Koolstofkringloop: verschil tussen versies

 

Het uit de opslagplaatsen vrijkomende methaan kan onder zuurstofloze omstandigheden door [[chemotroof|chemotrofe]] organismen gebruikt worden:

Dit azijnzuur wordt in [[symbiose]] met ''[[Desulfosarcina]]'' gebruikt als energieleverancier:

Men schat dat door deze symbiose jaarlijks 300 miljoen ton methaan wordt omgezet, hetgeen meer is dan 80 % van de door de bacteriën in het sediment afgegeven methaan.

 

 

== Biosfeer ==

=== Chemische reacties en evenwichten ===

Tussen de verschillende vormen van anorganische koolstof bestaat een [[chemisch evenwicht]]: (De opgegeven procenten gelden voor de volgende omstandigheden: T = 10 °C, [[pH]] = 8, zoutgehalte 34,3 ‰, die bijvoorbeeld voor grote delen van de oceanen gelden.)

{\overrightarrow{\leftarrow}H_2CO_3 + 2H_2O \atop 0\%}

{\overrightarrow{\leftarrow}HCO_3^{-} + H_2O + H_3O^+ \atop 94\%}

</math>

Bij veranderingen van de omstandigheden en de concentraties verschuiven de evenwichten. Zo wordt bij een verhoging van de CO₂-concentratie in de aardatmosfeer het evenwicht naar rechts verschoven, de hydrosfeer neemt dan meer koolstofdioxide op en bij een globale opwarming naar links.

 

Metamorfose is de langdurige omzetting van vast gesteente door verhoogde druk en temperatuur: door [[subductie]] van [[sediment]]en van de zeebodem worden de druk en temperatuur verhoogd. Aan het grensvlak van kalk- en silicaatsedimenten ([[zand]]) vinden de volgende chemische omzettingen plaats:

* [[Calciet]] wordt omgezet in calciumsilicaat ([[wollastoniet]])

* [[Dolomiet]] wordt omgezet in [[speksteen]] respectievelijk [[talk (mineraal)|talk]]

Door [[tektoniek|tektonische]] veranderingen worden de gevormde silicaten naar de oppervlakte getransporteerd en zijn dan onderhevig aan [[verwering]].

 

Verwering van kalk- en silicaatgesteente onttrekt onder invloed van water CO₂ aan de aardatmosfeer. Het daarbij gevormde [[waterstofcarbonaat|koolzuur]] lost op in water en komt zo in de [[hydrosfeer]] terecht.

* ''[[Calciet]]verwering:'' (zie ook: [[karst (geografie)|karst]], [[doline]], [[grot]])

* ''[[Dolomiet]]verwering:''

* ''[[Silicaat]]verwering:''

Gebeurt de verwering van kalkgesteente door andere zuren, bijvoorbeeld door [[zwavelzuur]], dat ontstaat door oxidatie en reactie met water uit de door vulkanen uitgestoten [[zwaveldioxide]] of vrijkomt bij het verbranden van zwavelhoudende [[fossiele brandstof]]fen, dan komt de gevormde CO₂ in de aardatmosfeer terecht:

 

==== Vastlegging ====

Uit een verzadigde calciumcarbonaatoplossing slaat door verhoging van de [[pH]] [[calciet]] neer, waarbij CO₂ vrij komt:

Deze reactie wordt versterkt doordat [[autotroof|autotrofe]] organismen CO₂-verbruiken en zo de pH verhogen en door sterke verdamping van water. (zie ook: [[stalactiet]], [[stalagmiet]], [[sinter]]terrasse)

 

# Door tektonische veranderingen komen koralen, sedimentgesteente en silicaatgesteente aan de oppervlakte, waarna ze aan verwering onderhevig zijn.

[[Bestand:Geochem.svg|thumb|250px|Langlopende geochemische koolstofkringloop]]

|&nbsp; ||'''Proces''' ||'''Stromen ''' in GtC per jaar

|-

Hierbij gaat het om biochemische processen, die weliswaar in eerste instantie snel verlopen, maar gekoppeld zijn aan langlopende geologische processen. Daarbij wordt gesedimenteerd organisch materiaal onder [[anoxisch]]e (zonder zuurstof) omstandigheden niet meer volledig afgebroken. Slechts een klein deel wordt door [[anaeroob|anaerobe]] bacteriën in CO₂ omgezet. Door afdekking met verdere sedimentlagen en afzinken in grotere diepten wordt de druk en temperatuur verhoogd. Daardoor worden de van de lucht afgesloten organische bio-moleculen omgezet in [[kerogeen]] (onder andere [[koolwaterstof]] of [[steenkool]]).

* '''Aardolie''': Uit kerogeengesteente (aardoliemoedergesteente) kan door verdere omzetting aardolie ontstaan. Door migratie ontstaan aardoliebekkens. De oudste aardoliebekkens zijn vermoedelijk 3 miljard jaar oud. De meeste aardolie dateert van 500 tot 1000 miljoen jaar geleden. Het ontstond uit dode planten en dieren in laguneachtige, warme ondiepe zeeën. Door scheuren en spleten in het gesteente konden de gasvormige koolwaterstoffen, vooral [[methaan]] (CH₄), aan het aardoppervlak komen. In de zee konden bacteriën dit gas als energiebron benutten, waarbij zij het tot CO₂ oxideerden:

* '''Steenkool''': Steenkoollagen ontstonden in het [[Carboon (periode)|carboon]] ongeveer 350 tot 290 miljoen jaar geleden uit bosmoerassen. Wordt door tektonische werking de steenkool naar het aardoppervlak getransporteerd, dan kan ze door oxidatie door bacteriën omgezet worden in CO₂.

 

|&nbsp; ||Proces ||Stromen in Gt C per jaar

|-

[[Bestand:Biochem Dutch text.jpg|thumb|Kortlopende biochemische koolstofkringloop]]

 

|&nbsp; ||Proces ||Stromen in Gt C per jaar

|-

 

Ook bij de [[glas]]productie komt koolstofdioxide vrij. [[Natriumcarbonaat]] vormt met [[siliciumdioxide]] (zand) natriumsilicaat:

 

=== Schattingen van nieuwe opslagmogelijkheden van koolstof ===