Ooit keek je uit op zee vanuit je kleine gezinsappartement. Nu staar je tegen de kademuur aan, die bouwvakkers in gele pakken hoger aan het maken zijn.
De muur is de wering tegen stormvloeden en de zee, die elk jaar 5 centimeter stijgt.
Je zet een raampje open voor wat koele lucht, want de zomer is vervelend warm en klam, en zelfs ’s nachts daalt het kwik zelden tot onder de 25 °C.
Airconditioning is verboden om het energieverbruik te beperken, en het gaas voor de ramen houdt veel frisse lucht tegen.
Welkom in IJmuiden of Knokke anno 2100 – en in een 6 °C warmere wereld.
Het risico dat de opwarming van onze aarde op die manier uit de hand loopt en de temperatuur deze eeuw al 6 °C zal stijgen, is klein. Maar uitgesloten is het niet.
Daarom spraken de regeringsleiders van vele landen op aarde in 2015 af de temperatuurstijging beperkt te zullen houden tot ‘slechts’ 1,5 °C ten opzichte van de periode voorafgaand aan de industrialisatie.
Die tijd is als ijkpunt gekozen omdat de uitstoot van broeikasgas toen plotseling begon toe te nemen.
De temperatuurstijging valt echter niet onder die 1,5 °C te houden door alleen de uitstoot van broeikasgassen als kooldioxide (CO2) te beperken.
De overstap van fossiele brandstoffen – steenkool, olie en gas – naar groene energie van wind, zon en water gaat gewoon veel te langzaam.
Daarom werken wetenschappers hard aan het ontwikkelen van nieuwe wapens die ze kunnen inzetten in de strijd tegen broeikasgassen. Ze willen kooldioxide op meer fronten gaan bestoken met mineralen, biokool en fotosynthese – en wachten alleen nog op het aanvalssignaal.
Groen mineraal absorbeert CO2
Wat CO2 betreft is de aanval tweeledig. De eerste stap is het verwijderen van de grote lading van het problematische broeikasgas die al in de atmosfeer aanwezig is.
Dat moet gebeuren door chemische middelen en gigantische CO2-zuigers in te zetten, of door de natuurlijke processen te versnellen die het gas rechtstreeks uit de atmosfeer halen.
Op vochtige stranden helpt het mineraal olivijn kooldioxide uit de lucht in te vangen.
Het groenige mineraal olivijn is bijvoorbeeld een ware CO2-killer.
Als het in contact komt met water, neemt olivijn kooldioxide op en zet dit om in onschadelijke stoffen – zoals orthokiezelzuur, dat onder andere de algen in zee helpt met het opbouwen van een kalkschild.
Uit berekeningen blijkt dat de wereldwijde CO2-uitstoot tegen te gaan is als slechts 1000 grote vrachtschepen olivijn op de stranden op aarde verspreiden.
LEES OOK: Wat is het broeikaseffect?
Luchtmacht
CO2 wordt uit de lucht geschoten
Veel natuurlijke processen halen kooldioxide direct uit de atmosfeer en binden het, zodat het gas het klimaat niet meer kan beïnvloeden. Nu kan de wetenschap dit nabootsen, en als bijkomstig voordeel wordt er meer voedsel geteeld voor de alsmaar groeiende wereldbevolking.
Vochtig mineraal zuigt CO2 aan
Olivijn wordt gevormd in magma. Het mineraal vormt met het CO2 uit de lucht onschadelijke stoffen, die van nature in de koolstofkringloop voorkomen en onder meer het schildje van algen vormen.
Omdat water cruciaal is voor de chemische reacties die het CO2 verwijderen, is het strand de beste plek om verpulverd olivijn te verspreiden, waar de zee het mineraal vochtig houdt.
Kolen kunnen 12 procent van het kooldioxide uit de atmosfeer halen
Biokool ontstaat als organisch materiaal wordt verhit zonder zuurstof. Op het oppervlak vinden reacties plaats die CO2 afvangen.
Elke gram biokool bindt 18-34 mg CO2, dat duizenden jaren in de bodem blijft en deze verbetert, met grotere oogsten tot gevolg. Biokool kan 12 procent van het wereldwijde CO2 opnemen.
Bos verslindt CO2
Bomen halen CO2 effectief uit de atmosfeer doordat de fotosynthese het broeikasgas bindt. Een eerste stap zou zijn de huidige ontbossing tegen te gaan.
Samen met het ontwateren van drasland, waarbij CO2 de lucht in vliegt, staat de boskap voor wel 13 procent van de totale afgifte van kooldioxide aan de atmosfeer. Het effect van natuurbehoud alleen al is dus enorm.
Als CO2 wordt afgevangen, bijvoorbeeld door schoorsteenfilters, moet het uit de weg worden geruimd, zodat het niet langer aan de opwarming van de aarde bijdraagt.
Een van de opties is om kooldioxide te binden in heet gesteente. Zo hebben wetenschappers in IJsland bijvoorbeeld CO2 uit de lucht om weten te zetten in mineralen in basalt.
De uitstoot neemt nog altijd toe
Hoe eerder de CO2-wapens klaar zijn voor gebruik op het slagveld, hoe beter.
Ondanks de internationale afspraken om de invloed op het klimaat fors te beperken, vliegt er nog altijd CO2 uit de schoorstenen, uitlaten en de enorme landbouwarealen.
Uit de laatste cijfers van het Internationaal Energieagentschap – een intergouvernementele organisatie die onder meer moet zorgen voor een schone energievoorziening – blijkt dat het energieverbruik in 2018 maar liefst 2,3 procent hoger lag dan in 2017.
Die toename is vooral te wijten aan het stoken van steenkool, olie en gas. De totale uitstoot van broeikasgas lag in 2018 dan ook 1,7 procent hoger dan in het jaar daarvoor.
Het gaat dus – net als in de afgelopen 150 jaar – de verkeerde kant op.
Sinds de industriële revolutie in de 19e eeuw goed op stoom kwam, heeft de mens al 2000 miljard ton kooldioxide de atmosfeer in geblazen.
Destijds lag de concentratie op ongeveer 280 CO2-moleculen per 1 miljoen luchtmoleculen, en nu is die al gestegen tot meer dan 410 CO2-moleculen op 1 miljoen luchtmoleculen.
Dat lijkt misschien niet zo veel, maar het gehalte kooldioxide in de lucht is de afgelopen 150 jaar met 45 procent toegenomen, en omdat CO2 een broeikasgas is, is de temperatuur op aarde door die hoge concentraties ongeveer 1 °C gestegen.
CO2 verlaagt de pH-waarde van de zeeën. Door deze verzuring kunnen koralen en schaal- en schelpdieren moeilijker kalk aan het water onttrekken voor hun skelet, schelp of schild.
Met andere woorden, we hebben slechts 0,5 °C te gaan voordat de maximaal 1,5 °C temperatuurstijging die in 2015 door de wereldleiders is overeengekomen, bereikt is.
En omdat het effect van broeikasgas niet onmiddellijk optreedt, denken onderzoekers dat we nog maar zo’n 770 miljard ton CO2 mogen uitstoten om nog een kans te maken (50 procent kans om precies te zijn) dat de temperatuurstijging onder de 1,5 °C blijft.
Als we die kans willen verhogen naar 67 procent, dan kunnen we ons nog maar 570 miljard ton CO2 uitstoot veroorloven.
Maar elk jaar pompen alle landen op aarde samen 40 tot 50 miljard ton kooldioxide de lucht in.
Met die hoeveelheden kunnen we nog maar 10 à 12 jaar blijven uitstoten – en daarna kunnen we het klimaatdoel niet meer halen door te stoppen met de CO2-uitstoot.
Marine
Zee is het nieuwe klimaatfront
De oceanen vangen heel goed CO2 op, maar het broeikasgas verzuurt het water, waardoor koralen slechter groeien. De onderzoekers zetten nu chemische wapens tegen de verzuring in. Op een Australisch oefeneiland vierden ze een overwinning.
One Tree Island is een koraaleiland met drie lagunes, die op laag water koraalbanken hebben. Via een van deze banken loopt het water van de grootste lagune over naar een kleinere lagune.
Aan de ene kant van de 35 meter brede bank lieten de onderzoekers 15.000 liter natriumhydroxide in zee stromen. Dit sterk basische NaOH neutraliseerde CO2 in het zeewater.
Het natriumhydroxide herstelde de zuurgraad van de zee, waarna de onderzoekers zagen dat de koralen die in het neutrale zeewater leefden, 6 tot 8 procent sneller begonnen te groeien.
Diverse wapens winnen de oorlog
Helaas is het duur en tijdrovend om in het vervoer en de voedingsmiddelenindustrie over te stappen op groenere alternatieven, zoals de elektrische auto, zonnecellen en windmolens.
Nog steeds worden er energiecentrales op basis van fossiele brandstoffen gebouwd, waardoor de helft van de krappe hoeveelheid van 570 miljard ton CO2 al op voorhand is verbruikt – tenzij deze centrales tijdig worden gesloten of verbouwd om de uitstoot aan banden te leggen.
Hier komt het anti-CO2-arsenaal in beeld.
De gigantische CO2-zuiger van Climeworks wordt bij Zürich in Zwitserland getest.
Een onderzoeksteam uit onder meer de VS, Groot-Brittannië en Oostenrijk, dat de tot nu toe beschikbare kennis over het bestrijden van CO2 heeft doorgenomen, kwam uit op een aantal conclusies.
De belangrijkste is dat het verwijderen van broeikasgassen uit de atmosfeer een ‘biofysische noodzaak’ is om de doelstelling van ten hoogste 1,5 °C temperatuurstijging te bereiken.
Is het doel daarentegen 2 °C temperatuurstijging, dan kunnen we het nog halen door nu over te stappen op duurzame energiebronnen en door groene oplossingen te kiezen waar dat maar enigszins mogelijk is.
1,7 procent is de uitstoot van broeikasgassen van 2017 op 2018 gestegen.
Het onderzoeksteam stelde ook vast dat niet één anti-CO2-wapen de oplossing kan zijn voor het hele klimaatprobleem en tot een snelle overwinning op het slagveld kan leiden.
De onderzoekers zien meer heil in een nauwkeurig geselecteerde waaier van technologieën, maar wijzen erop dat we nu vaart moeten zetten achter de financiering van onderzoek en ontwikkeling, willen we de wapens over tien jaar klaar hebben – want dan is de behoefte aan CO2-bestrijding naar verwachting heel acuut.
Gelukkig kennen de wetenschappers een aantal methoden die al heel goed werken en bovendien zo eenvoudig zijn dat we de haan kunnen spannen en de wapens nu al naar het front kunnen sturen.
Eerste golf: hout en chemicaliën
Elk onderzoek wijst uit dat de aanplant van bomen een van de goedkoopste methoden vormt om CO2 in de atmosfeer te bestrijden – de prijs is nog geen 45 euro per ingevangen ton. Daarmee worden de kosten gedekt voor de afname van landbouwgrond, de aanplant van bos en de verzorging van de bomen.
Een uitdaging is dat er voor deze methode grote grondgebieden nodig zijn, wil ze leiden tot zichtbare resultaten in de CO2-boekhouding.
En vrij land is schaars, want de landbouw groeit mee met de wereldbevolking. In 2019 waren er al 7,7 miljard mensen, en in 2050 zijn er hoogstwaarschijnlijk zelfs 9,8 miljard.
Daarom kan nieuw en hersteld bos slechts 3,5 miljard ton CO2 per jaar uit de atmosfeer verwijderen – of zo’n 10 procent van de huidige uitstoot per jaar.
Als nieuwe bossen effectief kooldioxide uit het klimaatsysteem moeten verwijderen, dan moeten de bomen die oud worden en afsterven juist behandeld worden, zodat het broeikasgas er niet gewoon uit vliegt.
Want dit gebeurt als de stammen op de bosbodem mogen rotten.
Daarom moeten de bomen worden gekapt als ze zijn uitgediend, en in de vorm van meubels en huizen kan het hout nog jaren mee.
Anders kan het onder gecontroleerde omstandigheden verbrand worden in centrales, waar schoorsteenfilters het kooldioxide opvangen voor verwerking.
Het potentieel van technieken die CO2 uit schoorsteenrook halen met chemicaliën, is vrijwel oneindig. Maar momenteel slurpt de methode nog energie, waardoor ze duur is.
Filter zuivert atmosfeer
Onderzoekers ontwikkelen constant nieuwe materialen die CO2 afvangen. Zo experimenteert het bedrijf Climeworks met filters voor schoorsteenrook en gewone lucht. De materialen hebben met elkaar gemeen dat ze het opgevangen CO2 weer afstaan voor hergebruik.
Rook of gewone lucht worden door een katalysator geperst. Een poreus materiaal daarin, bijvoorbeeld van zeolietmineralen, kan CO2 aan zich binden.
De mineralen vangen CO2 op en binden het aan het poreuze materiaal, en de rest van de gassen in de lucht of rook wordt onder hoge druk naar de top van de katalysator gestuurd.
De druk in de katalysator wordt verlaagd en het geconcentreerde CO2 wordt onderin verzameld. Nu is de katalysator klaar om een nieuwe lading rook of lucht te zuiveren.
Wil een steenkolen- of aardgascentrale bijvoorbeeld CO2-neutraal stoken, dan gaat wel 10 tot 25 procent van de daar opgewekte elektriciteit naar het opvangen van het door die centrale zelf uitgestoten CO2.
Wel is deze techniek ook bruikbaar voor atmosferische lucht.
Dus al worden er nog broeikasgassen uitgestoten, er treedt toch een verlaging op van het CO2-gehalte in de atmosfeer.
Meer druk op zon, wind en water
De eerste proeven zijn al aan de gang, en een van de bedrijven die er het verst mee zijn, is Climeworks in Zwitserland.
Her en der – onder meer bij Zürich – heeft dit bedrijf al proefopstellingen met gigantische CO2-zuigers. De technologie kan gaan werken zodra de behoefte er is en er geld voor wordt vrijgemaakt.
Het blijft echter een dure grap. Climeworks schat dat de prijs per ton ingevangen CO2 nu rond de 600 euro ligt.
Directeur Christoph Gebald denkt echter dat die prijs zal dalen tot nog geen 90 euro per ton zodra de vraag toeneemt.
Genie
CO2 wordt uit de bodem gehaald
Enorme stofzuigers met chemische filters kunnen de lucht zuiveren. Het opgevangen CO2 wordt daarna veilig opgeslagen, en ingenieurs hebben al verschillende ideeën voor opslagplaatsen diep onder de grond.
Druk perst de laatste druppels olie eruit
Halflege oliebronnen zijn bruikbaar als opslagplaats voor CO2. Als het broeikasgas daar onder hoge druk naartoe wordt gepompt, kan het gas bovendien 30 tot 60 procent meer olie uit de bodem helpen persen.
Grondwater lost broeikasgas op
Diep grondwater kan CO2 oplossen en duizenden jaren vasthouden. De diepe grondwaterbekkens in de VS kunnen de totale hoeveelheid CO2 van de energieproductie in dat land van zeker 100 jaar opslaan.
Heet gesteente zet c02 om in rots
CO2 dat naar heet basalt of een ander gesteente wordt gepompt, vormt met dit gesteente een carbonaat. Proeven in IJsland wijzen uit dat het proces maar een paar weken duurt, en dat er geen kooldioxide bij vrijkomt.
Het nadeel van het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer is dat het nog meer energie vreet dan het zuiveren van schoorsteenrook, want de concentratie in de atmosfeer is lager.
Dus als de stroom voor de CO2-zuiger afkomstig is van een steenkolencentrale, produceert die meer CO2 dan Climeworks invangt.
Nu werken CO2-zuigers al met groene energiebronnen, maar moet de CO2-bestrijding worden opgeschaald naar wel tienduizenden installaties op aarde, dan komt de productie van stroom van water, wind en zon sterk onder druk te staan.
Kijk hoe CO2 wordt opgeslagen in steen:
IJslandse onderzoekers pompen CO2 de grond in, waar het broeikasgas wordt omgezet in mineralen.
Maar al zijn er nog zo veel uitdagingen, over vijf of tien jaar hebben de klimaatstrijders een heel wapenarsenaal en een uitgewerkt plan om de strijd tegen CO2 te kunnen winnen.
Dat betekent echter niet dat dit per se de beste oplossing voor de klimaatcrisis is.
Volgens veel onderzoekers ligt het gevaar op de loer dat we ons nu gaan storten op het verwijderen van kooldioxide uit de atmosfeer en niet toekomen aan het overstappen op groene energie.
En dat is onwenselijk. Net als bij alle andere conflicten is een oplossing aan de onderhandelingstafel beter dan oorlog.