TO GO WITH AFP STORY BY Daniel Aronssohn (FILES) This picture taken on March 25, 2009 shows Greenpeace activists lighting up the mockup of a bomb labelled CO2 during a campaign in front of the Chancellery in Berlin. Environmental campaigners have taken aim at famous German car brands like Porsche, Audi and BMW, criticising their high CO2 emissions as well as Germany's tax system they say promotes gas guzzlers. AFP PHOTO DDP/MICHAEL GOTTSCHALK GERMANY OUT

Een gastbijdrage van André Bijkerk.

Ik ben soms wel eens actief op de sociale media waar uiteraard het klimaat vaak een rol speelt. In een discussie of CO2 goed of slecht zou zijn, plaatste ik een klein essay, dat in gesloten kring min of meer viraal ging en de ‘likes’ stroomden binnen, zo’n 100 na een dag. Misschien vanwege de laatste regel, de wel degelijk onderbouwde conclusie #3:

Curbing CO2 is the single most largest stupidity of mankind ever and for ever to come.

Ik had iets dergelijks ook al eens in het verre verleden geschreven, iets van begin negentiger jaren, als reactie op de verbijsterende constatering dat er ineens een klimaatoorlog was losgebarsten. Destijds waren er echter totaal geen oren naar. Misschien ligt dat nu anders. Ik zal het daarom maar eens vrij vertalen en een beetje opkloppen voor een beter begrip voor minder ingewijden. Daar gaat ie.

Diamanten, suiker, kalksteen, muizen, rozen, pepsi cola, marmer, kooldioxide en mensen hebben allemaal iets gemeen, het element koolstof. Het speelt een sleutelrol in hun atomaire bouwstenen, Het is de meest veelzijdige elementaire stof, waar je ongelofelijk veel verschillende dingen van kunt maken.

Koolstof op aarde gaat rond in kringlopen. Zo kan een koolstof atoom in beukenootje na te zijn opgepeuzeld door een eekhoorn worden uitgepoep waarna bacterien de rotzooi verder afbreken waarbij het koolstofatoom wordt gebonden aan zuurstof om kooldioxide te vormen. Dit molecuul kan dan worden gevangen door een blad van een broccoliplant waar het onder invloed van licht als bouwsteen wordt gebruikt (de fotosynthese) en zo kan het uiteindelijk op uw bord terecht komen.

Dit is zomaar een voorbeeld hoe grillig het pad kan verlopen van een koolstofatoom in de organische of levenscyclus, opbouw in planten door fotosynthese waarbij CO2 in organische verbindingen wordt omgezet, afbraak in stofwisseling en weer verval tot CO2. Om kort te gaan, omdat alles wat leeft, in belangrijke mate uit koolstof bestaat, is de totale hoeveelheid beschikbare koolstof bepalend voor de hoeveelheid leven, de totale biomassa.

Er is echter ook een anorganische of levenloze kringloop waarbij koolstof zich verbindt met calcium (Ca) tot Calciumcarbonaat of kalk, waarbij diverse soorten kalksteen zoals marmer ontstaan. In een vergelijkbaar proces produceren schelpdieren schelpen waarvan het hoofdbestanddeel eveneens calciumcarbonaat is. Nu is dat spul heel erg stabiel, kalksteen en schelpen kunnen miljarden jaren oud worden, en zijn dan dus niet beschikbaar om mee te doen in de organische koolstofkringloop. Het is dan ook lastig om die koolstof weer terug te krijgen maar daar zijn nu de vulkanen voor uitgevonden.

Onder zeer hoge temperaturen worden de calciumcarbonaten in het binnenste van de aarde terug gereduceerd tot CO2 en calcium oxides, ongeveer zoals in de cementfabrieken om daarna te worden uitgespuwd in vulkanische erupties. Vulkanen hebben dus een uiterst nuttige functie om de anorganische koolstofkringloop gaande te houden en de koolstof terug te leveren aan de biomassa. Ergo, geen vulkanen, geen vrije kooldioxide meer.

Ook zou men kunnen stellen dat de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer onder natuurlijke an-antropogene omstandigheden een maat is in de belans tussen vulkanisme en de koolstofcycli. Nu was die hoeveelheid in de laatste 30 miljoen jaar vrij stabiel in de orde van grootte van 300-400 ppm, na een periode waarin 1000 ppm meer normaal was.

André grafiek beerling
(Beerling en Royer 2011).

Het laatste miljoen jaar ligt echter anders, zoals blijkt uit de ijskernen van Antarctica, de CO2 concentratie daalt dan tot zo’n 180ppm gedurende de langere glaciale periodes om kortstondig te stijgen tot zo’n 280ppm gedurende de kortere Interglacialen in kringlopen van zo’n honderdduizend jaar; gemiddeld zo’n 210ppm. Pas recent is het besef ontstaan dat we die kringloop ook zien in de paleoflora. Gedurende de glaciale periodes met weinig CO2 zijn steppes dominant, gedurende de interglacialen met meer CO2 komen de bossen weer terug. Gewoon, omdat bomen meer CO2 nodig hebben dan gras. Zie bijvoorbeeld ook Cerling et al 1998.

Nu tonen Beerling en Royer 2011 een algemene trend naar beneden, wellicht tengevolge van teruglopend vulcanisme op geologische schalen van tientallen miljoenen jaren en de 180 ppm van de glaciale periodes is wel heel dichtbij de ondergrens van het leven. Gerhart en Ward 2010  tonen aan (fig 4 pag 680) dat beneden de 100-150 ppm de fotosynthese niet veel meer voorstelt; de planten kunnen dan vrijwel geen CO2 meer opnemen uit de atmosfeer en als gevolg daarvan verdwijnt de totale biomassa langzaam tot alleen woestijnen resten.  Hoelang nog moet het duren voordat de aarde in die regionen arriveert omdat het vulkanisme niet langer meer voldoende CO2 terugbrengt in de atmosfeer? Misschien moeten we rekening houden met niet meer dan enige miljoen jaren. Wie weet?

Dit natuurlijk verloop van CO2 in de atmosfeer, dat de totale biomassa reguleert, noopt tot een drietal conclusies:

1: De anorganische koolstofcyclus op aarde neigt ernaar om de beschikbare koolstof voor de totale biomassa te verwijderen. Vulkanisme is de natuurlijke motor om het CO2 niveau op peil te houden. Maar op dat vulkanisme kunnen we niet met zekerheid rekenen, in de komende miljoenen jaren kan de beschikbare koolstof te schaars worden voor de totale biomassa en de instandhouding van het leven zoals we dat nu kennen.

2: De mens doet zeer nuttig werk om met de verbranding van fossiele brandstof het werk van de vulkanen aan te vullen en door de terugwinning van koolstof uit de aardlagen om daarmee de totale hoeveelheid beschikbare koolstof te vergroten ten gunste van de totale biomassa.

3 – en ja hoor daar istie -. De gewenste beperking op CO2 uitstoot is de grootste blunder die de mensheid ooit heeft gemaakt, groter nog dan eventuele toekomstige blunders. Immers de restrictie van CO2 in het koolstofcyclusverkeer werkt de regeneratie van biomassa tegen. Dat is fundamenteel tegen alles wat leeft, de natuur, om haar de steeds schaarser wordende bouwstoffen te ontzeggen die zo hard nodig zijn.

Hier eindigde mijn oorspronkelijke essay, later bedacht ik nog een wat hoopvoller einde:

Wenken voor ontredderde wereldredders

Zolang we royaal fossiele brandstoffen kunnen opstoken, zal het goed gaan met de instandhouding van de biomassa, Geef de planten 600-1000 ppm CO2 en ze zijn helemaal happy. Ze draaien dan op volle toeren. Mocht die CO2 bron echter opdrogen in zoveel honderden of duizenden jaren, dan moeten we een alternatieve CO2 bron aanboren om het leven op aarde gaande te houden. We zullen dan gigantische bergen kalksteen en schelpen moeten opstoken om de organische koolstofkringloop draaiende te houden. Dat kost astronomische energiehoeveelheden die je alleen uit kernenergie kunt verkrijgen. Waar moet je dus voor demonstreren? Meer windmolens of meer thorium centrales?

Naschrift

1. Merk op dat je voor deze redenatie-trend moet kunnen putten uit basiskennis van natuurkunde, scheikunde (organisch en anorganisch), biologie en wiskunde. Vroeger kreeg je dat allemaal verplicht op de HBS-b. Welke atheneum-b-er had deze allemaal in zijn pakket?

2. Oorspronkelijk hier in een beknoptere vorm: besloten groep helaas:

Recently I posted this somewhere and for the first time no alarmist came around attempting to trash it:
Carbon dioxide, soda water, sugar, limestone, mice, roses, marble, all have one thing in common, the element carbon (C). It’s the most versatile element, because you can make a lot of very different things of it. Carbon goes around in a big carbon cycle. Green plants make sugars out of carbon dioxide, the very base of life. Eventually with the death of life, carbon returns to more simple forms like methane and carbon dioxide, completing the organic carbon cycle. But the bottom line is: carbon=life and CO2 is its major primary building block. Essentially this also means that the available amount of carbon in the biosphere determines the total amount of biomass
There is another cycle, the inorganic cycle. Carbon has a nasty habit to bind with calcium to form calcium (bi-) carbonates in marbles and limestone and calcium shells. This is a very stable compound which hardly dissolves and just forms rocks, mountains etc. This carbon would be lost for the organic carbon cycle of life and hence for the total biomass on earth, if it wasn’t for volcanoes. The high temperatures >1000 degrees Celsius dissect the carbonates back into CO2 and calcium oxides, adding CO2 again to the atmosphere, and useable for plants to grow again.
However in the late Cenozoic more and more carbon became trapped in the inorganic carbon cycle, leaving the atmosphere with less and less carbon. Maybe volcanic activity was decreasing gradually, suppressing the carbon return in the inorganic cycle. In the late Pleistocene a mere 180 ppm remained, hardly enough for many trees, causing steppes to dominate the landscape. But also 150 ppm is the limit of life. Below that, plants are unable to take in CO2 anymore and life on Earth was on the brink of disaster, if it wasn’t for a temporary carbon injections during stages which are known as interglacials. But how much longer would it last?
This leads to three important conclusions:
1: if there weren’t volcanoes, life would cease to exist on earth with all carbon being sequestered in limestones and shells eventually.
2: humans are doing a great job, bringing fossil fuel carbon, lost in the earth, back into the organic carbon cycle and thus prolonging the era in which life is possible on Earth.
3. Curbing CO2 is the single most largest stupidity of mankind ever and for ever to come.

Aldus André Bijkerk.

Voor mijn eerdere bijdragen over klimaat en aanverwante zaken zie hierhier, hier, hier en hier.