Het is nacht in Kameroen. Het Nyosmeer glanst in het maanlicht. Maar ineens begint het water te borrelen, alsof het kookt. De bellen zitten vol koolstofdioxide, en als ze aan het oppervlak uiteenspatten komt het gas vrij.
We kennen kooldioxide als een broeikasgas dat de atmosfeer opwarmt, maar op die avond in 1986 stroomt het gas langs de grond en vormt het een verstikkende deken.
Als de zon een paar uur later boven het West-Afrikaanse land opkomt, zijn zeker 1700 mensen omgekomen. En door de ijzerverbindingen die met de bellen mee naar boven zijn gekomen, is het Nyosmeer niet langer blauw, maar bloedrood.
Na de ramp in het Nyosmeer ging een internationaal onderzoeksteam op pad, op zoek naar soortgelijke meren op aarde die gas dreigen te laten ontsnappen.
Het team vond er weinig, maar één CO2-meer was griezelig groot: het Kivumeer op de grens tussen DR Congo en Rwanda in Centraal-Afrika.
De stad Goma ligt ingeklemd tussen de actieve vulkaan Nyiragongo en het gasrijke Kivumeer.
Wetenschappers schatten dat het 2700 km2 grote meer wel 10.000 keer zo veel koolstofdioxide bevat als er in 1986 vrijkwam uit het Nyosmeer. En wat nog erger is: de oevers van het Kivumeer zijn dichtbevolkt.
Alleen al in de stad Goma ten noorden van het meer wonen meer dan 700.000 mensen, en aan het water staan grote vluchtelingenkampen.
In het slechtste geval kunnen 2 miljoen mensen omkomen als het gas ontsnapt.
Vulkaan voert gas aan
Van nature zit er weinig CO2 in de lucht, maar als het gehalte in de lucht die we inademen enige tijd meer dan 10 procent bedraagt, blokkeert het CO2 de toevoer van zuurstof naar het bloed. Het resultaat is dood door verstikking.
Ook kunnen er vloedgolven in het meer ontstaan doordat het zo hevig borrelt, wat de ramp er nog erger op maakt.
Het CO2 in het Kivumeer is afkomstig van een magmakamer onder de nabije vulkaan Nyiragongo. Van hieruit sijpelt het gas door scheuren en spleten in het bodemwater van het meer, dat tot 485 meter diep is.
Door de hoge druk van het bodemwater vormt het CO2 geen belletjes, maar lost het op in het water – net als bij frisdrank, waarin het koolzuurgas is opgelost tot je de dop losdraait en de vloeistof begint te bruisen.
Kivu is gewapend met gasgranaten
Het Kivumeer bevat 300 km3 kooldioxide, dat uit de magmakamer onder de Nyiragongovulkaan in het meer is gesijpeld. Daarbij komt 60 km3 methaan, CH4, aangemaakt door bacteriën in de meerbodem. Als de gassen ontsnappen, vormen ze een verstikkende deken over het landschap en versterken ze de opwarming van de aarde.
De hoeveelheid gas in het Kivumeer is zorgwekkend. 1 liter bodemwater bevat zo veel gas onder druk dat het op grondniveau 30 liter zou zijn.
In totaal schatten de wetenschappers dat de watermassa 300 km3 opgelost kooldioxide bevat. Dat is genoeg om een 70 meter dikke, dodelijke CO2-wolk over heel Nederland te leggen.
Gelukkig heeft het Kivumeer een zeer stabiele gelaagdheid. Het bodemwater blijft op de bodem, terwijl het oppervlaktewater aan de oppervlakte blijft. En zo hoort het ook.
Onrust kan gasbom laten ontploffen
Als de gelaagdheid van het meer verstoord wordt en het bodemwater stijgt, zal het CO2 niet meer oplossen, maar bellen vormen. En omdat de bellen veel lichter zijn dan het omringende water, zullen ze opstijgen.
De beweging trekt meer water naar boven en vormt meer bellen – tot het meer uiteindelijk ontploft als een dieptebom.
Om te weten te komen hoe vaak het Kivumeer in de loop der tijd tot ontploffing is gekomen, bestudeerde een onderzoeksteam onder leiding van geofysicus Xuewei Zhang in 2014 afzettingen op de bodem van het meer.
Het team vond sporen van 40 turbidieten – omvangrijke modderstromen onder water – van de laatste 12.000 jaar, met circa 300 jaar ertussen. Ze vonden ook bewijzen dat het meerwater grondig was opgeschud.
120 miljoen auto’s stoten evenveel uit als de hoeveelheid CO<sub>2</sub> in het Kivumeer.
Vooral in zeer regenachtige perioden ontsnapte er veel gas, wanneer het water heel hoog stond en de rivieren veel modder, zand en grind aanvoerden.
Maar niet alleen regen kan de bom in het meer laten afgaan.
Er zijn talrijke aardbevingen in het gebied, die ook een modderstroom op gang kunnen brengen in de meerbodem, en een zware uitbarsting van de vulkaan Nyiragongo kan lava tot ver in het meer laten stromen en de ontgassing op gang brengen.
Uit berekeningen blijkt echter dat het meer veilig is voor de nabije toekomst als het met rust gelaten wordt. Hoewel de hoeveelheden CO2 gigantisch zijn, kan het bodemwater nog tot tweemaal zoveel opgelost gas bevatten voordat het meer spontaan ontploft.
In 1986 steeg een wolk kooldioxide op uit het bodemwater in het Nyosmeer in Kameroen, waarbij meer dan 1700 mensen in hun slaap omkwamen.
Maar het Kivumeer krijgt geen rust, want het bodemwater bevat ook 60 km3 waardevol aardgas (methaan), aangemaakt door bodembacteriën.
LEES OOK: Het grootste meer van Nederland – en 4 andere grote meren in Nederland
Gaswinning bedreigt de orde
In 2016 begon het drijvende platform KivuWatt met het ontgassen van water van 355 meter diepte. Het methaan gaat naar een installatie op het land, die nu 26 megawatt (MW) levert: ruim 10 procent van het elektriciteitsverbruik in Rwanda. Berekeningen tonen aan dat het meer 100 jaar lang 100 MW kan leveren.
Het punt is dat het opgepompte water weer in het meer terugstroomt.
Bodemwater is veel zwaarder dan oppervlaktewater door het hoge gehalte vulkanische zouten en andere stoffen. Als het bodemwater hoog in het meer wordt gegoten, zal het dus snel zakken en kan het de gelaagdheid van het meer verstoren.
Explosief meer zit vol energie
1. Drijvend platform voedt energiecentrale
Sinds juni 2016 pompt een drijvend platform, KivuWatt genaamd, aardgas uit het bodemwater van het Kivumeer naar een elektriciteitscentrale op het land. De KivuWatt pompt zwaar en zout water vol gas op vanaf 355 meter diepte (donkerblauw).
2. Drukdaling en spoeling wint het gas
Het bodemwater bevat niet alleen aardgas, maar ook zouten, waterstofsulfide en CO2. Als het water wordt opgepompt, daalt de druk en komen de gassen vrij (geel). Die worden gespoeld met schoon water, dat CO2 en waterstofsulfide opneemt en 85 procent zuiver methaan (rood) achterlaat.
3. Zwaar water wordt teruggepompt
Bodem- en spoelwater bevatten verschillende zouten en gassen en worden daarom naar 240 en 60 meter gepompt. Hier komt hun dichtheid overeen met die van het meerwater. KivuWatt verstoort de waterlagen niet en voorkomt een kettingreactie.
De mensen van de KivuWatt hebben berekend dat het ontgaste bodemwater op circa 240 meter diepte moet worden geloosd om het meer zo min mogelijk te verstoren.
Maar de berekeningen stellen niet alle wetenschappers gerust.
De Deense ingenieur Finn Hirslund van het adviesbureau COWI en de Canadese scheikundig ingenieur Philip Morkel vrezen dat de huidige aanpak de gelaagdheid van het meer dreigt te verstoren en het risico vergroot dat het meer ontploft in een kettingreactie.
De gaswinning heeft echter ook een voordeel buiten het leveren van goedkope stroom aan de Rwandezen, want hoe meer gas wordt verwijderd zonder catastrofale ontgassing, hoe minder explosief het meer wordt.
Alle gassen – kooldioxide, aardgas en waterstofsulfide – dragen namelijk bij tot de totale gasdruk in de waterkolom.
Dus voor elke dag dat de aardgaswinning vlot verloopt, daalt de druk van de gassen een beetje. En over 100 jaar, als de bruikbare aardgasreserves op zijn, kan de diepwaterbom in het Kivumeer eindelijk onschadelijk gemaakt worden.
Lees ook: Het grootste meer ter wereld