In een paar duizend jaar tijd heeft de mens de hele aardbol veroverd. Maar we stikken letterlijk in ons eigen succes. De atmosfeer van de aarde is zo giftig geworden dat hij jaarlijks 7 miljoen mensen doodt.
De CO2-niveaus zijn hoger dan ze in miljoenen jaren zijn geweest. Steden zijn gehuld in smog. En zelfs in de verlaten gebieden van onze planeet vinden we roetdeeltjes, chemicaliën en pesticiden in wat ooit schone lucht was.
De opwarming van de aarde maakt het alleen maar erger. Bij het verbranden van steenkool, olie en gas brengen we een kettingreactie op gang die de lucht nog meer vervuilt, en nu al heeft een op de tien wereldburgers daar last van.
Gelukkig kan de vindingrijkheid die ons in de problemen heeft gebracht, ook helpen bij het oplossen ervan. Ingenieurs werken al hard om ons weer schone lucht te geven – bijvoorbeeld met asfalt dat niet alleen autoverkeer mogelijk maakt, maar ook smog aan de lucht onttrekt.
De opwarming van de aarde veroorzaakt meer bosbranden, die een ernstige bron van luchtvervuiling zijn. Alleen al in de VS gaat elk jaar tot 40.000 km2 natuur in rook op, en de trend neemt snel toe.
CO2 is een oude rekening
De grootste uitdaging is het vrijkomen van CO2 in de atmosfeer. Planten en dieren nemen dit op, en als ze sterven en vergaan, komt het opgehoopte CO2 vrij.
Maar diep onder het aardoppervlak, waar de druk enorm is en geen zuurstof heerst, vindt een ander proces plaats. In de loop van miljoenen jaren worden de organische resten van dieren en planten omgezet in steenkool, olie en gas: fossiele brandstoffen. En als we die winnen en verbranden, komt het opgeslagen CO2 vrij.
De CO2-concentratie in de atmosfeer wordt gemeten in ‘parts per million’ (ppm), dus hoeveel miljoenste van de lucht uit CO2 bestaat. Dat gehalte lag vóór de industrialisatie rond de 280 ppm.
Sinds we kolen en olie verstoken om aan energie te komen voor automotoren, stoommachines, elektriciteitscentrales en nog veel meer, stijgt het niveau. Door onze activiteiten is er 1.500.000.000 – 1,5 miljard – ton CO2 in de atmosfeer beland, waardoor het CO2-gehalte overal op aarde boven de 400 ppm is gekomen, een niveau dat het hele klimaat verandert.
50 procent meer bosbranden zullen we hebben in 2100, en de stijging komt vooral door een warmer klimaat.
400 ppm is nog niet levensbedreigend. In een gesloten slaapkamer of een druk klaslokaal kan het gehalte 2000 of 3000 ppm bereiken, en pas bij circa 5000 ppm krijg je last van hoofdpijn en duizeligheid.
Voor een acute levensbedreigende vergiftiging is 30.000-40.000 ppm nodig, maar 400 ppm in de hele atmosfeer van de aarde veroorzaakt het broeikaseffect: het hoge CO2-gehalte houdt de warmte van de zon vast en leidt tot opwarming, met als gevolg smeltende polen en een stijgende zeespiegel.
Meer roet in de lucht door bosbranden
Helaas houden de problemen daar niet op. Klimaatverandering maakt niet alleen de lucht die we inademen warmer, maar brengt ook een zichzelf versterkend effect teweeg dat de lucht vuiler maakt.
Klimaatverandering leidt tot langere perioden zonder neerslag, en samen met hogere temperaturen verhoogt dit de kans op bosbranden. En dat is slecht nieuws voor de luchtkwaliteit wereldwijd.
In de VS houdt de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), het weer- en klimaatagentschap, de bosbranden nauwlettend in de gaten, die vooral in het westen van de VS een toenemend probleem vormen.
In 2021 besloegen de bosbranden in de VS 22.000 km2. Dat is vier keer zo veel als het vroegere jaargemiddelde en bijna de helft van de oppervlakte van Nederland.
Fel zonlicht bevordert de vorming van smog, wat een groot probleem is in steden als Shanghai in China.
Asfalt absorbeert luchtvervuiling
Door stijgende temperaturen in steden wordt er meer ozon gevormd boven het oppervlak – smog. Tegels en asfalt met een zogeheten fotokatalytische coating van titaniumdioxide kunnen de vervuiling absorberen.
1. Zonlicht veroorzaakt giftige reactie
Bij het verstoken van fossiele brandstoffen komen stikstofoxiden (NOx) vrij. De energie uit de uv-straling van de zon staat een zuurstofatoom van het NO2-molecuul af. Stikstofoxide (NO) en vrije zuurstofatomen (O) blijven over.
2. Gebroken moleculen vormen ozon
De vrije zuurstofatomen van de stikstofoxiden vormen met de zuurstofmoleculen (O2) in de lucht ozon (O3). Ozon slaat neer als smog, wat ademhalingsproblemen veroorzaakt en longweefsels kan aantasten.
3. Coating voorkomt ozonvorming
Door asfalt en stoeptegels te coaten met titaniumdioxide (TiO2) kan de kettingreactie worden doorbroken. Stikstoffilters zetten titaniumdioxide om in onschadelijk nitraat (NO3), een vaste stof die wegspoelt met de regen.
Uit de analyses van de NOAA blijkt dat een warmer en droger klimaat de grote oorzaak is van meer bosbranden, en als de temperatuur nog maar 1 °C stijgt, kan in het westen van de VS een zes keer zo groot gebied in vlammen opgaan.
De VN schat dat we in 2100 op aarde 50 procent meer bosbranden krijgen, en als de wereldbevolking groeit, worden er dus veel meer mensen door getroffen.
Niet alleen kunnen de vlammen alles opslokken, maar bij bosbranden komen er ook gigantisch veel deeltjes vrij.
Deeltjes zweven weken rond
Bijzonder zorgwekkend is het zogeheten fijnstof tot PM2,5. PM staat voor ‘particulate matter’ – deeltjes – en 2,5 verwijst naar de grootte: minder dan 2,5 micrometer doorsnee. Er passen 400 van deze deeltjes in 1 millimeter.
Zogeheten fijnstof tot PM2,5 (geel) meet nog geen 2,5 duizendste millimeter – veel minder dan de diameter van een haar (zwart).
Deeltjes van deze grootte kunnen een aantal weken blijven hangen en zich over duizenden kilometers verspreiden. Als we ze inademen, komen ze diep in de longen terecht, waar ze ademhalingsproblemen kunnen veroorzaken. In het uiterste geval kunnen ze tot een vroegtijdige dood leiden.
Een studie die in 2021 verscheen in het prestigieuze tijdschrift Nature stelt zelfs dat een vervuiling van PM2,5 door bosbranden slechter voor de gezondheid is dan fijnstof uit andere bronnen.
Het dodental door deeltjesvervuiling van bosbranden is niet bekend, maar in steden kan een toename van roetdeeltjes een al groot probleem verergeren.
Veel grote steden hebben veel last van deeltjesvervuiling, onder andere door oude dieselmotoren, slijtage van banden en remstof. Het probleem is vooral ernstig bij grote verkeersknooppunten, wat de Duitse uitvinder Robert Krüger ertoe bracht een filter te ontwikkelen die de lucht in de stad kan zuiveren.
60.000 kubieke meter lucht per uur kan van deeltjes worden gezuiverd door de mobiele filterunit Purevento S-60.
De Purevento City Air Cleaner S-60 is zo groot als een container en is bedoeld voor drukke kruispunten, waar de luchtvervuiling het ergst is.
De Purevento zuigt 60.000 m3 lucht per uur aan en duwt die door een reeks mechanische en chemische filters, die onder andere 85 procent van het fijnstof tot PM2,5 verwijderen.
Langs drukke wegen in steden kan deeltjesvervuiling schadelijk zijn voor de gezondheid. Hier kan een filter als de Purevento de luchtkwaliteit bevorderen.
Tot nu toe is de luchtreiniger getest in het hoofdkantoor van het bedrijf ten zuiden van Hamburg en in de Noord-Duitse stad Kiel, waar Purevento helpt om de deeltjesvervuiling onder de aanbevolen grenswaarden te houden en het gehalte stikstofoxiden te verminderen.
Felle zon leidt tot meer smog
Stikstofoxiden – of NOx – zijn een grote veroorzaker van stedelijke vervuiling. De stoffen komen onder andere vrij bij de verbranding van kolen, olie en gas en zijn op zich al schadelijk, maar bij blootstelling aan zonlicht vormen ze ozon, wat een enorm probleem extra is.
3 dingen die JIJ kunt doen
Tank je auto ’s avonds vol
Als je benzine tankt bij fel zonlicht, vormen de zonnestralen uit de benzinedampen ozon. In steden waar het in de zomer erg warm is, raden de autoriteiten aan om met tanken te wachten tot na zonsondergang. En met een elektrische auto draag je helemaal niet bij aan de plaatselijke ozonvervuiling.
Doe je open haard weg
Een van de belangrijkste bronnen van vervuiling door fijnstof tot PM2,5 zijn houtkachels en open haarden. Deskundigen schatten dat het verbranden van hout in woningen elk jaar 60.000 Europeanen het leven kost. Zelfs droog hout in een moderne kachel geeft bij verbranding deeltjes af.
Breng je oude dieselauto naar de sloop
Verbranding van diesel in een automotor veroorzaakt veel uitstoot van fijnstof, dat slecht is voor de gezondheid. Zwarte rook uit de uitlaat was vroeger normaal, maar in 2011 stelde de EU roetfilters op nieuwe dieselauto’s verplicht. Hierdoor is de uitstoot verminderd, maar er rijden nog veel oudere dieselauto’s zonder filter rond.
In de jaren 1980 kreeg ozon veel aandacht. Er zaten dan ook grote gaten in de ozonlaag rond de aarde. Deze laag op 15-35 kilometer hoogte beschermt ons tegen de dodelijke kortgolvige uv-straling van de zon, maar op geringere hoogte is ozon een giftig gas dat steden kan hullen in smog.
Wanneer er zonlicht op stikstoffilters valt, breken deze de moleculen open en kunnen de zuurstofatomen ontsnappen. Ze binden zich aan zuurstofmoleculen (O2) in de lucht en vormen ozon (O3).
Ozon irriteert de ogen, neus en longen en kan leiden tot alzheimer en ten slotte de dood. Door de klimaatveranderingen worden sommige delen van de wereld blootgesteld aan feller zonlicht, waardoor meer NOx zal worden omgezet in ozon.
De oplossing ligt misschien wel onder onze voeten. Met een bepaalde coating van titaniumdioxide kunnen wegen en trottoirs smog absorberen. De stof bindt stikstofoxiden en zet ze om in nitraat – een vaste stof die op de weg neerslaat en door de regen wordt weggespoeld.
De WHO schat dat elk jaar 7 miljoen mensen sterven door luchtvervuiling, en door de klimaatverandering zal dat cijfer alleen maar stijgen. Maar wie weet gaan luchtfilters en smogabsorberende straten ons helpen de vervuilingscatastrofe af te remmen – terwijl wij ons aanpassen aan het uitstoten van minder CO2 in de lucht die we elke dag inademen.