Sólin Sólin Rís 05:37 • sest 21:18 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 09:36 • Sest 06:10 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:13 • Síðdegis: 24:53 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:58 • Síðdegis: 18:18 í Reykjavík

Hvað er kolefnisbinding?

Þröstur Eysteinsson

Með hugtakinu kolefnisbinding er einfaldlega átt við það þegar kolefni (C) í andrúmsloftinu binst til lengri tíma, til dæmis gróðri eða jarðvegi.

Líf er sú birtingarmynd kolefnis sem við höfum hvað mestan áhuga á, enda erum við lífverur. Þó er mun meira kolefni í efnasamböndum utan lífríkisins, til dæmis í koltvísýringi (CO2) og metani (CH4) sem eru gastegundir, eða í kalksteini eða silfurbergi (CaCO3) sem er grjót. Ekki er síður mikið kolefni í hafinu, til dæmis í formi uppleysts CO2, í skeljum dýra og í seti.

Þegar talað er um kolefnisforða er átt við að kolefni finnist í mismunandi formi, í mismiklu magni og á mismunandi stöðum. Koltvísýringur og metan mynda aðalkolefnisforða andrúmsloftsins. Kolefnisforðar á yfirborði jarðar eru einkum í lifandi og dauðum lífverum og í jarðvegi og vatni í margs konar efnasamböndum. Neðanjarðar eru stórir kolefnisforðar í kolum, olíu og jarðgasi sem er lífrænt kolefni úr fornum skógum eða seti. Stór hluti kalksteins í heiminum er einnig upprunninn í lífríkinu, úr skeljum í sjávarseti og fornum kóralrifjum.

Kolefni jarðar er að geymt í setlögum og steinum, hafinu, andrúmsloftinu og lífverum. Kolefni færist á milli þessara forða og er þá talað um kolefnishringrás.

Kolefni færist á milli þessara forða og er þá talað um kolefnishringrás. Ljóstillífun í laufblöðum plantna nýtir sér CO2 úr andrúmsloftinu og vatn neðan úr jarðveginum sem hráefni og sólarljós sem orkugjafa til að búa til sykrusameindina glúkósa (C6H12O6), sem er keðja kolefnisatóma með súrefnis- og vetnisatóm tengd við á ákveðinn hátt. Glúkósa nota síðan aðrar frumur plantnanna til að búa til aðrar kolefnissameindir, til dæmis til að mynda stoðvefi (við), forðanæringu (fjölsykrur og fituefni), amínósýrur (sem mynda prótín), kjarnsýrur (erfðaefni) og fleiri lífrænar sameindir. Þar með er búið að færa kolefni úr forða andrúmsloftsins í forða lífríkisins. Þar heldur það svo áfram að flæða. Sumt endar í jarðvegi þegar smárætur vaxa þar um og drepast síðan. Sumt færist yfir í dýr þegar þau éta plönturnar og svo önnur dýr sem éta þau. Við orkumyndun lífvera, sem er í raun hægur bruni á lífrænum kolefnissamböndum, losnar kolefni aftur út í forða andrúmsloftsins sem CO2. Það gerist einnig þegar líf endar og sveppir, bakteríur og aðrar rotverur taka til við niðurbrotsiðju sína.

Svipuðum tilfærslum er hægt að lýsa á milli annarra kolefnisforða en hér látum við duga að nefna eina. Það er sú tilfærsla sem á sér stað þegar maðurinn færir gamalt og vel geymt kolefni úr neðanjarðar kola- og olíuforðum, brennir það sem orkugjafa og úr verður CO2 sem bætist í forðann í andrúmsloftinu.

Allt eru þetta náttúrulegir ferlar. Á undanförnum 200 árum hefur athafnasemi mannsins hins vegar aukið hraða tilfærslna á kolefni á milli forða. Við það hafa sumir forðar minnkað en aðrir stækkað. Kola- og olíuforðinn í jarðlögum hefur verið fluttur upp í andrúmsloftið með milligöngu iðnaðar og farartækja. Stærsti forði kolefnis í lífi á landi, viður trjáa, hefur verið rýrður mjög verulega með skógareyðingu og það kolefni hefur sömuleiðis endað sem CO2 í andrúmsloftinu að mestu. Við ósjálfbæra akuryrkju, ofbeit búfjár og jarðvegsrof rýrnar kolefnisforði jarðvegs og endar einnig uppi í loftinu að mestu. Sömuleiðis færist kolefni úr kalksteini upp í andrúmsloftið við sementsvinnslu. Vandamálið er að allt hefur þetta verið á einn veg, einstefna upp í loftið.

Kolefnisbinding með skógrækt er ein þeirra leiða sem hægt er að fara til að binda CO2 úr andrúmsloftinu til langs tíma.

Uppsöfnun CO2 í andrúmsloftinu hefur verið mæld árlega síðan 1958. Á þeim áratugum sem liðnir eru síðan hefur magn þess aukist um þriðjung. Ekki nóg með það heldur hefur hert á aukningunni jafnt og þétt. Þetta er nú farið að hafa aðrar mælanlegar afleiðingar, einkum á hita, eins og hægt er að lesa um í svari við spurningunni Er loftslag á jörðinni að breytast og af hverju? Niðurstaðan er sú að aukið magn CO2 í andrúmsloftinu veldur hlýnun í neðri lögum þess. Afleiðingar þess eru bráðnun jökla, hækkandi sjávarborð og öfgakenndari breytileiki í veðri – þurrkar verða þurrari, stórrigningar verða stærri, stormar verða sterkari, hitabylgjur verða heitari og jafnvel kuldaköst kaldari. Ekki er síður alvarlegt að aukinn styrkur CO2 í andrúmsloftinu þýðir að meira af því leysist upp í hafinu og veldur þar súrnun í gegnum ákveðin efnahvörf. Það er aftur slæmt fyrir skeljamyndun svifdýra og kórala sem getur haft mjög neikvæð áhrif á allt lífríki sjávar. Það eru ekki síst slæmu fréttirnar fyrir okkur Íslendinga.

Til að stemma stigu við verstu afleiðingum aukningar CO2 í andrúmsloftinu er nauðsynlegt að gera tvennt: draga úr losun og efla leiðir til að snúa einstefnunni við, það er að draga CO2 niður úr andrúmsloftinu. Nærtækasta og skilvirkasta leiðin til þess er með skógrækt, að vernda þá skóga sem fyrir eru, rækta nýja og að auka vöxt þeirra. Þannig er að langstærstur hluti þess kolefnis sem tekinn er úr andrúmsloftinu með ljóstillífun fer í að byggja stoðvefi trjáa, en kolefni er um 40% af massa trjáviðar. Í bolum stórra trjáa er því kolefnisforði sem getur verið bundinn þar í marga áratugi eða aldir. Eftir því hvernig sá viður er síðan nýttur getur kolefnið í honum verið bundið mjög lengi í viðbót, til dæmis í byggingum.

Annar hluti kolefnisins endar í jarðveginum eins og fyrr sagði. Þar getur það verið bundið í aldir og árþúsundir svo fremi að ekki verði jarðvegsrof. Almennt gildir að gróður þar sem lífmassi eykst ár frá ári, eins og í vaxandi skógi, er einnig að skila kolefni til jarðvegarins og því meira eftir því sem vöxturinn er meiri.

Kolefnisbinding með skógrækt er tvímælalaust örugg og góð leið til að binda CO2 úr andrúmsloftinu til langs tíma. Það hlutverk skóga fer líka vel saman við annan ágóða skógræktar svo sem jarðvegsvernd, útivist og timburframleiðslu.

Myndir:


Þetta svar er fengið af vef Skógræktarinnar og birt með góðfúslegu leyfi.

Höfundur

Þröstur Eysteinsson

skógræktarstjóri

Útgáfudagur

5.1.2021

Spyrjandi

Gísli Ragnar Axelsson, Brynjar Jónson

Tilvísun

Þröstur Eysteinsson. „Hvað er kolefnisbinding?“ Vísindavefurinn, 5. janúar 2021. Sótt 20. apríl 2021. http://visindavefur.is/svar.php?id=47555.

Þröstur Eysteinsson. (2021, 5. janúar). Hvað er kolefnisbinding? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=47555

Þröstur Eysteinsson. „Hvað er kolefnisbinding?“ Vísindavefurinn. 5. jan. 2021. Vefsíða. 20. apr. 2021. <http://visindavefur.is/svar.php?id=47555>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað er kolefnisbinding?
Með hugtakinu kolefnisbinding er einfaldlega átt við það þegar kolefni (C) í andrúmsloftinu binst til lengri tíma, til dæmis gróðri eða jarðvegi.

Líf er sú birtingarmynd kolefnis sem við höfum hvað mestan áhuga á, enda erum við lífverur. Þó er mun meira kolefni í efnasamböndum utan lífríkisins, til dæmis í koltvísýringi (CO2) og metani (CH4) sem eru gastegundir, eða í kalksteini eða silfurbergi (CaCO3) sem er grjót. Ekki er síður mikið kolefni í hafinu, til dæmis í formi uppleysts CO2, í skeljum dýra og í seti.

Þegar talað er um kolefnisforða er átt við að kolefni finnist í mismunandi formi, í mismiklu magni og á mismunandi stöðum. Koltvísýringur og metan mynda aðalkolefnisforða andrúmsloftsins. Kolefnisforðar á yfirborði jarðar eru einkum í lifandi og dauðum lífverum og í jarðvegi og vatni í margs konar efnasamböndum. Neðanjarðar eru stórir kolefnisforðar í kolum, olíu og jarðgasi sem er lífrænt kolefni úr fornum skógum eða seti. Stór hluti kalksteins í heiminum er einnig upprunninn í lífríkinu, úr skeljum í sjávarseti og fornum kóralrifjum.

Kolefni jarðar er að geymt í setlögum og steinum, hafinu, andrúmsloftinu og lífverum. Kolefni færist á milli þessara forða og er þá talað um kolefnishringrás.

Kolefni færist á milli þessara forða og er þá talað um kolefnishringrás. Ljóstillífun í laufblöðum plantna nýtir sér CO2 úr andrúmsloftinu og vatn neðan úr jarðveginum sem hráefni og sólarljós sem orkugjafa til að búa til sykrusameindina glúkósa (C6H12O6), sem er keðja kolefnisatóma með súrefnis- og vetnisatóm tengd við á ákveðinn hátt. Glúkósa nota síðan aðrar frumur plantnanna til að búa til aðrar kolefnissameindir, til dæmis til að mynda stoðvefi (við), forðanæringu (fjölsykrur og fituefni), amínósýrur (sem mynda prótín), kjarnsýrur (erfðaefni) og fleiri lífrænar sameindir. Þar með er búið að færa kolefni úr forða andrúmsloftsins í forða lífríkisins. Þar heldur það svo áfram að flæða. Sumt endar í jarðvegi þegar smárætur vaxa þar um og drepast síðan. Sumt færist yfir í dýr þegar þau éta plönturnar og svo önnur dýr sem éta þau. Við orkumyndun lífvera, sem er í raun hægur bruni á lífrænum kolefnissamböndum, losnar kolefni aftur út í forða andrúmsloftsins sem CO2. Það gerist einnig þegar líf endar og sveppir, bakteríur og aðrar rotverur taka til við niðurbrotsiðju sína.

Svipuðum tilfærslum er hægt að lýsa á milli annarra kolefnisforða en hér látum við duga að nefna eina. Það er sú tilfærsla sem á sér stað þegar maðurinn færir gamalt og vel geymt kolefni úr neðanjarðar kola- og olíuforðum, brennir það sem orkugjafa og úr verður CO2 sem bætist í forðann í andrúmsloftinu.

Allt eru þetta náttúrulegir ferlar. Á undanförnum 200 árum hefur athafnasemi mannsins hins vegar aukið hraða tilfærslna á kolefni á milli forða. Við það hafa sumir forðar minnkað en aðrir stækkað. Kola- og olíuforðinn í jarðlögum hefur verið fluttur upp í andrúmsloftið með milligöngu iðnaðar og farartækja. Stærsti forði kolefnis í lífi á landi, viður trjáa, hefur verið rýrður mjög verulega með skógareyðingu og það kolefni hefur sömuleiðis endað sem CO2 í andrúmsloftinu að mestu. Við ósjálfbæra akuryrkju, ofbeit búfjár og jarðvegsrof rýrnar kolefnisforði jarðvegs og endar einnig uppi í loftinu að mestu. Sömuleiðis færist kolefni úr kalksteini upp í andrúmsloftið við sementsvinnslu. Vandamálið er að allt hefur þetta verið á einn veg, einstefna upp í loftið.

Kolefnisbinding með skógrækt er ein þeirra leiða sem hægt er að fara til að binda CO2 úr andrúmsloftinu til langs tíma.

Uppsöfnun CO2 í andrúmsloftinu hefur verið mæld árlega síðan 1958. Á þeim áratugum sem liðnir eru síðan hefur magn þess aukist um þriðjung. Ekki nóg með það heldur hefur hert á aukningunni jafnt og þétt. Þetta er nú farið að hafa aðrar mælanlegar afleiðingar, einkum á hita, eins og hægt er að lesa um í svari við spurningunni Er loftslag á jörðinni að breytast og af hverju? Niðurstaðan er sú að aukið magn CO2 í andrúmsloftinu veldur hlýnun í neðri lögum þess. Afleiðingar þess eru bráðnun jökla, hækkandi sjávarborð og öfgakenndari breytileiki í veðri – þurrkar verða þurrari, stórrigningar verða stærri, stormar verða sterkari, hitabylgjur verða heitari og jafnvel kuldaköst kaldari. Ekki er síður alvarlegt að aukinn styrkur CO2 í andrúmsloftinu þýðir að meira af því leysist upp í hafinu og veldur þar súrnun í gegnum ákveðin efnahvörf. Það er aftur slæmt fyrir skeljamyndun svifdýra og kórala sem getur haft mjög neikvæð áhrif á allt lífríki sjávar. Það eru ekki síst slæmu fréttirnar fyrir okkur Íslendinga.

Til að stemma stigu við verstu afleiðingum aukningar CO2 í andrúmsloftinu er nauðsynlegt að gera tvennt: draga úr losun og efla leiðir til að snúa einstefnunni við, það er að draga CO2 niður úr andrúmsloftinu. Nærtækasta og skilvirkasta leiðin til þess er með skógrækt, að vernda þá skóga sem fyrir eru, rækta nýja og að auka vöxt þeirra. Þannig er að langstærstur hluti þess kolefnis sem tekinn er úr andrúmsloftinu með ljóstillífun fer í að byggja stoðvefi trjáa, en kolefni er um 40% af massa trjáviðar. Í bolum stórra trjáa er því kolefnisforði sem getur verið bundinn þar í marga áratugi eða aldir. Eftir því hvernig sá viður er síðan nýttur getur kolefnið í honum verið bundið mjög lengi í viðbót, til dæmis í byggingum.

Annar hluti kolefnisins endar í jarðveginum eins og fyrr sagði. Þar getur það verið bundið í aldir og árþúsundir svo fremi að ekki verði jarðvegsrof. Almennt gildir að gróður þar sem lífmassi eykst ár frá ári, eins og í vaxandi skógi, er einnig að skila kolefni til jarðvegarins og því meira eftir því sem vöxturinn er meiri.

Kolefnisbinding með skógrækt er tvímælalaust örugg og góð leið til að binda CO2 úr andrúmsloftinu til langs tíma. Það hlutverk skóga fer líka vel saman við annan ágóða skógræktar svo sem jarðvegsvernd, útivist og timburframleiðslu.

Myndir:


Þetta svar er fengið af vef Skógræktarinnar og birt með góðfúslegu leyfi....