Draaien aan de thermostaat van de atmosfeer

1 april 2014
Auteurs:
Daan Boezeman
Sectie Geografie, planologie en milieu, Radboud Universiteit Nijmegen
Henk Donkers
Geograaf, aardrijkskundeleraar, wetenschappelijk medewerker, docent geografie/planologie/milieu en wetenschapsjournalistiek, wetenschapsjournalist
Dit artikel is verschenen in: geografie april 2014
Kennis
geo-engineering
Geo-engineering: experimenten wereldwijd

Een van de weinig opgemerkte verrassingen in het laatste IPCC-rapport was de aandacht voor geo-engineering, het bewust grootschalig ingrijpen in het klimaatsysteem op aarde. Steeds meer wetenschappers zien daarin een ‘Plan B’ voor het geval klimaatmitigatie en -adaptatie tekortschieten. Wat is geo-engineering precies en wat zijn de risico’s?

 

Sinds de jaren '80 staat klimaatverandering prominent op de internationale agenda van wetenschappers en politici. Sinds de Earth Summit van 1992 in Rio de Janeiro spant de internationale politiek zich in om de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen, maar de mondiale CO2 -uitstoot is sinds het ijkjaar 1990 met 48 procent gestegen. Na het mislukken van recente klimaattoppen in Kopenhagen (2009) en Warschau (2013) om nieuwe, bindende afspraken te maken, hebben veel wetenschappers het vertrouwen in internationale afspraken over mitigatie (beperking van de klimaatverandering) verloren.

De Europese Unie, individuele landen en steden zijn daarom meer nadruk gaan leggen op klimaatadaptatie. Zij willen zich wapenen tegen de blijkbaar niet of moeilijk te stoppen effecten van klimaatverandering. In 2013 publiceerde de Europese Unie haar adaptatiestrategie, deed Rotterdam dat op lokaal niveau (zie Geografie februari) en kreeg staatssecretaris Mansveld van Infrastructuur en Milieu de opdracht echt werk te gaan maken van een brede strategie om Nederland ‘klimaatbestendig’ te maken. Adaptatie sorteert lokaal effect, maar pakt de oorzaak van klimaatverandering niet aan.

Recent is geo-engineering oftewel klimaatengineering op de agenda gekomen als derde weg om de risico’s van klimaatverandering tegen te gaan. De Nederlander Paul Crutzen, Nobelprijslaureaat voor zijn onderzoek naar de afbraak van de ozonlaag, effende daarvoor het pad met zijn artikel in Climatic Change in 2006. Mitigatie blijft volgens hem de belangrijkste oplossing, maar als daar niets van terechtkomt, moeten we een Plan B met noodmaatregelen achter de hand hebben. Hij en velen met hem vrezen extreme klimaatscenario’s en kantelpunten die tot onomkeerbare veranderingen in het klimaatsysteem leiden. Voorbeelden zijn het verdwijnen van ijs op de Noordpool waardoor de reflectie van zonlicht vermindert en de opwarming toeneemt, en het vrijkomen van methaan uit dooiend permafrost. Crutzen bepleitte in dat geval nood koeling met aerosolen, zwevende deeltjes, van zwavel in de stratosfeer, zoals die plaatsvindt bij grote vulkaanuitbarstingen. Na het artikel van Crutzen verscheen een stortvloed aan rapporten, zoals van de Engelse Royal Society in 2009 en het Nederlandse Rathenau Instituut eind 2013, en boeken met uiteenlopende standpunten van bijvoorbeeld Goodell, Keith, Hamilton en Hulme. 

Uiteenlopende technologieën

Klimaat- of geo-engineering is ‘het grootschalig en doelbewust ingrijpen in het klimaatsysteem om de door de mens veroorzaakte klimaatverandering tegen te gaan’. De twee begrippen zijn identiek en worden door elkaar gebruikt. Er worden vaak twee groepen technologieën onderscheiden: Solar Radiation Management (SRM) en Carbon Dioxide Removal (CDR). De eerste groep blokkeert of tempert inkomend zonlicht en heeft direct een koelend effect. De tweede haalt CO2 uit de atmosfeer en slaat dat op in de zee of op het land. Daardoor vermindert het broeikas effect. CDR heeft effect op de wat langere termijn. 

geo-engineering
Geo-engineering

Zonlicht werende technieken (SRM)
De belangrijkste technologieën van de hoogste luchtlagen naar het aardoppervlak: 

  • Reflectie van zonlicht voordat het de atmosfeer bereikt. Dat kan met ruimtespiegels of zonnezeilen. 
  • Injectie van aerosolen in de stratosfeer, de luchtlaag tussen 10 en 50 kilometer. De kleine stofdeeltjes (vooral zwavel) kunnen met vliegtuigen, raketten of ballonnen in de stratosfeer verspreid worden. 
  • Het bleken van laaghangende bewolking boven zee. Door de wolken witter te maken, reflecteren ze meer zonlicht. Dat kan door zeewater in de lucht te sproeien waardoor zoutdeeltjes in de lucht komen die fungeren als condensatiekernen. 
  • Vergroting van het reflecterend vermogen van het aardoppervlak door woestijnen te bedekken met een wit folie of spiegels, daken en wegen wit te schilderen, of gewassen te telen die veel zonlicht reflecteren. De reflectie van 2 procent van het inkomend zonlicht of de beschaduwing van 3 miljoen vierkante kilometer (75 keer de oppervlakte van Nederland) zou de verdubbeling van de CO2-concentratie sinds de industriële revolutie kunnen compenseren. 

Afvang en opslag van koolstof (CDR) 
De belangrijkste technologieën zijn: 

  • IJzerbemesting van oceanen. Oceanen leggen veel CO2 vast in organisch materiaal zoals algen. Waar algengroei beperkt wordt door gebrek aan ijzer, kan dit toegevoegd worden om de groeiomstandigheden te verbeteren. 
  • Verbetering van watertransport tussen de hogere en diepere lagen in de oceaan door het plaatsen van verticale buizen. Zo kan de oceaan meer CO2 uit de lucht opnemen. 
  • Grootschalige aanplant van nieuw bos. Vastlegging van CO2 verloopt echter langzaam en grootschalige bebossing kan op gespannen voet staan met de behoefte aan landbouwgrond en biodiversiteit. 
  • Verkolen van plantaardig materiaal en begraven van het restproduct (biochar). Zo wordt voorkomen dat de CO2 opgesloten in biomassa bij het afsterven weer vrijkomt. 
  • Bio-energie met CO2-opslag. Biobrandstoffen zijn een CO2-neutrale technologie. Als de CO2 wordt afgevangen en ondergronds wordt opgeslagen, vermindert de CO2 in de lucht. 
  • Versnelde verwering van mineralen als olivijn. Het gesteente reageert dan met CO2 uit de lucht en legt dit vast in nieuwe chemische verbindingen. Er zijn wel enorme hoeveelheden olivijn nodig (25 miljard ton per jaar) en om de verwering te versnellen moet het gesteente vermalen worden, wat energie kost. 
  • CO2 uit de lucht filteren met kunstbomen (carbon scrubbers) en ondergronds opslaan. Dat is moeilijk omdat CO2 erg verdund in de lucht zit.

Verhitte debatten

Het gaat in alle gevallen om technologieën die nog lang niet uitontwikkeld zijn en al helemaal niet op grote schaal zijn toegepast, terwijl klimaatverandering daar juist om vraagt omdat het anders geen effect heeft . Er moet dus nog veel onderzoek gedaan worden, waar bij het overigens voor velen de vraag is of we überhaupt aan dit onderzoek moeten beginnen (zie interview met Mike Hulme). Daarover woeden heftige, vaak ethische debatten. Speelt de mens voor God door zo in te grijpen, of vermindert het juist de huidige menselijke invloed op het klimaatsysteem? In 2013 heeft het IPCC geo-engineering uit de taboesfeer gehaald. Als dit jaar het IPCC-syntheserapport verschijnt, komt het waarschijnlijk prominent op de politieke en publieke agenda. Duidelijk is dat geo-engineering onderdeel aan het worden is van de mainstream in de klimaatwetenschappen. 

Verschillen

Tussen de technologieën zitten grote verschillen. SRM brengt meer risico’s en onzekerheden met zich mee dan CDR. SRM beïnvloedt het hele klimaatsysteem en verdeelt voor- en nadelen ongelijk over de wereld. Toepassing ervan kan bijvoorbeeld in Europa voor afkoeling zorgen en in Afrika leiden tot droogte. SRM moet bovendien tientallen tot honderden jaren worden toegepast en zadelt toekomstige generaties op met de verplichting ermee door te gaan. Met SRM stoppen is geen optie als de CO 2 -uitstoot niet verminderd is, omdat de atmosfeer dan versneld opwarmt (rebound-effect). Stoppen kan pas als CO 2 -concentraties voldoende zijn gedaald, bijvoorbeeld door succesvol mitigatiebeleid. Klimaatengineering en vooral SRM roepen dus allerlei vragen op rond rechtvaardigheid, wereldwijd en tussen generaties.

Sommigen vrezen ook dat toepassing van SRM voor landen een excuus wordt om minder werk te maken van CO 2 -reductie en energietransitie, en door te gaan met het verstoken van fossiele brandstoffen. Dit heet het moral hazard-dilemma: mensen zijn geneigd meer risico’s te nemen als ze zich verzekerd hebben. Waarom zou je als land pijnlijke beslissingen nemen die de economische groei belemmeren als er een op het eerste gezicht gemakkelijke oplossing beschikbaar is? Daarmee belandt geo-engineering direct in een debat over bestuurbaarheid (governance). Als de kosten beperkt zijn, en voor- en nadelen ongelijk verdeeld, welk governancemodel voorkomt dan een Alleingang van staten en bevordert democratische besluitvorming? 

Geo-engineering wordt gaandeweg onderdeel van de mainstream in klimaatwetenschappen

Mortuarium op SRM

Hoe om te gaan met de dilemma’s, onzekerheden en risico’s rond geo-engineering? Het Rathenau Instituut in Den Haag heeft als taak de publieke en politieke meningsvorming over wetenschap en technologie te stimuleren. In december 2013 bracht het instituut een rapport uit, Klimaatengineering: hype, hoop of wanhoop? Daarin zet het de technologieën en dilemma’s niet alleen op een rij, maar formuleert ook een standpunt: klimaatengineering biedt op korte termijn geen perspectief om klimaatverandering binnen aanvaardbare grenzen te houden. Het is dus geen alternatief voor mitigatie, hooguit een (tijdelijke) aanvulling.

Over SRM en CDR oordeelt het instituut verschillend. Op de toepassing van SRM zou een voorlopig verbod (moratorium) moeten komen. Er bestaan te veel risico’s en onzekerheden, en er is onvoldoende internationale regelgeving. Voorkomen moet worden dat landen op eigen houtje SRM gaan toepassen. Wel is het instituut voor meer onderzoek naar SRM om in geval van grote nood oplossingen voorhanden te hebben. Dat zou meer inzicht moeten opleveren in het klimaatsysteem, en in de effecten en risico’s van ingrepen. Dat onderzoek zou theoretisch of met kleinschalige laboratoriumexperimenten moeten plaatsvinden. Praktijkproeven zouden nog niet aan de orde zijn. Ten slotte zou er meer aandacht moeten zijn voor governancestructuren voor eventuele toepassing.

Over CDR is het Rathenau Instituut milder: het zou als aanvulling op (tegenvallende) mitigatie wel al toegepast mogen worden, al zijn veel CDR-technologieën daar nog niet rijp voor. Een alternatief voor mitigatie is het niet, want CDR kan onmogelijk de jaarlijkse CO 2 -uitstoot compenseren. Ook heeft het – anders dan SRM – geen onmiddellijk effect en zijn de technologieën eindig want we kunnen niet onbeperkt doorgaan met bosaanleg of olivijnwinning. Daarbij vergen CDR-technologieën vaak veel energie en grond die ook voor andere doeleinden gebruikt kunnen worden. Voor veel CDR-technologieën bestaat wel een algemeen maatschappelijk draagvlak, maar toepassing ervan roept NIMBYreacties op. Denk aan de lokale protesten tegen ondergrondse CO 2 -opslag in Barendrecht. 

Hype, hoop of wanhoop?

Klimaatverandering confronteert de samenleving met pijnlijke keuzes. Is geo-engineering een hype die zal overwaaien omdat de bezwaren ertegen zo overweldigend zijn dat de technologie snel naar het rijk der fabelen verwezen zal worden? Of biedt geo-engineering hoop omdat mitigatie door gebrek aan internationale solidariteit niet lukt, en adaptatie voor veel landen onhaalbaar is? Of is geo-engineering een scenario geboren uit wanhoop en is het een illusie? De titel van het Rathenau-rapport verwoordt treffend de onzekere stand van zaken. Hype, hoop of wanhoop? Om daar helderheid over te krijgen, moet het wetenschappelijk debat zich verbreden tot een maatschappelijk en politiek debat. 

 

BRONNEN 

  • Hulme, M. 2012. Climate change: Climate engineering through stratospheric aerosol injection. Progress in Physical Geography 36: 694-705 
  • Crutzen P.J. 2006. Albedo enhancement by stratospheric sulphur injections: a contribution to resolve a policy dilemma? Climatic Change 77 (3–4):211–219 
  • Riphagen, M. & F. Brom (red.) 2013. Klimaatengineering: hype, hoop of wanhoop? Rathenau Instituut, Den Haag. 
  • The Royal Society 2009. Geoengineering the Climate. Science, Governance and Uncertainty. The Royal Society, Londen. 
  • Vaughan, N. & T. Lenton 2011. A review of climate geoengineering proposals. Climatic Change 109: 745-790.