Inhoud
Dankzij de groeiende bezorgdheid over klimaatverandering (vaak "opwarming van de aarde" genoemd) en de taal die rond deze bezorgdheid is ontstaan, is het waarschijnlijk dat zoveel jongere mensen termen als "het broeikaseffect" en "broeikasgassen" hebben gehoord dan in een echte kas of weet wat zo'n structuur zelfs is.
Een goed onderhouden kas is een rustige en visueel aangename plek om te bezoeken of te werken, hoewel de omgeving misschien te warm en vochtig is voor sommige mensen. Bezorgdheid over broeikasgassen en hun effecten op het aardklimaat zijn echter allesbehalve aantrekkelijk, en bezorgdheid over de opwarming van de aarde wordt elk jaar zorgwekkender. Hoewel echte kassen niet verantwoordelijk zijn voor het effect dat hun naam draagt, zorgen de onderliggende principes voor een interessante studie van enkele fysieke basisprincipes.
Hoe werkt een kas?
Een kas wordt zo genoemd omdat het een structuur is die is bedoeld voor het kweken van planten, en de meeste planten zijn groen, althans gedeeltelijk. Natuurlijk kun je ook planten in je huis hebben, maar kassen zijn gebouwd om het "comfort" van planten te maximaliseren. Ter analogie kun je basketbal spelen op een asfalt oprit met behulp van een enkele geïmproviseerde hoepel, maar weinigen zouden beweren dat dit net zo nuttig is voor het verbeteren van je spel als een indoor, twee basketbalveld op een vlakke vloer.
Wat maakt een kas bijzonder? In de eerste plaats is het de hoeveelheid licht, de gecontroleerde temperatuur en de gemakkelijk gemanipuleerde hoeveelheid vocht die planten ontvangen. Sommige kassen zijn gewijd aan "gewassen" die niet worden gegeten en worden alleen decoratief of voor speciale gelegenheden, zoals bloemen, gebruikt. Anderen bevatten planten die aanleiding geven tot eetbare producten, zoals tomaten. Kassen hebben glazen plafonds, die zowel een hoge hoeveelheid licht toelaten als warmte vasthouden in de structuur. Wanneer de zon ondergaat, verdwijnt de hitte niet zo snel als buitenshuis, waardoor planten die koele nachten niet verdragen goed kunnen bloeien.
Vanuit fysisch oogpunt is wat een kas verwarmt hetzelfde als dat het interieur van een auto op een zonnige dag verwarmt. Infraroodlicht met een kortere golflengte komt de structuur binnen via het glas en nadat deze onzichtbare maar warme stralen rondspringen, worden ze elektromagnetische energie met een langere golflengte en blijven ze binnen en worden geabsorbeerd door hun omgeving. Deze omgeving, in een kas, omvat de groene oppervlakken van planten, die zonlicht gebruiken om fotosynthese te stimuleren, of de vorming van glucose (voedsel) voor energie.
Wat zijn broeikasgassen?
De belangrijkste broeikasgassen zijn koolstofdioxide, methaan, waterdamp en stikstofoxide. Deze gasmoleculen zijn losser verbonden dan de meeste moleculen, zodat wanneer warmte ze raakt, ze de neiging hebben te trillen. Deze vibrerende moleculen geven warmte af, waarvan een groot deel vervolgens wordt geabsorbeerd door naburige broeikasgasmoleculen. Deze cyclus houdt de lucht in de omgeving ongewoon warm.
Het grootste deel van de atmosfeer bestaat uit stikstof, dat meer dan driekwart van de atmosfeer uitmaakt, en zuurstof, die goed is voor ongeveer een vijfde. Beide gassen bevatten twee identieke atomen (N2 en o2). De bindingen die deze moleculen bij elkaar houden zijn strak en laten weinig trillingen toe, zodat ze warmte niet goed vasthouden en dus niet significant bijdragen aan broeikaseffecten.
Koolstofdioxide (CO2): Koolstofdioxidemoleculen vormen slechts een kleine fractie van de atmosfeer, maar ze hebben niettemin een zeer sterk effect op het klimaat. Rond het midden van de jaren 1850, vóór het begin van de industriële revolutie en de daarmee gepaard gaande verbranding van steenkool, bevatte de atmosfeer ongeveer 270 delen per miljoen volume (ppmv) CO2. Dit niveau is gestaag gestegen naarmate het verbranden van kolen en andere fossiele brandstoffen, zoals benzine, meer van het gas in de atmosfeer heeft gebracht. De CO2 niveau in de atmosfeer staat nu op ongeveer 400 (ppmv), een toename van 50 procent.
Tegenstanders van het hele idee van door de mens veroorzaakte klimaatverandering kunnen wijzen op het feit dat CO2 vormt zo'n kleine fractie van de atmosfeer, zelfs in dit tijdperk van zware industrie, dat het onmogelijk significante effecten op het klimaat kan hebben. Dit is een gemakkelijk gepopulariseerd idee, omdat het een zekere hoeveelheid intuïtieve betekenis heeft. Maar het is ook "logisch" dat een klein niveau van microscopische bacteriën in de bloedbaan, die veel minder wegen dan een milligram in totaal, onmogelijk kan volstaan om ernstige ziekte te veroorzaken, en dat kleine hoeveelheden slangengif onmogelijk gevaarlijk of dodelijk kunnen zijn.Deze ideeën zijn duidelijk onzin, dus intuïtie in de wetenschap kan een notoir slechte gids zijn.
Methaan (CH4): Methaan is een krachtig broeikasgas, met een vermogen om aanzienlijk meer warmte te absorberen, molecuul voor molecuul, dan koolstofdioxide kan. Bestaande uit een enkel koolstofatoom verbonden met vier waterstofatomen, CH4, zoals CO2, wordt in kleine hoeveelheden in de atmosfeer gevonden, maar het kan een aanzienlijke invloed hebben op de opwarming van de aarde. Methaangas wordt uitgestoten door vee en wordt, als de eenvoudigste molecule die in aanmerking komt als koolwaterstof, ook als brandstof gebruikt. Wanneer methaan wordt verbrand, komt koolstofdioxide als bijproduct in de atmosfeer vrij, waardoor methaan zowel een directe als indirecte bijdrage levert aan het broeikaseffect.
Het broeikaseffect na verloop van tijd
Zoals opgemerkt, hoewel slechts een kleine fractie van de gassen in de atmosfeer van de aarde in aanmerking komen als broeikasgassen, hebben deze een aanzienlijk effect op het klimaat, of ze daar zijn gekomen als gevolg van natuurlijke processen of vanwege menselijke activiteiten. Ergens in de 21e eeuw zal de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer waarschijnlijk twee keer zo groot zijn als aan het begin van de eeuw. Niveaus van andere broeikasgassen, voornamelijk methaan en stikstofoxide, nemen ook toe. De hoeveelheid broeikasgassen neemt toe in verhouding tot de hoeveelheid fossiele brandstoffen die worden verbrand, waardoor niet alleen broeikasgassen, maar ook luchtvervuiling in de atmosfeer terechtkomt. Broeikasgassen vinden ook hun weg naar de atmosfeer vanuit andere bronnen. Vee laat methaangas vrij bij het verteren van voedsel. Bovendien kunnen schijnbaar goedaardige processen niet-triviale hoeveelheden CO bijdragen2 aan de mix. Omdat cement bijvoorbeeld uit kalksteen wordt gemaakt, komt koolstofdioxide vrij.
Met meer broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor er iets als een onzichtbaar plafond ontstaat (niet in tegenstelling tot een echte kas), is het waarschijnlijker dat de opwaartse warmte wordt gestopt dan helemaal uit de atmosfeer komt, omdat de extra broeikasgassen absorberen en vervolgens uitstralen , deze hitte als infraroodstraling. Een deel van de warmte zal weggaan van de aarde, maar een deel ervan zal worden geabsorbeerd door nabijgelegen broeikasgasmoleculen en sommige zullen weer terugkeren naar het aardoppervlak. Dus, door een verscheidenheid aan mechanismen, terwijl broeikasgassen zich ophopen, blijft de planeet opwarmen. Gletsjers trekken achteruit, ijs op beide aardpolen smelt, de oceanen worden warm en worden zuurder, de sneeuwbedekking wereldwijd wordt minder en catastrofale weersomstandigheden zoals orkanen worden meer gemeengoed.
Een achtertuin kas
Het maken van je eigen kas is geen triviaal project, maar met voldoende ambitie gaat het niet verder dan een gepassioneerde persoon of groep. Of u nu zomerplanten in de winter wilt beschermen, een voorsprong wilt krijgen op landschapsarchitectuur in de lente of gewoon een beetje wilt leren over de binnentuinbouw, u kunt een opstelling krijgen van ergens tussen een paar honderd Amerikaanse dollars tot een paar duizend.