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 meter 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, moleculair, 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 O₂ en

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.