Kulstof lagres i jorden på mange forskellige måder og over meget lange tidsrum. Nu bevæger vi os ned gennem jorden fra det levende og dynamiske muldlag til dybe geologiske lag, hvor kulstof kan bindes i millioner af år.
Organisk biomateriale findes ned til flere meters dybde i jorden.
Alle ikke levende plante- og dyrerester i jorden er organisk materiale, der indeholder kulstof.
Det nedbrydes af insekter, snegle, mikroorganismer, svampe og små bakterier, så de kan spise det og binde kulstoffet i deres kroppe, indtil de selv dør eller udskiller det som biprodukter. Grovere plantemateriale som halm kan tage lang tid at nedbryde, fordi det har et lavt kvælstofindhold, mens grønne blade hurtigere ryger videre i systemet.
Planternes rødder udskiller samtidig ‘rodjuicer’ med kulstofforbindelser. Så der er masser af organisk omsat materiale til stede i jorden. Noget af det materiale vil binde sig til jordens mineraler, særligt ler, uden at blive omsat, hvorefter det lagres stabilt i jorden. Træbark er for eksempel svært at omsætte og har meget kompakte sukkermolekyler. Det vil typisk lagres bedre over tid.
Miljøet spiller en vigtig rolle for at binde kulstof – især bidrager vådområder og lavbundsjorde til en større kulstoflagring.
Biomasse findes 1-2 kilometer under overfladen og er aflejret for cirka 20 millioner år siden.
Det organiske materiale, der ikke umiddelbart omsættes på jordoverfladen, vil synke dybere ned i undergrunden i takt med, at nye lag kommer ovenpå. Her udsættes det for stigende pres og temperaturstigning på grund af varme fra jordens indre.
Af den grund fremstår humusholdige jordlag markant anderledes. Biomassen lægger sig lagdelt i skifer, et fladtrykt og lerholdigt jordlag, eller i sandsten. Biomassen vil ses i mørke streger, hvis man laver et tværsnit. På den måde kan det blotte øje faktisk se forskellene i kulstoflagringen over tid.
Kulstoffet i stenene er nu mere stabilt og bundet i et geologisk materiale, der over meget lange tidsrum har opsamlet og forseglet CO2. Det skyldes, at kulstoffet kemisk set er blevet mindre reaktivt. I princippet kan det stadig omdannes af mere specialiserede bakterier, der lever flere kilometer nede i undergrunden.
Hernede kan kulstoffet udgøre op til en tiendedel af den samlede stenvægt.
Findes flere kilometer nede i jorden og er aflejret for hundrede millioner år siden, tilbage i tidligste dinosaurperiode.
Dybt nede i jorden i cirka 3 kilometers dybde under forhold på over 100 grader Celsius ligger gammelt organisk materiale indlejret i kulformationer. Kul er en bjergart, som består af dødt organisk materiale som træ- og planterester med masser af kulstof. Materialet er gennem millioner af år blevet presset sammen af varme og tryk fra lagene ovenover.
De er fra en geologisk tid for længe siden, hvor der blev fjernet store mængder CO2 fra atmosfæren. Dengang fandtes der færre mikroorganismer, som effektivt kunne nedbryde organisk materiale, og derfor ophobede kulstoffet i jorden sig. Denne ubalance førte til det omvendte af, hvad vi ser i dag – nemlig en massiv afkøling af kloden og dannelsen af istider.
I samme dybde (3 kilometer) og endnu længere nede findes også gas og olie. Det dannes naturligt, når dødt organisk materiale som planter, alger og bakterier over millioner af år udsættes for varme og tryk. Undervejs sker der kemiske omdannelser, hvor gas og olie udskilles og samles i porøse sten med større hulrum.
Der er to måder, hvorpå kulstof i denne dybde kan frigives til atmosfæren. Enten ved at mennesker graver og udleder olie og gas eller ved vulkanudbrud. Vulkanudbrud er en del af kulstofkredsløbet, fordi de frigiver kulstof til atmosfæren i form af blandt andet CO2.
Kulstof lagres løbende i våde områder.
Fra naturens side lagres CO2 fra atmosfæren ikke kun som biomasse. CO2 kan også reagere kemisk med vand i have eller søer og danne kulsyre og bikarbonat, som over tid kan indgå i dannelsen karbonatbjergarter som kalksten.
Kulsyren er meget reaktiv og kan nedbryde mineraler i sten, som eksempelvis granit. På den måde frigives ioner, som transporteres med vand til havet, hvor organismer som koraller og muslinger bruger dem til at danne kalk. I undervandsrev er kulstoffet bundet stabilt som karbonat i de skeletter og skaller, dyrene beskytter og afstiver sig med – på samme måde som grene og stængler støtter træer og planter på land.
Kridttiden var en over 100 millioner år lang periode, hvor disse processer var ‘på speed’. Det skete, fordi mange vulkaner gik i udbrud, hvilket medførte ekstra surt regnvand og ekstra udskylning af calcium og magnesium i vandet. Disse mineraler er med til at danne bikarbonat.
Nu har vi været omkring kulstofholdige jorde og karbonat. Men det giver også mening at nævne sand, fordi kulstof kan lagres i sandsten. Overfladenært sand består af fine, adskilte partikler, men under jorden presses det på grund af tryk sammen til sandsten. Sandsten består som sådan ikke af særlig meget kulstof, men det har stort lagringspotentiale.
Sandstenen er meget hård og kendetegnes ved dens mange hulrum og porer.
De mange hulrum og porer er typisk fyldt med vand fra undergrunden, men de er faktisk oplagte til lagring af CO2. Stenen kaldes for ‘permeabel,’ fordi væske kan væge sig igennem den. Den består af op til en tredjedel luft. Man kan undersøge dens opbevaringsevne ved at hælde vand igennem.