Wat is koolstofdioxide?

CO2 staat in een kwaad daglicht. Koolstofdioxide is immers de stof die voor de opwarming van de aarde zorgt. Er staat zelfs een prijs op het uitstoten ervan. Maar wat is koolstofdioxide eigenlijk?

Koolstofdioxide. In de scheikundige notatie: CO2. Het komt in ons vakgebied vaak voorbij. We installeren warmtepompen en zonnepanelen om minder CO2 uit te stoten in de atmosfeer. Want het zogeheten broeikasgas is de oorzaak van de mondiale klimaatverandering. Door de te grote concentratie koolstofdioxide in de atmosfeer kan de aarde zijn warmte niet uitstralen waardoor die in de atmosfeer blijft. Opwarming is het gevolg.

Koolstofdioxide als indicator luchtkwaliteit

Maar we kennen koolstofdioxide ook als indicator voor de luchtkwaliteit in de ruimten waar we wonen, werken en sporten. Want als er te veel van dit gas gemeten wordt, is dat een indicator dat de betreffende ruimte niet voldoende ververst wordt. We hebben er zelfs concrete richtwaarden voor opgesteld. Die worden momenteel – op bijvoorbeeld scholen – met koolstofdioxidemeters goed in de gaten gehouden, om de kans op besmettingen met het coronavirus te verlagen.

CO2 als koudemiddel

En verder gebruiken we koolstofdioxide in de w-installatietechniek als koudemiddel in onder meer warmtepompen en koelinstallaties. Koudemiddelen worden gebruikt als medium voor het transport van warmte. Koolstofdioxide (R744) is net als bijvoorbeeld ammoniak (R717) een natuurlijk koudemiddel. Maar in tegenstelling tot ammoniak is CO2 niet giftig. Daarnaast is het niet brandbaar en ook niet explosief. CO2 kan als koudemiddel veilig worden gebruikt in publieke ruimtes, ook kleine, mits detectie, alarmering en ventilatie worden toegepast.

Chemische samenstelling koolstofdioxide

Koolstofdioxide (CO2) bestaat uit een centraal koolstofatoom (C) waaraan twee zuurstofatomen (O) zijn gebonden. Koolstofdioxide vormt opgelost in water koolzuurgas (H2CO3), dat veel wordt gebruikt in frisdranken. En planten gebruiken koolstofdioxide bij de fotosynthese. Bij deze chemische reactie worden water (H2O) en koolstofdioxide (CO2) opgenomen en omgezet in glucose. Tevens komt er zuurstofgas (O2) vrij. Koolstofdioxide is gasvormig bij atmosferische druk (dat is de toestand waarin wij leven).

Bronnen van koolstofdioxide

Koolstofdioxide ontstaat bij de verbranding van stoffen die koolstof bevatten. Die zogeheten fossiele brandstoffen zijn ontstaan uit resten van plantaardig en dierlijk leven en over een periode van miljoenen jaren in de aardbodem opgeslagen. Naast de verbranding van fossiele brandstoffen, zoals aardolie, aardgas en steenkool, zijn er ook diverse natuurlijke processen waarbij CO2 vrijkomt. Denk aan bosbranden, actieve vulkanen en regenwouden waar verteringsprocessen plaatsvinden.

Personen als bron van C02

Ook mensen produceren koolstofdioxide. We ademen het gewoonweg uit. De CO2-concentratie in uitgeademde lucht bedraagt 4 procent. De productie door personen is evenredig met het metabolisme (stofwisseling, inspanningsniveau) van die personen. En het metabolisme is weer evenredig met het gewicht van personen. Voor kinderen is het metabolisme daardoor kleiner, maar kinderen hebben vaak een hoger inspanningsniveau. De uitgeademde lucht met CO2 vermengt zich volledig met de omgevingslucht.

CO2 als indicator voor luchtverversing

Om een indicatie te krijgen over de mate van luchtverversing gaat het om het verschil in concentratie ten opzichte van de buitenlucht. De mens verhoogt immers de concentratie in de lucht die van buiten naar binnen komt met koolstofdioxide uit de ademhaling. Het is daarom nauwkeuriger om zowel de concentratie binnen als buiten te meten. Maar bij metingen wordt doorgaans de totale concentratie vastgesteld en een aanname gemaakt voor de buitenconcentratie.

Buitenlucht

Die aanname voor de concentratie koolstofdioxide in de atmosfeer ligt meestal op 400 ppm. Dat zijn 400 moleculen CO2 op elke miljoen moleculen buitenlucht, ofwel een concentratie van 0,04 procent. In werkelijkheid lag de concentratie CO2 in januari 2022 al op 417,9 ppm. Door de massale verbranding van fossiele brandstoffen groeit de concentratie jaarlijks nog gestaag. Aan het begin van de industriële revolutie was de concentratie koolstofdioxide in de atmosfeer slechts 278 ppm. Buitenlucht bestaat verder voor ongeveer 78 procent uit stikstof (N), 21 procent zuurstof (O) en bijna 1% argon (Ar).

Grenswaarden CO2 concentraties

In onderstaande tabel uit het TNO-rapport ‘Ventilatie, achtergrond van de eisen’ uit 2011 worden enkele algemeen gehanteerde grenswaarden gegeven voor CO2-concentraties. De in deze tabel genoemde MAC-waarde betreft de maximale aanvaarde concentratie (maximum allowable concentration) van een stof, die bij inademing geen nadelige gevolgen zou hebben op de gezondheid van personen en hun nageslacht.

OmstandigheidCO2 concentratie (ppm)CO2 concentratie (%)
Buiten4000,04
Comfortgrens1.000 – 1.5000,1 – 0,15
MAC-waarde5.0000,5
Schuilkelders20.0002
Onderzeeboten30.0003
Dodelijk100.00010
Grenswaarden voor concentraties koolstofdioxide.

Dit vind je misschien ook interessant