vraag 1 Wat doet bos met CO₂? CO₂ uit de lucht halen
en van de C (koolstof)
hout maken.

Bomen, CO₂, groei en koolstof

Het blijft een wonder. Een wonder hoe planten en bomen uit een bestanddeel van de lucht, Vaak wordt bij de klimaatproblematiek gedacht aan technologische oplossingen: ‘We moeten een machine maken die CO₂ uit lucht haalt en er bij voorkeur iets bruikbaars van maakt’. Die machine is er al: de boom. namelijk CO₂ ofwel koolstofdioxide, vaste stof maken. Dat doen ze met de hulp van zonlicht en water. Dat wonderlijke proces heet fotosynthese.
Koolstof, de C uit CO₂, is de belangrijkste bouwsteen van hout. De C in het hout zit in complexe koolwaterstofverbindingen zoals cellulose, hemicellulose en lignine, die het overgrote deel van de biomassa van bomen uitmaken.
Zolang bomen groeien, en dat doen ze hun hele leven, nemen ze koolstofdioxide op en geven ze zuurstof (O₂) af. De koolstofdioxide die bomen voor hun groei nodig hebben is normaal gesproken voldoende beschikbaar in onze lucht, maar een hoger gehalte aan CO₂ in de lucht kan de groei enigszins bevorderen. Veel tuinders verhogen daarom in hun kassen kunstmatig het aandeel CO₂. Ook bomen schijnen in een omgeving met een hoger CO₂-gehalte, bijvoorbeeld nabij uitlaatgassen, beter te groeien; hoe paradoxaal wilt u het hebben? Overigens: CO₂ helpt pas als andere limiterende factoren geen rol spelen. Op een arme grond, met weinig water draagt een verhoogde CO₂-concentratie in de lucht weinig bij aan de groei.

Als bomen zijn afgestorven, begint de afbraak van het hout. Eerst als staande boom, later liggend op de bosbodem.
Het natuurlijke proces van ‘vergaan’: zodra schimmels en insecten gelegenheid krijgen, breken ze het hout af; het vermolmt en verrot.
De koolstof C bindt zich dan weer aan de zuurstof: C + O₂ = CO₂. Dezelfde hoeveelheid CO₂ die de boom bij zijn groei heeft opgenomen komt dan weer vrij. Feitelijk is vergaan de tegenhanger van fotosynthese. Als de zuurstof ontbreekt, onder water bijvoorbeeld, vindt er geen afbraak plaats; zo verrot het hout van de Amsterdamse heipalen niet zolang ze onder water zitten en er geen zuurstof bij kan.
En als hout verbrandt? Bij verbranding van hout blijft alleen wat as over, het hout is weer gas geworden, in rook opgegaan. Die rook bestaat naast waterdamp overwegend uit CO₂.
Voor de verbranding is zuurstof nodig en komt er weer CO₂ in de lucht, evenveel als bij de natuurlijke afbraak. Het proces verloopt alleen veel sneller.

Het vergaan van hout
is de tegenhanger van fotosynthese

Voor hun groei nemen bomen dus CO₂ op. De bedreigende overmaat aan CO₂ in de atmosfeer is daardoor in theorie terug te dringen door groei van bomen te bevorderen en zo meer koolstof in bos vast te leggen.
Meer koolstof vastleggen kan door:

• het verhogen van de houtvoorraad De totale hoeveelheid hout in een stuk bos, meestal uitgedrukt in m3 per ha. in het bestaande bos, dus hout ‘sparen’
• in het bestaande bos de groei bevorderen, bijvoorbeeld door aanplant van sneller groeiende boomsoorten
• nieuw bos aanplanten, op terrein dat nu geen bos is, zoals weiland, heide of akkers.

Meer daarover hierna.

Bij de groei, de opbouw van houtcellen, zijn naast koolstof, zuurstof, waterstof (dat halen de bomen uit water) en stikstof ook enkele mineralen nodig zoals calcium, fosfor en kalium. Hun volume-aandeel in het hout is gering, maar de mate van beschikbaarheid bepaalt wel mede het groeisucces. Zo zijn op klei- en leemgronden deze mineralen ruimschoots voorhanden, op zandgronden minder, daardoor groeien de bomen er langzamer. Ook vocht is onmisbaar: klei- en leemgronden houden regenwater langer vast, ook dat maakt ze vruchtbaarder dan zandgronden.

Koolstof in bomen en in de bodem

Bomen leggen dus zolang ze groeien koolstof vast. In Vlaanderen spreekt men van het ‘capteren’ van koolstof. Dat doen ze in het hout van de stam, de takken en de wortels, maar ook voor blad en naalden, bloemen en vruchten is koolstof een belangrijke bouwstof. Ongeveer de helft van het drooggewicht Zolang de boom leeft bevat het hout ook veel water. ‘Vers’ hout bestaat tot wel 50 % uit water. van biomassa van de boom bestaat uit koolstof, de rest is waterstof, zuurstof, stikstof en mineralen. Voor de opbouw van dit organisch materiaal gebruiken de bomen de koolstof uit CO₂.

Bij de afbraak van hout komt CO₂ vrij en is zuurstof nodig

Tijdens het leven van bomen vindt er ook al afbraak van organische stof plaats. Er vallen ieder jaar bladeren en naalden. Zeker: ook naalden vallen af, al blijven ze bij de meeste naaldbomen wel eerst een paar jaar zitten, waardoor ze ‘altijd groen’ zijn. Ook de onderste takken van de bomen in het bos sterven vroeg of laat af door lichtgebrek en vallen dan ter aarde. Daarnaast produceren bomen vruchten en zaden, ook die vallen op de grond. Al dit materiaal vergaat langzaam op de bosbodem: het wordt verkleind en afgebroken door insecten, schimmels en bacteriën. Bij die afbraak gebeurt het tegenovergestelde als tijdens de groei van bomen: er komt CO₂ vrij en er is zuurstof voor nodig.
Stel je velt een boom van honderd jaar. Je haalt alleen de stam uit het bos en laat, zoals te doen gebruikelijk, de takken en de wortels in het bos. Naar schatting oogst je dan slechts eenderde van de totale hoeveelheid organisch materiaal die de boom in zijn leven heeft geproduceerd.
Tweederde van alle gevormde biomassa blijft dus in het bos en vergaat daar in de loop der tijd of is daarvoor al vergaan. Het merendeel van dit organische materiaal wordt afgebroken door bodemleven zoals microben en wormen en verdwijnt daarna weer als gas de lucht in.

Afbraaksnelheid
Als een boom na afsterven in zijn geheel in het bos blijft, zal ook de volledige stam uiteindelijk vergaan. De tijd die daarvoor nodig is, verschilt per boomsoort en klimaatzone. Zo zal in ons klimaat een dikke beukenstam binnen enige decennia verrotten en dan niet meer als stam herkenbaar zijn. Van een dikke eik vind je na een halve eeuw nog gemakkelijk stamdelen terug. In de tropen gaat afbraak sneller, door de hogere temperatuur en vaak hogere luchtvochtigheid.

Een (klein) deel van het organisch materiaal spoelt met de neerslag uit naar diepere bodemlagen. Het blijft daar als humus tussen de minerale klei- en zanddelen in de bodem zitten. Een deel van de uit de lucht opgenomen koolstof wordt dus opgeslagen in de bosbodem. 
Met het ouder worden van bos neemt de hoeveelheid in de bodem opgeslagen koolstof geleidelijk toe. In onze relatief jonge bosbodems heeft de voorraad organisch materiaal nog lang geen maximum bereikt Het merendeel van onze bossen is zo’n honderd jaar oud, in termen van bos eigenlijk jong. Op de zandgronden waren door eeuwenlange begrazing de oorspronkelijke bossen tot heide verworden. De bodem van de heidegronden raakte verarmd door grazen en afplaggen. Begin 20ste eeuw werd op de uitgemergelde bodem weer bos aangelegd en begon het herstel van de opbouw van organische stof in de bodem.

Een deel van de koolstof wordt opgeslagen in de bodem
 

Anders dan in oerbos is hier nog geen sprake van een evenwicht, de koolstofopslag kan dus nog verder accumuleren. Samen met de levende wortels vormt dat dode organische materiaal in onze klimaatzone Hier zit een duidelijke gradiënt van de tropen (vooral bovengrondse biomassa) naar boreale streken (vooral ondergronds). een aanzienlijke ondergrondse koolstofopslag. In een ouder wordend bos is de hoeveelheid organische materiaal in de bodem gelijk aan of zelfs nog meer dan in het bovengrondse deel.

Het oerwoud, de longen van de aarde?

Een vaak gehoorde metafoor is dat het oerwoud de longen van de aarde zijn en zuurstof aan de atmosfeer leveren. Maar dat is niet zo.
Laten we oerwoud definiëren als een oorspronkelijk bos waar nog nooit door mensen is ingegrepen en dus ook geen hout uit is en wordt geoogst. Dergelijke zogenoemde maagdelijke bossen zijn onder andere te vinden in de tropen en in delen van de grote boreale boszone. Het grootste bosgebied op het Noordelijk halfrond omvat grote delen van Scandinavië, Canada, Rusland en Mongolië, met uitgestrekte, koude en vochtige naaldbossen. Al het hout dat de bomen daar tijdens hun leven vormen wordt ter plaatse weer afgebroken.

De opbouw en de afbraak van hout zijn in oerbos, wat betreft hun opname en afgifte van zuurstof respectievelijk CO₂, met elkaar in evenwicht. De resultaten van opbouw en afbraak kunnen fluctueren in de tijd, maar over langere periode bezien is het in evenwicht.
Er is sprake van een gesloten kringloop. Immers, als er méér hout gevormd zou worden dan er wordt afgebroken, dan zou er almaar meer hout in het bos staan, terwijl dat duidelijk een maximum heeft: de bomen groeien niet tot in de hemel.
Bovendien, als de afbraak niet in evenwicht is met de opbouw, zou er almaar meer hout op de bosbodem komen te liggen, een eindeloze opstapeling van hout; ook dat heeft zijn grenzen. Onder bepaalde omstandigheden kan er sprake zijn van ‘opstapeling’ van organisch materiaal. Zo is immers ooit steenkool, aardolie en aardgas gevormd. Het zijn zéér langzaam verlopende processen, alleen te beschrijven op een geologische tijdschaal

Het slopen van oerbos is rampzalig, maar heeft geen effect op het zuurstof- gehalte in de atmosfeer

Conclusie: in het oerwoud wordt voortdurend zuurstof geproduceerd, maar er is evenveel zuurstof nodig voor de constante afbraak van het organisch materiaal. Voor de mondiale biodiversiteit, de lokale bevolking en het verlies van opgeslagen koolstof is het slopen van oerbos rampzalig, maar het heeft geen merkbaar effect op het zuurstofgehalte in de atmosfeer. Naar het schijnt wordt de zuurstof op aarde vooral geproduceerd door algen in de oceanen. Dat zuurstofaandeel van lucht is overigens geruststellend constant, het verandert nauwelijks in de tijd. In oude ijspakketten vond men luchtbelletjes met ook zo’n 20 procent zuurstof. De toename van het kleine aandeel (slechts honderdsten van procenten) koolstofdioxide heeft daar nauwelijks invloed op.

Koolstof in onze bossen

Hoe anders is de situatie in het relatief jonge bos in onze Waar in bos en klimaat over ‘onze bossen’ gesproken wordt gaat het over het Neder-landse zowel als het Vlaamse bos. landstreken. Daar is geen sprake van oerbos en bestaat ook (nog lang) geen evenwicht; het bos is er in opbouw.
Hiervoor zagen we al: zolang bos leeft is er groei. Bomen worden ieder jaar wat dikker en in de meeste gevallen ook wat langer; er groeit dus jaarlijks hout aan. Als we een bos ongestoord zijn gang laten gaan, neemt ieder jaar de hoeveelheid hout, de houtvoorraad in het bos toe, totdat er op een gegeven moment (nog heel ver in de toekomst) een evenwicht bereikt wordt en de situatie vergelijkbaar wordt met het oerbos.
In de meeste bosgebieden wordt echter ook geregeld hout uit het bos geoogst. Echter, in Nederland en Vlaanderen (en ook elders in Europa), is sinds lange tijd de hoeveelheid hout die geoogst wordt minder dan er aan hout bijgroeit. De houtvoorraad neemt dus netto toe, en daarmee dus ook de in de bomen vastgelegde hoeveelheid koolstof (per kubieke meter hout wordt ongeveer 0,9 ton CO₂ vastgelegd).
De houtvoorraad van het Nederlandse bos is de afgelopen halve eeuw met ruim 50 % gestegen van 150 tot bijna 230 m3 gemiddeld per ha.

Ons bos bevat nog lang niet de maximaal bereikbare hoeveelheid hout

Kan die houtvoorraad nog verder oplopen? Dat kan zeker. Het maximale volume dat ons bos aan hout zou kunnen bevatten is nog lang niet bereikt. Die hoeveelheid verschilt per boomsoort en ook per type bodem: op rijkere bodems zoals de kleigronden van Flevoland groeit het bos niet alleen sneller dan op de zandgronden van de Veluwe of de Kempen, er kan uiteindelijk ook bos met een groter houtvolume staan. Voor het gemiddelde Nederlandse en Vlaamse bos lijkt een gemiddelde houtvoorraad van 500 m3 per ha haalbaar.
Er valt dus nog veel koolstof vast te leggen, simpelweg door de houtvoorraad in het bestaande bosareaal te laten stijgen. Dat kan door een deel van de aanwas in het bos niet te oogsten, dus minder te oogsten dan er bijgroeit. En dat gebeurt al jaren zo.

Meer hout in het bos betekent een grotere koolstofvoorraad en zolang die toeneemt wordt er CO₂ uit de lucht opgenomen.
De huidige in ons bos opgeslagen hoeveelheid koolstof komt overeen met een kleine 100 Mton 1 kg koolstof + 2,7 kg zuurstof = 3,7 kg CO₂, ofwel: in 1 ton CO₂ zit ongeveer 0,27 ton koolstof. 1 megaton = 1.000.000 ton ofwel 10⁹ kg. aan CO₂. Dat geldt voor de bovengrondse delen, dus de stam, takken, bladeren, etc. In de ondergrondse delen, zowel levend (wortels) als het genoemde dode organische materiaal ligt, naar schatting een gelijke hoeveelheid opgeslagen. In het totaal gaat het om een kleine 200 Mton CO₂.
De jaarlijkse uitstoot van industrie, verkeer en dergelijke in Nederland is volgens opgave van het RIVM ca 190 Mton CO₂. Toevalligerwijs is dat ongeveer gelijk aan de totale hoeveelheid opgeslagen koolstofdioxide Beter gezegd: de uit de atmosfeer opgenomen hoeveelheid CO₂. Er ligt immers geen CO₂ vast maar koolstof. De koolstof in het huidige, gehele Nederlandse bos!
Anders dan het hierboven genoemde oerbos, bevat ons bos dus niet de maximaal bereikbare hoeveelheid hout en de daarmee maximaal vastgelegde hoeveelheid koolstof. Dat geldt overigens voor de meeste Europese bossen. Wat betreft de koolstofhuishouding is hier dus geen sprake van een evenwicht. Dit heeft alles te maken met de ontstaansgeschiedenis Zie Twaalf boslessen, les 5: Bosgeschiedenis. van onze bossen: ze zijn relatief jong Globaal: op de zandgronden zoals de Veluwe en in de Kempen, maar ook in Drenthe, is het bos gemiddeld zo’n 100 jaar oud; op de kleigronden, vooral door de aanplant in de Flevopolders is het bos gemiddeld zo’n 50 jaar oud. Er zijn hier en daar wel oudere bossen, onder andere op landgoederen. en nog altijd in opbouw, zowel hun houtvolume als in de hoeveelheid in de bodem opgeslagen organisch materiaal, kan nog wel toenemen.