Geenstijl

GeenStijl ontving een wetenschappelijk geschreven klimaat-betoog in vijf delen. Dit is deel 2. Deel 1 staat hierrr.

Het broeikasgas methaan is met 15% de tweede oorzaak van de opwarming. De atmosfeer bevat heel weinig methaan, maar methaan veroorzaakt een veel sterker broeikaseffect als CO2. Ruim een derde van het methaan heeft een natuurlijk oorsprong, methaan kan ontstaan in rottingsprocessen en het wordt geproduceerd door een reeks van natuurlijke processen, van vulkanisme tot termieten (11). Menselijke activiteit in de mijnbouw, veeteelt en landbouw zijn belangrijke bronnen, net als het verbranden van biomassa en verspilling. Gasleidingen in Rusland die aardgas, dat is hoofdzakelijk methaan, transporteren lijken bijvoorbeeld gigantische lekken te hebben (12).

De hoeveelheid methaan in de atmosfeer is in de laatste 32 jaar toegenomen met 200 ppb (13). Dat komt neer op gemiddeld 3,7 promille per jaar, maar de emissies lijken te versnellen. Methaan heeft in de atmosfeer een levensduur van 12 jaar. Het verbindt zich met zuurstof tot kooldioxide en water. 

Ozon, O3, is een lastige om samen te vatten (3). Het heeft goede en slechte kanten. Om te beginnen – zonder ozon zou de aarde voor mensen onleefbaar zijn. Onder invloed van harde ultraviolet straling van de zon ontstaat ozon hoog in de stratosfeer en dat houdt de dodelijke UV-C straling helemaal tegen. Zachtere UV-B straling, waar mensen bruin van worden (en verbranden), en die zorgt voor de aanmaak van vitamine D in de huid, wordt bijna helemaal tegengehouden. De zachtste UV-A straling wordt bijna volledig doorgelaten. Maar die richt geen schade aan. 

Ozon ontstaat ook, met mate, op leefniveau in bliksemflitsen. Ook dat is niet verkeerd, want een beetje ozon is essentieel voor de fotochemische verwijdering van luchtverontreiniging (14). Maar ozon ontstaat ook op leefniveau als andere verontreinigingen in de zomer onder invloed van zonlicht onderling fotochemische reacties aangaan. Er kan dan een verstikkende smog gevormd worden. De bijdrage van ozon aan het broeikaseffect is substantieel, 12%. 

Stikstofoxiden, NOX, (hoofdzakelijk NO en NO2) zijn ook sterke broeikasgassen (2). Een aanzienlijke hoeveelheid NOX ontstaat door bliksem uit zuurstof en stikstof in de atmosfeer, dus op natuurlijke wijze. Daarnaast ontstaan stikstofoxiden in verbrandingsmotoren en industriële processen. De invoering van de driewegkatalysator voor auto’s per 1975 heeft de uitstoot van NOX redelijk goed aan banden gelegd. De hoeveelheid NOX is nu slechts 20% groter dan in 1750. Dit type vervuiling van de atmosfeer werkt wel lang door, omdat NOX lang blijft bestaan. Uiteindelijk ontleedt NOX weer in stikstof en zuurstof, onder invloed van straling van de zon, met een levensduur van 120 jaar.

CFK’s leveren eveneens een behoorlijke bijdrage van 11% aan de opwarming, ook al is de hoeveelheid in de atmosfeer extreem klein. Ze werken veel heftiger door dan alle andere broeikasgassen, en ze blijven ook veel langer in de atmosfeer aanwezig. CFK’s zijn stabiele verbindingen met een lange levensduur. Ze reageren echter wel met het ozon dat hoog in de stratosfeer aanwezig is waardoor de hoeveelheid ozon daar vermindert. Gedurende de poolwinter wordt er op de pool geen nieuw ozon gevormd, en dan kan de ozonlaag daar tegen de lente verzwakt of zelfs verdwenen zijn, zoals sinds 1984 bij de zuidpool gemeten is.

Gelukkig is er paal en perk gesteld aan het gebruik van CFK’s, en dat is in de grafiek hieronder (15) goed te zien. Verwacht wordt dat de situatie van 1980 rond het jaar 2060 weer bereikt zal worden. CFC-12 is ook wel bekend als Freon-12. Jammer genoeg komen er nog steeds een aantal stoffen wel in de atmosfeer terecht. HFC 134a (tetrafluorethaan) is bijvoorbeeld een koelvloeistof die het veel schadelijker Freon-12 vervangt. HFC 134a komt nu aan de beurt om vervangen te worden.

De hoeveelheid broeikasgas in de atmosfeer is nu zodanig toegenomen dat het aardoppervlak significant opwarmt. In de grafiek hieronder (16) wordt het verloop van de gemiddelde temperatuur aangegeven over de laatste 140 jaren, waarbij de rode lijn de invloed van de mens voorstelt, en de groene de natuurlijke variatie. Dat ziet er nogal verontrustend uit, want die stijging gaat nog steeds onverminderd door.

Toch moet ook dit gerelativeerd worden – de site CarbonBrief.org toont een grafiek van de temperaturen (17) zoals bepaald uit boorkernen van de Groenlandse gletsjers:

Zij komen tot de conclusie dat het voor een deel van de afgelopen 10.000 jaar in Groenland tot wel vier graden warmer is geweest dan in 1750 het geval was. Het is algemeen bekend dat het in de Romeinse tijd ook in Europa en Noord-Afrika een paar graden warmer was dan nu. De zeespiegel is toen waarschijnlijk ook gestegen; het Friese kwartier Westergoa, toen nog een groot eiland, is in de derde eeuw geleidelijk verlaten, denkelijk vanwege zeespiegelstijging, en was in de vierde eeuw leeg op een paar terpen aan de kust na (18). Pas in de vijfde eeuw is dat kwartier geleidelijk weer gekoloniseerd vanuit het oosten. 

Maar in wezen maakt het niet zoveel uit of het al eerder warm is geweest. In de Romeinse tijd lagen er voor zover bekend geen wereldsteden pal aan zee. En er leefden ook geen honderden miljoenen mensen op land dat maar net boven of zelfs onder de zeespiegel ligt zoals nu overal op de wereld wel het geval is, van New Orleans tot Bangladesh en van Amsterdam tot Sjanghai. 

Over de grootte van de verwachte zeespiegelstijging kunnen we kort zijn. Die is niet goed bekend. Er zijn wel een aantal scenario’s berekend (19), waarvan er drie getoond worden in de navolgende grafiek.

Deze grafiek behoeft enige toelichting. RCP 2.6 is het scenario waarin de emissies van broeikasgassen in 2020 hun piek bereikt hebben, dus vanaf nu minder worden. Dat is een gepasseerd station. RCP 4.5 is het scenario waarin de emissies in 2040 hun piek bereiken en daarna afnemen. Dat is misschien nog haalbaar. RCP 8.5 is het scenario waarin er geen maatregelen worden getroffen om de uitstoot te verminderen. Dan zal in 2100 het niveau van de oceanen misschien wel 1,20 tot 2,40 meter hoger zijn en komt daar vanaf 2100 ieder jaar een stukje meer bij. In het begin een paar centimeter per jaar, maar het gaat steeds sneller. 

De kaarten op de volgende bladzijde geven de impact aan van de scenario’s RCP 2.6 en RCP 8.5 op een aantal kuststeden in Europa (21). Er zullen regelmatig overstromingen optreden. Deze kaart is opgenomen juist omdat de gevolgen van de zeespiegelstijging in Nederland nog wel meevallen. Nederlanders bedenken gewoon een nieuwe deltahoogte en passen hun dijken aan. De kaarten laten voor Nederland dus heel weinig overstromingen zien. Maar in de rest van Europa bestaat die cultuur niet of nauwelijks en daar ziet men de frequentie van overstromingen de pan uit rijzen.

Een tweede punt dat werd aangestipt is de verzuring van de oppervlaktelaag van het zeewater. Dat is misschien nog wel een groter probleem dan de opwarming. Als dit zo doorgaat zal het hele ecosysteem van de oceanen in deze eeuw al significant veranderen en er zullen heel veel soorten uitsterven. Niet alleen schelpdieren maar alle ecosystemen waarvoor schelpdieren en plankton de basis vormen. Er zijn twee mogelijkheden om dit probleem op te lossen – naar de diepzee transporteren van het teveel aan CO2 dat in de atmosfeer en de bovenlaag van de oceanen zit of stoppen met het gebruik van fossiele brandstoffen. Transporteren van de bovenlaag naar de diepzee is voorlopig geen haalbare kaart (het betreft 36 * 1015 m3water), dus blijft er maar één mogelijkheid over: stoppen met het gebruik van fossiele brandstoffen. 

Dat kan slechts op één manier bereikt worden. De mens heeft een inventieve geest die altijd manieren zal vinden om een gebod of een verbod te omzeilen tenzij dat omzeilen financieel nadelig is. Fossiele brandstoffen moeten dus vervangen worden door een goedkopere energiebron. Natuurlijk is er ook de mogelijkheid van een belasting op de uitstoot van koolstof om dit effect te bereiken, een belasting dus op het lozen van CO2 of andere koolstofverbindingen in het milieu, maar om dat mondiaal op een eerlijke manier te regelen is met 197 landen waarschijnlijk teveel gevraagd. 

Een vraag die zeker ook gesteld moet worden is of al die energie wel nodig is. Is het niet mogelijk door vergaande bezuinigingen op energie de rampen die op de mensheid afkomen af te wenden of in ieder geval te vertragen? Hoogstwaarschijnlijk niet. In Nederland lukt dat misschien nog wel. Een beetje, op kleine schaal. Wij leven op superhoog niveau in vergelijking met de meeste andere landen. Maar onze manier van leven, in grote welstand, kan niet onthouden worden aan al die anderen op andere continenten en zelfs ook in Europa, die het vaak met veel minder moeten doen dan wij. Er moet juist naar gestreefd worden dat iedereen op dat niveau kan leven. Kortom, er is nog heel veel meer energie nodig dan er nu gebruikt wordt. Als alle mensen op de wereld nu energie gaan gebruiken op het niveau van de inwoners van de Verenigde Staten is dat ruim 4 maal zoveel. 

Maar dat is het probleem niet. Er mág veel meer energie gebruikt worden. Energie is er genoeg, en het gebruiken van energie is niet schadelijk. Er mag geen fossiele koolstof meer verbrand worden! 

In de volgende hoofdstukken wordt onderzocht hoe dit probleem kan worden opgelost. Hierbij wordt alleen gekeken naar Nederland, en in eerste instantie alleen naar bestaande technieken. Daarna worden een paar uitstapjes gemaakt naar nieuwe technieken en nieuwe inzichten.

Wordt vervolgd.

11) https://en.wikipedia.org/wiki/Methane_emissions
12) https://www.reuters.com/article/climatechange-methane-satellites/insight-satellites-reveal-major-new-gas-ind ustry-methane-leaks-idUSL1N2DZ0KI
13) https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_methane
14) https://www.clo.nl/indicatoren/nl047307-fotochemische-luchtverontreiniging-oorzaken-en-effecten
15) https://www.pnas.org/content/111/49/17379
16) https://en.wikipedia.org/wiki/Climate_change
17) https://www.carbonbrief.org/factcheck-what-greenland-ice-cores-say-about-past-and-present-climate-change
18) https://www.rug.nl/research/portal/files/37458383/De_lege_vierde_eeuw.pdf
19) https://en.wikipedia.org/wiki/Sea_level_rise
20) https://climate.esa.int/sites/default/files/content/docs/5_ESA_CCI_ColMeet_4Feb2014_bis.pdf
21) https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/change-in-the-frequency-of/image_original

Dit verhaal is geschreven om in het tijdperk van corona iets zinnigs te doen te hebben. Tijdverdrijf. Waarom warmt de aarde op? Is dat erg? Waarom wordt daar zo hysterisch over gedaan? Zijn er nog andere gevaren? Ik ben ooit opgeleid tot kernfysicus en deze materie speelt al een tijdje, dus ik zou dit eigenlijk allemaal moeten weten. Maar nee. Daarom ben ik op nul begonnen en heb ik geen verhalen gebruikt of overgenomen die ik niet begreep. Gelukkig zijn wetenschappelijke publicaties tegenwoordig vaak gewoon op internet te vinden, zeker als het doorbraken zijn. 

Maar toen werd het een verhaal met een verrassend positief einde, en nu wil ik het met iedereen delen. Er is een probleem, maar dat kan worden opgelost en veel eenvoudiger dan je zou denken. Bovendien kon het wel eens heel lucratief zijn. 

Eerst iets over mijzelf ter introductie. Lang geleden, in 1970, werd het door het Rapport van de Club van Rome zonneklaar dat er Grenzen aan de Groei zijn, en vooral grenzen aan het gebruik van fossiele brandstoffen. Maar er was in die tijd een lichtpunt: kernfusie zou een onuitputtelijke energiebron zijn. Het leek mij prachtig om daar mijn leven aan te wijden, en dat betekende een studie natuurkunde, specialiseren in kernfysica en verder specialiseren in de fysica van lichte kernen. 

Je moet nogal wat weten voordat je aan de finesses van deze processen toekomt dus pas na een jaar of vijf, zes werd het mij langzamerhand steeds duidelijker dat kernfusie op aarde een doodlopend spoor is. In kernsplijting geloof ik niet; omdat dat zo verschrikkelijk gevaarlijk is, is het ook verschrikkelijk duur. 

Na mijn promotie heb ik dan ook een heel ander beroep gekozen: programmeur. Per slot van rekening had ik tijdens mijn studie en promotie honderden programma's geschreven voor heel veel verschillende processoren en in een stuk of tien verschillende programmeertalen.

Vanwege mijn achtergrond heb ik me gespecialiseerd in technische en – af en toe –  wetenschappelijke programmatuur. Dat heeft geleid tot veel werk in het buitenland, voor tientallen bedrijven in Europa en Azië. Het is een goede keuze geweest - ik ben in mijn leven geen dag tegen mijn zin naar mijn werk gegaan.

Na mijn pensionering hebben we heel veel gereisd, maar toen corona kwam was er tijdenlang niets leuks te doen. Dat was het moment om terug te gaan naar een oude liefde. En wat blijkt? Kernfusie is toch de oplossing voor de problemen van de aarde, maar dan wel op de zon, op aarde gebruiken we alleen het product van de fusie – zonlicht.

Er moet nog één opmerking gemaakt worden over het verhaal. Alles is naar beste kunnen berekend, maar er is geen peer review geweest zoals bij echte wetenschappelijke artikelen altijd wel het geval is. Ik ben benieuwd of iemand fouten kan vinden en dat zou ik dan graag willen weten.

Dit verhaal is veel belangrijker dan ik ben. Ik ben een oude man die niet zit te wachten op publiciteit, daarom schrijf ik dit verhaal anoniem. Maar als er dan toch een naam gebruikt moet worden, noem me dan maar Optimist.

(Echte naam bij redactie bekend)