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Millionen verschiedene chemische Formen des Kohlenstoffs sind wichtige Bestandteile von Gesteinen, Böden, Wasser, Luft und Lebewesen. Dabei sind nur etwa 100ʼ000 dieser Kohlenstoffverbindungen anorganisch; sie binden in Form von Gesteinen aber den grössten Anteil des Kohlenstoffs der Erde.
Der Speicher unter der Erde: Die Lithosphäre
In Gesteinen ist mit rund 1,85 Milliarden Gigatonnen mehr als 99,9% des Kohlenstoffs auf der Erde gespeichert. Der grösste Teil davon liegt als Karbonat vor, das heisst in Mineralen mit dem Karbonation (CO32-). Dieses bindet an Kalzium (Ca) und/oder Magnesium (Mg), wodurch Calcit bzw. Kalk (CaCO3) oder Dolomit (CaMg[CO3]2) entsteht.
Es gibt weitere anorganische Kohlenstoff-Minerale, wie Diamant und Graphit, die aus reinem Kohlenstoff bestehen. In Gesteinen ist auch viel fossiler organischer Kohlenstoff gespeichert. Dieser entsteht unter hohen Temperaturen und Drücken und über lange Zeit hinweg aus organischem Kohlenstoff, der von Lebewesen produziert wurde. Dazu gehören Kerogene (wasserunlösliche, komplexe Verbindungen), Gashydrate (feste Einschlussverbindungen, die Gase enthalten), Erdöl, Erdgas und Kohle.
In Luft und Wasser: Atmosphäre und Hydrosphäre
In der Atmosphäre sind 590 Gigatonnen Kohlenstoff gespeichert, am meisten davon als Kohlenstoffdioxid (CO2). Im Jahr 2019 sind dies etwas mehr als 0.04% der Luft. Weitere Kohlenstoffgase sind zum Beispiel Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methan (CH4).
Im Wasser und im Eis ist Kohlenstoff sowohl anorganisch als gelöstes Karbonat oder Bikarbonat (HCO3-) als auch in organischen Verbindungen vorhanden. Die Tiefen der Ozeane sind mit 37ʼ000 Gigatonnen die grössten Kohlenstoffspeicher neben den Gesteinen.