Aanbevolen post

Mijn politieke programma op 1 A4-tje

Als Geert het kan, kan ik het ook, dacht ik, dus: Samenleven is het alternatief voor ieder-voor-zich-met-het-recht-van-de-sterkste-als-ge...

14 februari 2019

CO2 toegevoegd sinds a.d 1800


Komt de CO2-toename in de atmosfeer overeen met het verstoken van fossiele brandstoffen sinds het begin van de industriële revolutie? Dat wilde ik wel eens weten. Als dat zo is dan is dat een aanwijzing voor een 'man-made' broeikaseffect. (Al is een aanwijzing niet per se een bewijs.)

Kan ik met middelbareschoolkennis tot een antwoord komen? "Run the numbers", reken maar mee:

Ik begin met een schatting te maken van hoeveel lucht er in de dampkring is.
Dat kun jij ook. 
We weten dat de luchtdruk op zeeniveau rond de 1013 HPa (hectoNewton/m2) schommelt. Dat betekent dat op elke vierkante meter een kolom lucht drukt met een gewicht van 101300 Newton.
Op alle 510 miljoen×miljoen = 510×1012 vierkante meters van de aardbol. Dat is het totale gewicht van de aardatmosfeer.
Het gewicht van een massa is die massa vermenigvuldigd met de valversnelling 9,8 m/s2, dus de totale
luchtmassa×9,8 m/s2 = 101300×510×1012 N
dus
luchtmassa = 101300×510×1012N / 9,8 m/s2
= 5,264×1018 kg

Om van het gehalte van CO2 naar de totale hoeveelheid CO2 in de atmosfeer te komen moeten we niet de massa in kg hebben maar in kmol (kilomol).
Lucht bestaat voor 79% uit stikstof (N2) 20% zuurstof (O2) en nog een procent met allerlei andere gassen.
Uit de middelbareschool BiNaS tabellen kun je halen dat
28 kg N2 gelijk staat aan 1 kmol N2 
32 kg O2 gelijk staat aan 1 kmol Oen
44 kg CO2 staat gelijk aan 1 kmol CO2

Je kunt daarmee uitrekenen dat 
0,99 kmol lucht = 0,79×28 + 0,20×32 = 28,8 kg
en dus, als we die laatste procent voor lief nemen, dat
alle lucht in de atmosfeer = 5,264×1018 kg / 28,8 kg/kmol =
1,828×1017 kmol


Aan het begin van de Industriële Revolutie, rond het jaar 1800, was het CO2-gehalte in de lucht 280 ppm (parts per million),
in het jaar 2016 was dat 400 ppm
Dat is dus een toename aan CO2 van 120 ppm.

120 ppm = 120×10-6
120 ppm van alle lucht in de atmosfeer is
120×10-6 × 1,828×1017 kmol =
2,193×1013 kmol. Dat is de toename aan CO2 in de atmosfeer
oftewel
2,193×1013 kmol × 44 kg/kmol =
een toename aan CO2 van 9,651×1014 kg =
965 Gton CO2


Is het plausibel dat menselijk gebruik van fossiele brandstoffen tot een CO2 toename in de atmosfeer heeft geleid van 965 Gton?

965 Gton in 216 jaar is gemiddeld 4,468 Gton/j.
Als we dat eens grijpbaar maken: 
per hedendaagse wereldbewoner is dat 
4,468 / 7 = 0,638 ton per persoon per jaar = 
638 kg CO2 pppj

Hoeveel benzine zou je daarvoor moeten verbranden?
Neem voor benzine octaan: C8H18
1 kmol octaan heeft massa 8×12 + 18 = 114 kg.
Dat verbrandt tot CO2 als in:
C8H18 + 12 O2 ➔ 9 H2O + 8 CO2
Dus
1 kmol octaan levert bij verbranding 8 kmol CO2 op, oftewel
114 kg octaan levert bij verbranding 8×44 = 352 kg CO2 op.

638 × 114/352 = 203,4 kg octaan equivalent pppj
= 0,557 kg per persoon per dag (pppd)
en dat komt overeen met 0,8 L octaan pppd
want de soortelijke massa is ongeveer 0,7 kg/L.

Er waren weliswaar lang geen geen 7 miljard mensen alle afgelopen 216 jaar; het begon met 1/4 tot 1/3 ervan. Aan de andere kant wordt voor de 0,8 miljard hedendaagse westerlingen het (energetisch) equivalent van 0,8 L octaan iedere 100 minuten minuten verstookt, 15 x zoveel.

Het is een ruwe schatting, maar de uitkomsten liggen in de zelfde orde van grootte. Mij dunkt daarom 
dat het plausibel is dat er sinds 1800 evenveel CO2 in de atmosfeer is bijgekomen als dat er door verbranding van fossiele koolwaterstoffen aan afgegeven is.


1 opmerking:

Greald zei

https://twitter.com/tsrandall/status/1128112891935305728

This @exxonmobile chart from 1982 predicted that in 2019 our atmospheric CO2 level would reach about 415 parts per million, raising the global temperature roughly 0.9 degrees C.

Update: The world crossed the 415 ppm threshold this week and broke 0.9 degrees C in 2017