A szén-dioxid (CO2), a negyedik leggyakoribb gáz a Föld légkörében a nitrogén, az oxigén és az argon után, jelenleg 419.28 ppm (folyamatosan növekvő) koncentrációval van jelen. Ez a vegyület, melynek régi helyesírása széndioxid, standard körülmények között légnemű, gáz-halmazállapotú. A tiszta levegő mintegy 0,040% (térfogatszázalék) szén-dioxidot tartalmaz, ami 2016-os átlagban 404 ppm volt. Az elmúlt évtizedekben azonban ez a mennyiség jelentősen növekedett; 100 éve még körülbelül 280 ppm volt. A tudósok úgy gondolják, hogy a Föld 4,6 milliárd éves geológiai történelméből több mint 4 milliárd éve van jelen a légkörben. Kezdetben szignifikánsan nagyobb volt a koncentrációja, akár 80% is lehetett. Ahogyan a korai élőlények kifejlesztették a fotoszintézist, a szén-dioxid nagy részét kivonták a légkörből, így koncentrációja fokozatosan csökkent. A ppm (parts per million) magyarul annyit tesz, hogy ’rész a millióban’.
Az Antropogén Hatás és a Globális Felmelegedés
A második ipari forradalom elején, az 1850-es években, a légköri szén-dioxid koncentrációja 280 ppm-re volt tehető. Azóta azonban az antropogén (emberi eredetű) tevékenységek közel 49%-kal növelték a koncentráció mértékét. Ez a változás pedig nagyban hozzájárult a Föld globális hőmérsékletének növekedéséhez. A szén-dioxid üvegházhatású gáz, amely a klímakutatók 97%-a szerint hozzájárul a globális felmelegedéshez. A jelenlegi globális felmelegedés 80%-áért az emberi szén-dioxid-kibocsátás okolható. A klímakutatók többsége szerint a 450 ppm-es légköri szén-dioxid-koncentráció már visszafordíthatatlan következményekkel járna az éghajlatváltozás szempontjából. Napjainkban, a világjárvány ellenére is, tovább emelkedik a globális szén-dioxid-szint.
A szén-dioxid az elsődleges üvegházhatású gáz (ÜHG), amely a globális ÜHG-kibocsátás mintegy háromnegyedét teszi ki. Légköri élettartamát a levegőben nehéz meghatározni, mivel számos folyamat létezik, amely a szén-dioxidot kivonja a légkörből. A levegőbe kerülő szén-dioxid körülbelül 65-80%-át az óceánok 20-200 év alatt elnyelik. A maradékot lassabb, akár több százezer évig is eltartó folyamatok távolítják el a légkörből.
A Szén-dioxid Természetes és Antropogén Forrásai
A szén-dioxid egyrészt természetes folyamatok (pl. légzés, vulkánkitörések), másrészt emberi eredetű (antropogén) folyamatok során kerül a levegőbe. Ilyen antropogén folyamat például a fosszilis tüzelőanyagok (a kőolaj, a földgáz és a szén) elégetése villamosenergia-termelés vagy közlekedés céljából. A kémiai reakciók, amelyek az áruk nyersanyagból történő előállításához szükségesek - például a cementgyártás - szintén szén-dioxid-kibocsátással járnak együtt. Ugyanakkor a hőtermelés céljából elégetett fosszilis tüzelőanyagokból, valamint egyes hulladékkezelési folyamatokból is származik szén-dioxid-kibocsátás.
A légkörbe számos forrásból kerülhet; szén és széntartalmú anyagok égése, állatok, növények és mikroorganizmusok légzése során keletkezik. Nagy mennyiségben keletkezik ipari folyamatok során is (cement- és acélgyártás, metanol-, ammónia- és monomerszintézis).
A természetes folyamatok közül kiemelendő a növények fotoszintézise, amely során a levegő szén-dioxidját megkötik, az abból kivont szenet a szervezetükbe beépítve. Ez a folyamat az asszimiláció. A fa égésekor a nagy füstöt nem a szén-dioxid okozza, hanem a sok elpárolgó víz és a nitrogén-oxidok. A legkülönfélébb élőhelyek szén-dioxid-mérlege gyakorlatilag 0: az elpusztuló növények és állatok szerves vegyületeit a mikroorganizmusok lebontják, és a soklépcsős folyamat eredményeként felszabaduló szén-dioxid visszajut a levegőbe.
A földtörténetben a bioszféra széntartalma folyamatosan temetődik el. Egy része fosszilis tüzelőanyaggá alakul, legnagyobb része azonban a mészvázú tengeri állatok révén betemetődik, és karbonátos kőzetekké alakul. Minden mai mészkő és dolomit előfordulás valamikor légköri szén-dioxid volt, valamint jelentős mennyiségű karbonáttartalmú ásvány is ismert. A legtöbb szén-dioxidot tehát nem az eltemetett szerves anyag vonja ki a légkörből, hanem a mészvázú állatok: ezek mészváza ugyanis (a tengerekben a karbonátkompenzációs szint felett) eltemetődve mészkővé alakul, azaz mineralizálódik.
Globális Kibocsátási Adatok és Felhasználási Területek
A 5 legnagyobb mennyiségű szén-dioxidot kibocsátó ország (2016) Kína, USA, India, Oroszország és Japán. Az európai országok közül jelenleg Németországnak a legjelentősebb a szén-dioxid-kibocsátása.
A szén-dioxidnak számos felhasználási területe létezik. Többek között használ