Karbondioksid

CO₂-molekylet

Endringen av CO₂-konsentrasjonen (i deler per million) fra 1958 til 2009. Man ser både en stigende trend og årlige svingninger. Trenden er menneskeskapt, og utgjør for tiden en økning på 2,0 ppm per år. Svingningene skyldes at plantene forbruker mindre CO₂ om vinteren enn om sommeren.

Endringen av CO₂-konsentrasjonen i luften gjennom de siste 417 000 år. Den røde delen av kurven viser økningen som har skjedd etter ca. 1800, og som for en stor del skyldes menneskeskapte utslipp pga. bruk av fossilt brensel.

Årlige CO₂-utslipp fra 1800 til 2006 etter opphav (svart: kull, fiolett: olje, gul: gass, grå: resterende kilder, som f.eks. sementproduksjon). Mengden er angitt i milliarder tonn karbon.

Karbondioksid (foreldet og feilaktig også kalt kullsyre) er i kjemien en forbindelse hvor molekylene er satt sammen av ett karbon- og to oksygenatomer med kjemiske formel, CO₂. Karbondioksid forekommer naturlig i atmosfæren. Noen målinger viser til at den kan ha utgjordt 0,026 - 0,028 volumprosent av luften de siste 10.000 år før den industrielle revolusjon, men med store variasjoner tidligere i Jordens historie. Konsentrasjonen øker, og var i mai 2011 steget til 0,039 % (dvs. 394,35 ppm) i globalt gjennomsnitt.

Ved atmosfærens trykk kan karbondioksid kun eksistere i to faser: gass (når temperaturen er over −78,5 °C) og fast stoff (kalt tørris). Når fast karbondioksid oppvarmes, smelter det altså ikke, men går direkte over til gass, dvs. sublimerer.

Karbonsyre

Se også: Havforsuring

Når karbondioksid kommer i kontakt med vann, dannes det karbonsyre, også kjent som kullsyre, CO₂ (g) + H₂O ↔ H₂CO₃ (aq)

Partialtrykket av CO₂- avgjør om reaksjonen går i retning av karbonsyre eller i retning av fri CO₂-gass. Denne likevekten er kjent fra mineralvann, øl og champagne, hvor naturlig eller tilført CO₂ danner karbonsyre med vannet i flasken. Når korken fjernes forsvinner overtrykket av CO₂ og karbonsyren går gradvis over til CO₂.

Karbonsyre er en toprotisk syre med følgende to likevekter innstilt i vann:
H₂CO₃ + H₂O ↔ HCO₃^- + H₃O⁺
HCO₃^- + H₂O ↔ CO₃^2- + H₃O⁺

Biologisk betydning

Karbondioksid inngår i de to mest grunnleggende kjemiske reaksjonene i biologien: Fotosyntese og respirasjon (pusting). Menneskets pust består av rundt 4% CO_2. I fotosyntesen bruker plantene solenergien til å produsere druesukker og oksygen av karbondioksid og vann. Respirasjon er den motsatte reaksjonen: De fleste organismer vinner energi ved å forbrenne druesukker med oksygen, og produserer karbondioksid og vann som «avfallsstoffer».

For å vise dette kan man blåse med et sugerør ned i en beholder med destillert vann. Måler man deretter pH-verdien på vannet, vil denne verdien være lavere enn den var i utgangspunktet. Løsningen har altså blitt surere fordi det har blitt tilsatt CO₂.

Det er karbondioksidnivået i luften i lungene som styrer pustingen. Hvis det er mer CO₂ i luften enn det normale, vil man puste raskere. Ved 2 % CO₂ i innåndingsluften blir åndedrettet 50 % raskere enn normalt.

Karbondioksid blir tidvis omtalt som giftig. Sannsynligvis skyldes dette sammenblanding med karbonmonoksid, som er meget giftig.

Selv om karbondioksid ikke er giftig, vil et CO₂-nivå på rundt 10% være dødelig etter kort tid. Hvis man er i et område hvor det lekker CO₂, vil man omkomme av CO₂-overskudd lenge før man dør av oksygenmangel. Årsaken ligger i at når man puster inn luft med et betydelig innhold av CO₂, vil utskillingen av CO₂ fra lungene reduseres på gunn av at partialtrykksforskjellen mellom CO₂ i blodet og CO₂ i luften i lungealveolene bli mindre. Det blir da en opphopning av CO₂ i blodet. Blir denn opphopningen stor nok, vil man besvime og til slutt omkomme.

Miljøtrussel

Karbondioksid er en gass som dannes når man brenner fossile brensler slik som petroleum, kull, parafin og bensin, eller et hvilket som helst organisk materiale. Karbondioksidets andel i atmosfæren har økt med om lag en tredjedel fra begynnelsen av den industrielle revolusjon til i dag, men har variert noe. Det er indikasjoner på at dette skyldes menneskelig aktivitet. Ser man på hele Jordens historie, er nivåene i atmosfæren i dag likevel lave, med 380 ppm (parts per million). Det var langt høyere nivåer i tidligere tider, med ca 2300 ppm for 159 millioner siden og ca 6600 ppm for 518 millioner år siden.

Denne gassen bidrar til både økt næringsvekst og drivhuseffekt. Bidraget til sur nedbør er trolig minimal. Drivhuseffekten per molekyl er langt mindre enn for mange andre gasser, men ettersom konsentrasjonen i atmosfæren er relativt høy og levetiden er lang, er den likevel en viktig klimagass.

Kuldemedium

Karbondioksid har fått fornyet anvendelse som kuldemedium de siste årene, spesielt innenfor komfortkjøling blant annet i biler. Fordelen med dette mediet er at det gir kompakte og energieffektive anlegg, mens utfordringen ligger i at anleggene må kjøres transkritisk, noe som krever spesiell regulering. Ettersom karbondioksid ikke fremstilles spesielt for bruk som kuldemedium, regner en ikke tap av dette kuldemediet fra anlegg som et miljøproblem.

Se også

• CO₂-håndtering
• Drivhusgass
• Global oppvarming
• Kvotehandel

Eksterne lenker

• FN - liste over CO2-utslipp per land.
• EU - liste over CO2-utslipp per installasjon.