 te maken gehad met uitzonderlijk warm weer. De warmte is het gevolg van abnormale luchtstromingen die verband hielden met een versterking van het lagedrukgebied bij IJsland in de winter. Dat leidde tot hogere temperaturen en in samenhang daarmee in de winter tot meer neerslag met steeds vaker onweer. Zowel 's winters als 's zomers kwam de wind vaker uit de warme hoek.
Er is geen verband bekend tussen de grotere activiteit van de IJsland-depressie en het broeikaseffect. Hierdoor ontbreekt de wetenschappelijke basis om het abnormale weer in ons land van het afgelopen decennium aan het toegenomen broeikaseffect toe te schrijven. Anders is dat met de wereldwijde temperatuurstijging, die volgens onderzoekers van de Verenigde Naties waarschijnlijk wel voor een deel door de mens is veroorzaakt.
De temperatuurtoename in de wereld in deze eeuw, is veel kleiner dan de stijging van temperatuur die de afgelopen tien jaar in ons land is opgetreden. Sinds het begin van de eeuw is het wereldwijd gemiddeld een halve graad warmer geworden, terwijl het in ons land de laatste tien jaar ongeveer een graad warmer was. Toch verwacht het KNMI, dat de wereldwijde opwarming ten gevolge van het sterkere broeikaseffect, als die doorzet, over enkele decennia ook in het Nederlandse weer merkbaar wordt.
Uitgaande van de voorspellingen over veranderingen in het wereldklimaat, en op grond van de aanname dat de frequentie- verdeling van de windrichting in onze omgeving niet verandert, zal het in het jaar 2050 in ons land 0,5 tot 2ºC warmer zijn. De warmte zal dan merkbaar aanwezig zijn in ons weer, dat echter gekenmerkt blijft door wisselvalligheid. Een hittegolf zal iets zeldzaams blijven. De strengste winters zullen iets minder extreem koud worden en komen in het vroege voorjaar eerder ten einde.
Jaarlijks zal er 2 tot 5% meer neerslag vallen. De grootste toename wordt 's winters verwacht. In de zomer zal die verandering vooral tot uiting komen in zwaardere buien met een meer tropisch weer. De neerslagintensiteit van de zomerse buien neemt met zo'n 5 tot 20% toe. Het KNMI wijst er met nadruk op dat het geschetste toekomstbeeld slechts één van de mogelijkheden is. Het kan ook heel anders uitpakken. Naarmate de computermodellen, die het klimaat voorspellen, beter worden zal het toekomstbeeld steeds duidelijker worden.

3. Koolzuurgas:

Koolzuurgas (kooldioxide, CO2) is een volkomen onschuldig product, dat o.a. gebruikt wordt als brandblusmiddel: onder druk in vloeibare vorm bewaard, verandert het bij blootstelling aan de lucht in koolzuursneeuw (door snelle verdamping koelt het zo sterk af dat het bevriest). Wanneer het gebruikt wordt om biochemische materialen in te vriezen en te bewaren op -20° C wordt van droogijs gesproken. Meer algemeen bekend is dat het in water oplosbaar is, waarbij koolzuur gevormd wordt:
CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> 2H+ + CO3--
Onder druk kan er meer koolzuur oplossen, en wanneer die druk dan wegvalt komt het koolzuurgas vrij: de bubbels in je frisdrank. Dit gebeurt ook in de natuur, en daarbij wordt vaak een zout gevormd doordat het koolzuur-ion zich met Calcium verbindt: Calcium-carbonaat, oftewel kalk, CaCO3.
De bubbels in je bier bestaan ook uit koolzuurgas, maar die zijn op een heel andere manier ontstaan, namelijk door gisting. Een ander soort gist laat je brood rijzen, en weer een andere schimmel maakt de gaten in je kaas: allemaal koolzuurgas. Deze schimmels hebben een bepaald soort ademhaling, maar in feite ademen we allemaal koolzuurgas uit. Het is een gecontroleerde verbranding; uiteindelijk hetzelfde proces als wat, meer explosief, in een vuurtje gebeurt. Organische stoffen (koolhydraten oftewel koolwaterstoffen) worden afgebroken tot koolzuurgas en water, waarbij energie vrijkomt:
HCOH + O2 <=> CO2 + H2O + e
Wijst het pijltje naar rechts, dan hebben we het dus over verbranding of ademhaling. Maar het kan ook naar links wijzen, en dan hebben we het over fotosynthese of koolzuur-assimilatie. In dat geval worden dus koolhydraten, oftewel biomassa gevormd (de HCOH in deze formule staat voor een deel van een koolhydraat-molekuul).
Verstoord evenwicht: zoals je ziet zijn beide bovenstaande formules eenvoudig aan elkaar te koppelen, en kan je ze als een groot geheel beschouwen. Op wereldschaal kan je je voorstellen hoe een koolstof-atoom volgens bepaalde cycli van de ene fase in de andere overgaat, en dat er een bepaald evenwicht bereikt is wat betreft de hoeveelheden van elk van deze fasen (biomassa, koolzuurgas, kalk). Sinds de industriële revolutie is de mens echter aantoonbaar invloed uit gaan oefenen op dit evenwicht. Deze invloed houdt in dat de pijltjes in de formules meer richting de gasvormige fase zijn gaan wijzen.
De belangrijkste factor is de verbranding van fossiele brandstoffen zoals bijvoorbeeld steenkool, bruinkool, aardolie en aardgas. Deze verbindingen zijn de restanten van levende organismen van miljoenen jaren geleden. Zo vinden we in steenkool vaak afdrukken van varenplanten en andere planten; een overblijfsel van de oerwouden uit het Carboon-tijdperk. Na 300 miljoen jaar lang aan de koolstof-cyclus onttrokken te zijn geweest, wordt deze koolstof er nu in snel tempo weer aan toegevoegd, in de vorm van koolzuurgas. Tegelijkertijd wordt de weg naar absorptie versperd. Het zou enerzijds omgezet kunnen worden in biomassa, en de meeste biomassa zit in bossen, maar er is juist sprake van ontbossing. Anderzijds kan koolzuurgas in kalk omgezet worden, maar door milieuvervuiling, met name zure regen, wordt kalk juist opgelost.

4. De bossen en de oceanen:

De bossen: Van alle ecosystemen op aarde bevatten de bossen de hoogste concentratie aan biomassa. De tropische regenwouden staan samen met bepaalde naaldwouden aan de top met rond de 13 KgC/m²( kilogram koolstof per m²). Loofwouden in gematigde klimaten komen op ongeveer 9 KgC/m². Ter vergelijking: sawa's (rijst-terrassen) bevatten 3 KgC/m², en andere landbouw haalt met moeite de 1 KgC/m². Wanneer we het over biomassa hebben, dan hebben we het dus hoofdzakelijk over bossen.
Het beeld van de bossen als de "groene longen" van de aarde is dan ook niet helemaal correct. Door fotosynthese wordt wel degelijk koolzuurgas geabsorbeerd, maar er vindt net zoveel productie van koolzuurgas plaats bij de ademhaling van planten en dieren in datzelfde bos. Het regenwoud is een gesloten systeem. Wanneer koolzuur immers de overhand zou hebben, dan moet er aan de andere kant van de formule ook iets geproduceerd worden: biomassa. En de regenwouden breiden zich niet uit. Integendeel. Een natuurlijke reactie op een hoger gehalte aan koolzuurgas in de atmosfeer zou wel zijn dat het bos hier ook iets meer van opneemt, en dus de neiging heeft om harder te groeien (dit wordt CO2-bemesting genoemd), maar helaas gaat dit niet omdat mensen het niet kunnen laten om de bomen in de regenwouden te kappen. Op onderdelen zien we echter wel effect. In een land als de VS breiden de bossen zich uit, en men schat dat dit ongeveer 25% van haar industriële uitstoot aan kooldioxide compenseert.
Als er dan biomassa geproduceerd moet worden om koolzuurgas uit de atmosfeer te verwijderen, moeten we natuurlijk ook even naar de landbouw kijken. Een sawa levert immers biomassa op: rijst. De koolstof in elke rijstkorrel was vroeger koolzuurgas. Maar wij gaan die rijst opeten, en door vertering en ademhaling wordt hij dan net zo makkelijk weer opnieuw in exact dezelfde hoeveelheid koolzuurgas omgezet. Ook dit is een gesloten cirkel. Er wordt uiteindelijk geen koolzuurgas geneutraliseerd, maar er wordt in ieder geval ook geen extra koolzuurgas geproduceerd. Onder deze noemer valt ook een nieuw ontdekte energiebron: biomassa. Snoeihout uit de landbouw of van de plantsoenendienst, GFT-afval, of speciaal hiervoor gekweekt hout (energieteelt), het kan met moderne technologieën vergast worden, en dan gebruikt om een gasturbine aan te drijven. In Lelystad wil men zo'n warmtekrachtcentrale dit jaar (1999) in gebruik nemen. De koolzuurgas-uitstoot van zo'n electriciteits-centrale wordt dan weer geneutraliseerd bij de productie van de brandstof. In feite is het natuurlijk een heel oude energiebron mits het hout duurzaam geproduceerd is.
Behalve een opslagplaats, kan het bos dus ook een bron zijn van kooldioxide. En zoals dat gaat met bronnen, kunnen we ze op een gecontroleerde manier benutten, ofwel we kunnen ze in het wilde weg leeg laten lopen. Dat laatste heet in dit geval ontbossing. Net als alle andere vormen van roofbouw betekent ontbossing vermindering van biomassa, dus toename van koolzuurgas. Ontbossing gaat al vaak in de vorm van brand: in gecontroleerde vorm, om de grond met de as te bemesten, of een aangestoken dan wel 'wilde' bosbrand. Maar ook het hout dat werd afgevoerd, en niet als brandhout bestemd was, zal toch uiteindelijk zijn bestaan wel op de één of andere brandstapel beëindigen. Of gecomposteerd worden, hetgeen op termijn hetzelfde resultaat geeft. Ongeveer 25% van de kooldioxide-toename in de atmosfeer komt niet van fossiele brandstof, maar door de ontbossing. Het tegengaan van de (zinloze) vernietiging van onze tropische bossen kan dus een wezenlijke bijdrage leveren aan de bestrijding van het broeikaseffect.
De oceanen: Als al dit koolzuurgas in biomassa zou moeten worden omgezet, zouden we minstens 3x zoveel bos moeten hebben als nu. Maar er is behalve de atmosfeer en het bos nog een andere opslagplaats: de oceaan. Deze neemt momenteel ongeveer 2 GtC per jaar op. Dit is eenvoudig een gevolg van het verstoorde evenwicht: nu de koolzuurgas-concentratie in de lucht is toegenomen, neemt de oceaan hiervan een deel over. Dit betekent echter dat het oppervlaktewater gaat verzuren (door het koolzuur), hetgeen een rem op verdere opname zet. En vermenging met diepere lagen gaat erg traag; dat duurt honderden tot duizenden jaren. Men heeft berekend dat de oceanen op korte termijn slechts een kwart van onze kooldioxide-uitstoot kunnen absorberen. Daar komt nog bij dat de milieuvervuiling van tegenwoordig vaak ook het karakter van verzuring heeft (zure regen): kalk lost op, en zo worden nog meer carbonaten naar zee gespoeld. Normaal zouden koraalriffen kalk produceren, dus koolzuur binden, maar door vervuiling van veel kustwateren hebben de riffen sterk te lijden. In de oceanen gaat het dus niet zozeer om omzetting van koolzuur in biomassa (de hoeveelheid biomassa op land is veel groter), maar veel organismen in de oceaan, of beter gezegd mariene ecosystemen, zijn wel erg belangrijk omdat ze de koolzuur omzetten in kalk. Hoe effectief dit gebeurt bewijzen kalkgesteentes als krijtrotsen, mergel en marmer: die zijn allemaal ontstaan uit de gefossiliseerde skeletten van Coccolieten (bepaalde ééncelligen algen), koralen en/of schelpdieren.

5. ingrijpingen:

Volgens veel deskundige die zich bezig houden met het broeikaseffect is het probleem al te ver gevorderd om er een goede en duidelijke oplossing voor te maken en uit te voeren.
Wat er nog wel gedaan kan worden om er voor te zorgen dat er zo min mogelijk aantasting aan de ozon laag plaats vindt, is op verschillende manieren verbeteren van onze manier van leven.
Energie:
Alternatieve energiebronnen:
Om de strijd tegen het broeikaseffect te kunnen winnen moeten we andere energiebronnen, die minder of helemaal geen broeikasgassen uitstoten, aanboren. Bovendien is de voorraad fossiele brandstoffen niet oneindig, dus op den duur moeten er toch andere bronnen gezocht worden.
– Waterkracht: de praktijk blijkt dit de belangrijkste duurzame energiebron te zijn. Waterkracht voorziet voor ongeveer 6% aan de wereldwijde elektriciteitsvraag. De prijs is doorgaans ook veel lager dan bij andere energiebronnen.
- Windenergie: Deze energiebron kan ook als alternatief dienen. De moderne stoomopwekkende windturbines hebben een zeer snelle ontwikkeling doorgemaakt. Tot nu toe zijn windturbines nog eenderde te duur om te kunnen concurreren met de kolencentrales. Technische ontwikkelingen in de toekomst moeten de prijs kunnen drukken.
- Zonne-energie: Zonne-energie is vijf tot tien keer zo geconcentreerd als windenergie. De bron is uiteraard zeer goed toepasbaar in de tropen, maar ook op de hogere breedten mag het niet onderschat worden.
- Kernenergie: Bij kernenergie komt geen kooldioxide vrij. Het tempo waarin kerncentrales de plaats kunnen innemen van fossiele brandstofcentrales is echter te laag om de CO2-uitstoot doeltreffend te kunnen beperken. Voorbereiding en bouw van een kerncentrales duurt ongeveer vijf jaar. Aan kernenergie zitten ook grote risico’s verbonden. Sinds de ramp in Tsjernobyl is de bouw van nieuwe kerncentrales in vrijwel de hele wereld tot stilstand gekomen.
CFK:
Afgesproken is dat de Cfk’s wereldwijd zullen worden verboden, met ingang van 1996 zijn productie en gebruik van deze ozon aantasters in industrielanden verboden, ontwikkelingslanden hebben hierbij tien jaar uitstel gekregen. De industrie heeft haar hoop nu gevestigd op de zogenaamde ‘zachte’ Cfk’s ofwel HCFK’s, maar ook die zachte Cfk’s breken de ozonlaag af, alleen wat trager. Over de hele wereld wordt de ozonlaag aangetast, elk jaar wordt het weer een stuk dunner. Boven Antarctica is de afbraak zo groot dat we van een echt ‘gat in de ozonlaag ’ spreken. En dan te bedenken dat het ergste ons nog te wachten staat, want heel veel Cfk’s zijn nog onderweg naar de ozonlaag.

6. Conclusie:

Willen wij nog lang en gelukkig blijven leven, zoals ze in de sprookjes zeggen, dan moeten wij er wel voor zorgen dat we de stoffen die de ozonlaag aantasten zo veel mogelijk in dammen. Zonder ozonlaag houden wij ook niet veel meer over dan zouden we grote maatregelen moeten nemen terwijl we die toen (nu dus) ook hadden kunnen (en moeten) nemen. Voor een gezond leven op aarde moet die ene ozonlaag in tact blijven. Wat Greenpeace er nu tegen doet is al een groot deel van wat er moet gebeuren. Ze hebben alleen nog niet genoeg aandacht, gelden medestanders om een goede weerstand te bieden tegen de schadelijke stoffen. Greenpeace voeren acties uit tegen o.a. bedrijven die de schadelijke stoffen produceren of nodig hebben bij de productie van hun product. Ze doen dit na veel onderzoek van mensen van Greenpeace maar ook na rapporten van geleerden over de bestrijding van het broeikaseffect.