Kaikki mitä olet halunnut tietää hiilidioksidista – ja vähän enemmänkin
Hiilidioksidi on aikamme suuria puheenaiheita, ja syystä. Mutta mitä se on ja mihin kaikkeen sitä voi käyttää nyt ja tulevaisuudessa?
Vedät syvään henkeä ja virkistyt heti. Tiedätkö, mitä elimistössäsi silloin tapahtuu?
Keuhkosi puskevat verenkierron kautta soluillesi happea, jota ne tarvitsevat energiantuotantoon. Vastineeksi solut luovuttavat hiilidioksidia – hajutonta ja väritöntä kaasua. Se poistuu elimistöstäsi uloshengityksessä.
Hiilidioksidi muodostuu yhdestä hiiliatomista ja kahdesta happiatomista. Hiilidioksidin löytäjänä on pidetty flaamilaista kemistiä Jan Baptist van Helmontia (1577–1644). Hän päätteli, että osan puuhiilestä täytyi haihtua palaessaan kaasuksi ilmaan, koska tuhka on kevyempää kuin puu. Ranskalainen kemisti Antoine Laurent Lavoisier puolestaan selvitti 1770-luvulla, mitä palaminen on ja osoitti, että hiilidioksidi on hiilen ja hapen yhdiste.
Sen jälkeen ihminen on keksinyt monta fiksua tapaa hyödyntää hiilidioksidia.
Hiilidioksidi suojaa elintarvikkeita
Hiilidioksidi toimii elintarvikepakkauksissa suojakaasuna. Se ehkäisee bakteerien kasvua, parantaa säilyvyyttä ja suojaa tuotteita rikkoutumiselta. Esimerkiksi perunalastut rikkoutuisivat ilman suojakaasun pullistamaa pussia.
Veteen liuotettuna hiilidioksidi muodostaa hiilihappoa, joka saa virvoitusjuoman maistumaan viileältä ja virkistävältä ja parantaa juoman säilyvyyttä.
Nestemäisestä hiilidioksidista valmistettava hiilihappojää pitää jäätelöt ja juomat tarjoilukylminä kesäjuhlissa. Sulaessaan hiilihappojää höyrystyy, ja siitä saa näyttävän savuefektin erilaisiin esityksiin. Lihateollisuudessa hiilihappojäätä käytetään kylmäaineena ja lääketeollisuudessa kudosten pakastamiseen.
Hiilidioksidi sopii erinomaisesti palavien nesteiden, kuten bensiinin, öljyn ja rasvan sekä sähköpalojen sammuttamiseen. Se syrjäyttää ja laimentaa ilman hapen palavan kohteen ympäriltä, mikä tukahduttaa palon.
Kun vatsaontelossa pitää tehdä tähystysleikkaus, se täytetään hiilidioksidilla näkyvyyden parantamiseksi.
Hiilidioksidi on elintärkeä maapallolle
Normaalioloissa hiilidioksidi on elintärkeä osa maapallon suotuisten elinolosuhteiden ylläpitomekanismia: Yhdessä muiden kasvihuonekaasujen kanssa se estää maanpinnan lämpösäteilyn karkaamisen avaruuteen. Ilman kasvihuonekaasuja maapallon pinta olisi arviolta 33 astetta kylmempi.
Luonnossa hiilidioksidia vapautuu ilmakehään orgaanisten aineiden palamisen ja mätänemisen seurauksena sekä kasvisolujen ja eliöiden hengityksestä. Myös esimerkiksi tulivuorten purkaukset, kuumat lähteet ja geysirit vapauttavat hiilidioksidia. Kasvit ja meret puolestaan sitovat eli poistavat hiilidioksidia ilmakehästä.
Hiilen nopeana kiertona tunnettua ilmiötä eli kasvien yhteyttämistä on kiittäminen koko maapallon hengissä pysymisestä. Kasvit ja sinibakteerit sitovat ilmakehästä hiilidioksidia, ja yhdessä veden ja auringon säteilyenergian kanssa ne tuottavat siitä hiilihydraatteja sekä happea. Jos yhteyttäminen lakkaisi, maapallolta loppuisi happi kymmenessä tuhannessa vuodessa, ja planeettamme muuttuisi elinkelvottomaksi.
Hiilen hitaasta kierrosta puhutaan, kun tarkoitetaan hiilidioksidin liukenemista vesistöihin. Vedessä hiilidioksidi muuttuu karbonaatiksi, joka on vesieliöiden ja -kasvien ravintoa. Vesieliöiden ja -kasvien kuollessa ja maatuessa karbonaatit siirtyvät maa- ja kallioperään, jossa ne muodostavat kerrostumia. Hiiltä kulkeutuu maaperään myös maatuneista maaeläimistä ja -kasveista.
Näistä jäännöksistä on kehittynyt miljoonien vuosien kuluessa maan kuoren sisään kivihiiltä, maakaasua, öljyä ja turvetta eli fossiilisia aineita.
Teollistuminen lisäsi fossiilisten aineiden käyttöä
Hiilidioksidista on tullut ongelma, koska ihminen tuottaa sitä toiminnallaan enemmän kuin hiilinielut, kuten meret, metsät ja kasvit, pystyvät sitomaan. Suurin syy on fossiilisten aineiden polttaminen, joka alkoi teollisen vallankumouksen myötä 1700-luvun lopun Britanniassa. Samalla otettiin ensiaskeleet kohti nykyistä hyvinvointiyhteiskuntaa.
Ensimmäiseksi ihminen valjasti käyttöönsä kivihiilen. Sen polttaminen mahdollisti tuotantotehon kasvun, mikä johti ennen pitkää elintason nousuun ensin Britanniassa, sitten muualla Euroopassa ja maailmassa. Hiiltä käytettiin tuolloin myös polttoaineena liikenteessä höyrylaivoissa ja -vetureissa. Teollistuminen veti väestöä teollisuuslaitosten läheisyyteen, ja kaupungistuminen alkoi. Asuntojen määrä kasvoi vauhdilla, samoin kivihiilen käyttö asuntojen lämmitykseen.
Öljykausi käynnistyi Yhdysvalloissa 1900-luvun alussa, jolloin polttomoottoreiden määrä ja öljyn kulutus lähtivät kovaan kasvuun. Halpa öljy toi työpaikkoja, mikä kiihdytti teollista vallankumousta, väestönkasvua ja elintason nousua. Erityisesti autoteollisuus kukoisti. Työvoima siirtyi maataloudesta teollisuuteen ja teollisuudesta toimistotyöhön.
Öljyn kultakausi koitti toisen maailmansodan jälkeen. Joka vuosi löydettiin valtavasti uusia öljylähteitä ja öljyntuotanto kasvoi rajoituksetta. Halpa energia auttoi parantamaan työn tuottavuutta, joka kohosi moninkertaiseksi 1900-luvulla länsimaissa. Öljyä tuottavien maiden taloudet ovat kasvaneet jättiharppauksin, ja niiden kanssa ulkomaankauppaa käyvien maiden taloudet siinä sivussa. Sosiaalisia järjestelmiä on luotu talouden kasvuodotusten varaan. Hyvinvointivaltiot palveluineen näkivät päivän valon. Talous kuumeni mutta niin lämpeni ilmakehäkin.
Suomesta hiilineutraali vuonna 2035
Suuri osa maailman maista on nyt solminut Pariisin ilmastosopimuksen, jolla pyritään pysäyttämään ilmakehän lämpeneminen. Sopimuksen tavoitteena on, että maapallon keskilämpötilan nousu saataisiin pidetyksi alle 1,5 asteessa verrattuna 1700–1800-luvun vaihteeseen päättyneeseen esiteolliseen aikaan.
Suomen hallitus on asettanut tavoitteeksi, että Suomi on hiilineutraali vuonna 2035.
”Siinä hiilen sitoutuminen ja vapautuminen ovat tasapainossa. Tällöin ilmakehän hiilidioksidipitoisuus ei mitattavan prosessin tai alueen osalta kasva”, kertoo ryhmäpäällikkö Sampo Soimakallio Suomen ympäristökeskuksesta.
Merkittävässä asemassa päästöjen vähentämisessä ovat liikenteen, maa- ja metsätalouden, teollisuuden sekä energiatoimialan ratkaisut.
”Energiantuotannolla ja ylipäätään teollisuudella on merkittävä rooli päästöjen vähentämisessä, koska ne ovat isoja hiilidioksidipäästäjiä”, sanoo Helenin vastuullisuudesta ja yhteiskuntasuhteista vastaava johtaja Maiju Westergren.
Helenin tavoite on sama kuin Suomen hallituksen: olla hiilineutraali vuonna 2030.
”Haluamme olla aktiivinen toimija ja edelläkävijä. Tavoitteemme on kova eurooppalaisessa ja globaalissa mittakaavassa”, Westergren sanoo.
”Olemassa olevat päästöttömät teknologiat kehittyvät tehokkaammiksi, ja niillä tuotetun energian hinta laskee. Uutta, päästötöntä teknologiaa kehitetään jatkuvasti.”
Päästöjen vähentämisen lisäksi hiilineutraaliksi pääseminen edellyttää kompensointia. Se voi tarkoittaa esimerkiksi metsittämistä sellaisilla alueilla, joilla ei muuten kasvaisi metsää, tai hiilidioksidin sitomista johonkin uuteen, pysyvään tuotteeseen.
Uusi teknologia auttaa sitomaan hiilidioksidia
Jotta Pariisin ilmastosopimuksen asettamassa 1,5 asteen lämpenemisrajassa pysyttäisiin, koko maailman pitäisi olla hiilineutraali vuoteen 2050 mennessä, Sampo Soimakallio toteaa.
”Sen jälkeen pitää päästä globaalisti hiilinegatiiviseen tilaan, jossa nielut ovat päästöjä suuremmat”, Soimakallio sanoo.
”Periaatteellisia vaihtoehtoja kaksi: vähentää päästöjä tai kasvattaa nieluja. Käytännössä ensisijaista olisi vähentää päästöt mahdollisimman lähelle nollaa ja samalla kasvattaa nieluja, jotka olisivat vähintään yhtä suuret kuin jäljelle jäävät päästöt.”
”Tavoitteen saavuttamiseksi pitäisi onnistua kaikilla yhteiskunnan osa-alueilla, erityisesti poliittisella tasolla ja teknologisessa kehityksessä”, Soimakallio sanoo.
Uusia teknologioita kehitellään koko ajan, ja kenties jo lähitulevaisuudessa näemme päivän, jolloin hiilidioksidia poistetaan ilmakehästä runsaastikin ottamalla sitä hyötykäyttöön ruoka- tai polttoaineeksi tai sijoittamalla loppuvarastoon maan uumeniin.
Artikkelia muokattu 14.1.2022. Päivitetty Helenin hiilineutraaliustavoite vuodesta 2035 vuoteen 2030.