Wereld

Ideeën en ontwikkelingen van wereldbelang

Eldorica, meer welvaart met minder werken

Zo ongeveer een halve eeuw geleden kwam het rapport van de Club van Rome uit. Wat, als we toen wél hadden geluisterd? Het visionaire boek Eldorica van wijlen Jurriaan Andriessen (1951-1991) verkent de mogelijkheden.

Consumptiemaatschappij: goedkoop is duurkoop

Niet alleen consumeren we nu veel meer dan, zeg, een eeuw geleden. Ook gaan de spullen die we gebruiken, veel minder lang mee. Vergelijk iets eenvoudigs als een schaar. Een goede kleermakersschaar, van bijvoorbeeld het Zwitserse merk Victorinox, kost rond de veertig euro, maar gaat met zorgvuldig onderhoud, een mensenleven lang mee. Een schaar van een Chinese fabrikant die werkt met flinterdunne marges en onderbetaalde werknemers kost bij de hedgefund-firma Action rond de twee euro. Deze gaat bij intensief gebruik misschien een paar weken mee.

Misschien dat er drie maal zoveel grondstof in de Victorinox-schaar zit als in een Action-schaar, maar dit is te verwaarlozen vergeleken met de grondstof in de honderden Chinese kleermakersscharen. Wat, als we meteen deze kwaliteitsschaar zouden kopen en de rommel van de Action zouden mijden? Dan zou dat enorm veel milieuvervuiling, onnodig werk en energie schelen. Dit is precies de achterliggende gedachte achter de utopische maatschappij Eldorica van wijlen Jurriaan Brouwer.

Eldorica: een luxe auto voor iedereen

In Nederland worden er 400 000 nieuwe auto’s per jaar verkocht, van gemiddeld rond de 35 000 euro per stuk. Deze gaan gemiddeld twintig jaar mee. Maar wat, als elke van deze nieuwe auto’s honderd jaar mee zou gaan, bijvoorbeeld omdat hun bouwkwaliteit vijf keer zo goed is? Dan zouden we vijf maal zoveel aan deze auto kunnen besteden. Met andere woorden, een luxe Rolls Royce of Tesla voor iedereen. Of, een veel lager bedrag, waardoor we minder zouden hoeven te werken.

Deze duurzame luxe auto voor Eldorica bestaat uit de grondstoffen van de auto's, die er in onze maatschappij doorheen worden gejaagd. (c) Jurriaan H. Andriessen
Deze duurzame luxe auto voor Eldorica bestaat uit de grondstoffen van de auto’s, die er in onze maatschappij doorheen worden gejaagd. (c) Jurriaan H. Andriessen

Sportschool? Nee, zelf energie opwekken

Eldorica is niet voor luie mensen, al zou je dat op het eerste gezicht zeggen met een vierurige werkweek. Want de energie voor je huishoudelijke apparaten wek je zelf op. De hometrainer in Eldorica is er om je tv-toestel, radio en muziekinstallatie van stroom te voorzien. Ons lichaam kan ongeveer tweehonderd watt aan vermogen opwekken. Dus een uurtje of twee fietsen en slingeren levert genoeg energie voor een avond tv-kijken (Eldorica dateert al weer van voor de komst van de personal computer). Alles wat met de hand kán, is handbediend. Ook dat scheelt stroom. Auto’s zijn er alleen voor langere reizen. Voor ritjes tot vijf kilometer is er een overdekte fiets. Vliegtuigen en olietankers komen in Eldorica niet voor. In plaats daarvan stelde Andriessen zich zeppelins en computergestuurde zeilschepen voor.

Alleen die apparaten, die echt niet zonder stroom kunnen, zoals tv’s, werken op stroom in Eldorica. Deze worden opgeladen via slingerwielen en een hometrainer. De rest is handbediend. (c) Jurriaan H. Andriessen

Zou Eldorica mogelijk zijn?

Kort samengevat: ja, als we een meritocratisch en technocratisch bestuur zouden kennen, zonder incompetente en liegende politici. Weliswaar met enkele aanpassingen – zo valt niet te ontkomen aan de tijdelijke inzet van kernenergie om de basis voor een duurzame energievoorziening te leggen, en zijn zonnepanelen praktischer dan zijn hometrainer-centrale. En dacht hij niet na over zo iets prozaïsch als de verwarming van huizen. Of gezondheidszorg.

Ook zal het kapitalisme vervangen moeten worden door een vorm van geleide economie. Het economische systeem van Eldorica is te zien als een soort luxe technocommunisme. Niet voor niets legde Jurriaan Andriessen sterk de nadruk op een computergestuurde (cybernetische) bestuursvorm.

We kunnen het Jurriaan zelf helaas niet meer vragen. Door een tragisch ongeluk in een zwembad overleed hij in 1991 op 39-jarige leeftijd. Ter nagedachtenis is de stichting Jurriaan Andriessen opgericht. Zijn boek Eldorica, een reisverslag naar een betere wereld (ISBN: 9789027424846) is helaas niet meer in druk, maar is tweedehands nog te verkrijgen. Ook zijn er PDF-scans van het boek in omloop.

Meer informatie

Themawebsite grafisch werk Jurriaan H. Andriessen en Eldorica
Stichting Jurriaan H. Andriessen

Matroesjka-wereld, als één aarde niet genoeg is

Als de aarde niet genoeg is, bouwen we er toch gewoon een tweede aarde omheen? Maak kennis met een knutselproject voor megalomane zielen in de verre toekomst: de matroesjka-wereld.

Bijna iedereen kent wel de matroesjka’s (Russisch voor grootmoeder), de bekende Russische poppetjes, waarin een grote pop steeds kleinere poppen bevat. Maar wat, als je dat met onze steeds meer overbevolkte planeet zou doen? Dus, zeg maar, de aarde inpakken in holle schillen? De futuroloog Isaac Arthur werkte dit concept uit in een video.

Dit concept wordt pas interessant, als de menselijke bevolking enorm groot wordt. We praten dan over flats die de aarde omspannen, een metropool zo groot als een planeet. Maar zelfs op onze enorme aarde is er maar een beperkte ruimte. Waar laat je al die mensen als je werkelijk elke vierkante meter aarde bebouwd hebt? Het antwoord: de matroesjka-wereld. Zo kunnen we desnoods tientallen “extra aardes” om de aarde heen bouwen.

Een duidelijk voordeel is dat we dan de oppervlakte van de aarde zouden verveelvoudigen, en dus veel meer mensen zouden kunnen huisvesten dan op de aarde nu.

De matroesjka-wereld vergroot het aardoppervlak vele malen. Maar hoe veilig is deze toekomstige superstructuur? Bron: screenshot uit bijbehorende video/Isaac Arthur/fair use provision
De matroesjka-wereld vergroot het aardoppervlak vele malen. Maar hoe veilig is deze toekomstige superstructuur? Bron: screenshot uit bijbehorende video/Isaac Arthur/fair use provision

Matroesjka-wereld: veel werelden met één zwaartekrachtsbron

Is het slim? Het lost één probleem op. De aarde binnen de matroesjka-schillen zorgt namelijk voor zwaartekracht. Zoveel zwaartekracht, zelfs, dat we geen kunstmatige zwaartekracht meer hoeven op te wekken. Maar hoe houden we deze enorme constructie in de lucht? Twee effecten helpen ons mee. Ten eerste: de netto zwaartekracht op een holle schil rond de aarde is nul. Ten tweede, dynamische structuren. Je kan een voorwerp in de lucht houden met een stroom projectielen. Zelfs als het gewicht groter is dan alle bekende materialen kunnen dragen.

Daarvoor in ruil krijgen we dan wel een aantal vervelende probleempjes. Zo moeten we de enorme hoeveelheid afvalwarmte afvoeren. En als de stroom, of wat voor krachtdragend medium er in de toekomst zal zijn, uitvalt? Dan is er waarschijnlijk weinig aan te redden. Een ramp, die alles wat de mens tot nu toe mee heeft gemaakt in de schaduw stelt. Dan verandert de matroesjka-wereld in een begraafplaats zo groot als een planeet.

Minihuisjes, een bizar tiental verkent de grenzen

Als je onzinnige regels als het Bouwbesluit naast je neer kan leggen, ontstaat een explosie van creativiteit. Maak hier kennis met de geestesproducten van tien uitvinders, die het concept minihuisjes wel tot een heel extreem uiterste verkennen.

Niet ieder ontwerp zal iedereen aanspreken. Maar na het bekijken van deze video is je begrip over wat een bewoonbaar huis inhoudt, waarschijnlijk een stuk uitgebreid. De nadruk in het filmpje ligt op ronde vormen. Want waar in de natuur kom je blokkendozen tegen?

Abod Shelter minihuisjes

Het ontwerp Abod van Abod Shelters is erg geschikt voor vluchtelingen in tropische gebieden. Voor een bedrag onder de vijfduizend euro kan een familie onderdak vinden in een volwaardig, klein huis.

Het ontwerp, afkomstig van Abod Shelter uit Zuid Afrika, is veelzijdig en kan ook met andere huisjes in grotere eenheden worden gecombineerd. Zowel voor onderdak, als voor klinieken en werkplaatsen. Omdat het ontwerp uit lichte golfplaten bestaat, is het makkelijk te transporteren. Je kan een compleet dorp op een vrachtwagen laden. Dat gebeurt ook geregeld. Het ontwerp is namelijk redelijk gewild, tot in Tanzania en Ghana toe.

Prettig aan dit ontwerp is ook, dat het lang mee gaat en onderhoudsvrij is. De bouw kan door redelijk handige ongeschoolden plaatsvinden. Dus heb je een ton op de bank en wil je je inktzwarte karma verbeteren, dan is dit dé oplossing.

Abod minihuisjes kunnen in een dag door een groep vrijwilligers worden gebouwd. De golfplaten constructie maakt het ontwerp minder geschikt voor buiten de tropen.
Abod minihuisjes kunnen in een dag door een groep vrijwilligers worden gebouwd. De golfplaten constructie maakt het ontwerp minder geschikt voor buiten de tropen. Bron/copyright: Abod

Nadeel van dit ontwerp is de lawaaiigheid, als er een zware tropische moessonregen over de golfplaat roffelt. Mogelijk is dit met een strodak op te lossen. Al is dat in de tropen een bron van ongedierte.

De thermische isolatie is natuurlijk ook vrij karig, maar dat is in de tropische gordel in Afrika doorgaans minder een probleem. De witte lak voorkomt oververhitting in de brandende zon.[1]

Meer informatie: Abod website

Volgens de singleton hypothese komt er ooit iets als een wereldregering.

Singleton hypothese: wereldregering onvermijdelijk

Volgens de singleton hypothese van Nick Bostrom, zal er uiteindelijk één grote macht ontstaan die de rest opslokt of onderwerpt. Heeft hij gelijk?

Singleton hypothese

De wereld wordt steeds meer een “dorp dat de wereld omvat”. Dat is geen toeval, volgens de singleton hypothese. Deze theorie komt uit het brein van Nick Bostrom. Bostrom is een filosoof van de universiteit van Oxford, die al eerder naam maakte met zijn theorie over superintelligentie. Volgens deze theorie is de logische uitkomst van de menselijke evolutie, dat er er een wereldregering zal komen[1]. Althans één entiteit die de gehele mensheid zal regeren. Dat kan een superintelligentie zijn, maar ook een megacorporatie of een superstaat.

Steeds hogere niveaus van ordening

Zoals filosofen vaak doen, gebruikt Bostrom inductie en maakt hij hier een abstractie van. Concreet: hij stelde vast dat in de geschiedenis, mensen in steeds grotere verbanden gingen samenleven. Van een handjevol jagers en verzamelaars, tot staten met meer dan een miljard inwoners. Denk aan India en China. Of quasi-staten als de EU. Deze trend trekt hij door. Hij denkt dat ook deze enorme staten op zullen gaan in één, de aarde omspannend rijk.

Of in een kunstmatige intelligentie, zoiets als Skynet uit de Terminator serie. Of in een bedrijf als het Chinese Tencent, dat bank, social credit rater, winkel en sociaal netwerk in één is. Maar dan nog veel, en veel groter.

Tijdelijke trend van nationalisme

Bostrom denkt dat de op dit moment overheersende trend in westerse landen van anti-globalisme, tijdelijk is. Bostrom kijkt naar tijdschalen die eeuwen omspannen. Millennia, zelfs. Op langere termijn is de uitkomst helder, zo stelt hij. We gaan richting een singleton. Of we nu willen of niet.

De singleton theorie voorspelt dat er uiteindelijk een wereldregering zal komen op aarde. Bijvoorbeeld een Verenigde Naties, maar dan met meer macht.
De singleton theorie voorspelt dat er uiteindelijk een wereldregering zal komen op aarde. Bijvoorbeeld een Verenigde Naties, maar dan met meer macht. Bron: geconverteerde SVG van wikipedia.org

Wereldregering effectiever

Bostrom denkt dat een singleton wel eens goed uit zou kunnen pakken. Nu is er immers de dreiging van kernoorlogen. En een wapenwedloop. Plus het aanpakken van globale problemen, zoals de SARS-CoV-2 epidemie, faalt. Een wereldregering smoort een epidemie in de kiem en voert een lockdown in. En regelt snel een schadeloosstelling voor het getroffen gebied, zodat niemand hoeft te mopperen. Zo was de epidemie binnen de perken gebleven. Tenzij de wereldregering een totalitaire dictatuur is die bang is voor gezichtsverlies, natuurlijk.

Singleton alleen voor open systemen?

Bostrom generaliseert uit een beperkte dataset. Namelijk die van open systemen. De meeste mensen leven in een open systeem, waarin er volop contacten zijn met de rest van de wereld. In gesloten systemen, zoals eilanden, zie je juist dat deze zich meestal in enkele delen opsplitsen. Neem bijvoorbeeld de Guanches van de Canarische Eilanden en de bewoners van Rapa Nui, ook wel bekend als Paaseiland. Een eenzaam eiland in de Stille Oceaan. Rapa Nui was volkomen geïsoleerd. De oorspronkelijke inwoners van het eiland, ongeveer zo groot als Texel, hadden namelijk alle bomen omgehakt. Andere eilanden liggen meer dan duizend kilometer ver. Toen ontdekkingsreizigers het eiland ontdekten, had de bevolking zich in verschillende clans opgesplitst. Dit effect trad ook op bij de Guanches.

De aarde is zo’n gesloten systeem. Dat wil zeggen, dat zolang de mens de overheersende soort is, de aarde waarschijnlijk in enkele grote blokken opgesplitst zal blijven. Tenminste, als historische trends kloppen. Maar dat is de vraag. In de moderne tijd zijn veel trends op hun kop gezet.

Dat zou veranderen als er een externe dreiging zou worden ontdekt. Bijvoorbeeld aliens, of kolonies elders in het zonnestelsel. Dus, veel verder dan de Verenigde Naties zullen we als mensheid niet komen. Tenzij de mensheid zich verspreidt tot buiten de aarde. Dan komt er weer een nieuw terrein bij om ruzie te zoeken. Wij mensen zijn helaas nogal hardleers. Hopelijk hebben we dan geleerd, dat we meer opschieten met vrede, dan met oorlog.

Bronnen
1. Nick Bostrom, What is a singleton? – 2005

Noordelijke IJszee bestond uit zoet water aan begin IJstijd

Dat blijkt uit het ontbreken van thorium-230 isotopen in sediment uit de Noordelijke IJszee. Verklaart zoet water het begin van de IJstijd? En moeten we ons zorgen maken?

Onze meest noordelijke oceaan is bijna helemaal omsloten door land. De Noordelijke IJszee is ingeklemd tussen de Euraziatische en Noord Amerikaanse landmassa’s, en Groenland. Er is weinig verdamping en veel instroom van zoet water. Daarom is het water van de Noordelijke IJszee nu al een kwart minder zout dan in de overige oceanen.

Een ijsberg in de buurt van Upernavik, Groenland. Maakte het smelten van grote hoeveelheden ijs de Noordelijke IJszee zoet? Bron: Kris Hanson/Wikimedia Commons
Een ijsberg in de buurt van Upernavik, Groenland. Maakte het smelten van grote hoeveelheden ijs de Noordelijke IJszee zoet? Bron: Kim Hansen/Wikimedia Commons

Thorium als betrouwbare index voor saliniteit

Zout water bevat veel meer opgeloste mineralen dan zoet water, waaronder uranium en thorium. Anders dan uranium, dat gemakkelijk oplost in water, vormt thorium onoplosbare kristallen die naar de zeebodem zinken. De isotoop thorium-230 wordt gevormd door het uiteenvallen van uranium. Dat wil zeggen, dat deze isotoop een goede schatting geeft van de hoeveelheid opgelost uranium, en dus zout, in het oceaanwater. Een groep wetenschappers ontdekte iets opvallends. Er waren sedimentlaagjes waarin er bijna geen thorium-230 meer voorkwam. Met andere woorden: in die tijd was de Noordelijke IJszee zoet, van de oppervlakte tot op de zeebodem. Deze perioden traden op aan het begin van glacialen (ijsperioden). [1]

Wanneer was de Noordelijke IJszee zoet?

De meest recente periode met zoet water, vond plaats tussen de 70 000 en 62 000 jaar geleden. Grote ijsdammen blokkeerden toen de enige grote toegang tussen de Noordelijke IJszee en de rest van de oceanen, de zee tussen Groenland en Noorwegen. Door de zeespiegeldaling lag de Beringstraat, tussen Siberië en Alaska, toen ook droog. Misschien dat zelfs slechts 15.000 jaar geleden nog een periode met veel zoet water optrad. De hoeveelheid zoet water die nodig was om de Noordelijke IJszee zoet te maken is enorm: rond de negen miljoen kubieke kilometer. Dit werd geleverd door een combinatie van smeltwater en neerslag, aldus de auteurs [2].

Begin van de IJstijd

Op dit moment is nog steeds niet duidelijk wat de ijstijden veroorzaakt. In feite had de volgende ijsperiode nu al aan moeten breken. Het verzwakken van de Golfstroom, met de enorme hoeveelheid warmte die deze uit de tropen aanvoert, is aannemelijk als oorzaak. Maar mogelijk speelt ook een veel grotere zoetwaterafvoer uit het omringende land een rol, bijvoorbeeld door wegdooiende permafrost. Wat nu op grote schaal gebeurt. Zoet water bevriest sneller dan zout water. Mogelijk werd de Noordelijke IJszee bedekt met een dikke laag zoet smeltwater. Zo kon zich in de winter gemakkelijker een ijsdek over de gehele Noordelijke IJszee vormen. En hiermee een ijsperiode in gang zetten, want ijs weerkaatst zonlicht erg goed.

Bronnen

1. The Arctic Ocean might have been filled with freshwater during ice ages, Nature News and Views, 2021
2. Geibert, W., Matthiessen, J., Stimac, I. et al. Glacial episodes of a freshwater Arctic Ocean covered by a thick ice shelf. Nature 590, 97–102 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03186-y

De ozonlaag herstelt zich redelijk. helaas gooien nieuwe emissies uit China roet in het eten. Bron: EU/EEA

Ozonlaag bedreigd door mysterieuze Chinese gassen

Het gat in de ozonlaag is een milieuprobleem, dat eind jaren tachtig op werd gelost door alle CFK’s te verbieden in het Protocol van Montreal. Maar nu dreigen drie nieuwe mysterieuze CFK-verbindingen, die ook de ozonlaag aantasten, dit weer teniet te doen.

Deze stoffen vertragen namelijk het herstel van de laag ozon met 20 jaar. Metingen wijzen uit dat ze uit China komen.

Nut van de ozonlaag

Bijna alle zuurstof in de atmosfeer is di-zuurstof, O2. Slechts een heel klein deel van alle zuurstof is ozon, O3. Ozon blokt UV-A en UV-B straling en beschermt hiermee het leven op aarde tegen deze energierijke straling. Erg veel ozon is er niet. Denk aan een laagje van 3 mm dik, met de luchtdruk op zeeniveau. Maar als dit dunne laagje verdwijnt, dan betekent dat bijvoorbeeld meer huidkanker. En schade aan planten en dieren.

De ozonlaag herstelt zich redelijk. Helaas gooien nieuwe emissies uit China roet in het eten. Bron: EU/EEA
De ozonlaag herstelt zich redelijk. Helaas gooien nieuwe emissies uit China roet in het eten. Bron: EU/EEA

Mysterieuze herkomst

Martin Vollmer van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalkunde en technologie in Dübendorf en zijn collega’s analyseerden luchtmonsters. Deze zijn afkomstig van een netwerk van sensoren over de hele wereld, om trends in atmosferische gassen te volgen.

Het team vond een CFK-verbinding, HCFC-132b genaamd, die nog nooit in de atmosfeer was aangetroffen. Volgens analyse van oude monsters verscheen HCFC-132b ongeveer twintig jaar geleden voor het eerst. Sindsdien zijn de niveaus van de verbinding, die afkomstig lijkt te zijn uit fabrieken in Oost-Azië, gestegen. Maar de onderzoekers zagen ook twee andere verbindingen, HCFC-133a en HCFC-31. Ook daarvan fluctueerden de niveaus in de loop van de tijd, meer dan die van HCFC-132b. [1]

Verouderd

HCFC-132b is een vervanger voor het beruchte ozonlaag aantastende gas CFC-113 en zou in 2020 uitgebannen moeten zijn [2].
HCFC-133a is een tussenproduct voor de bereiding van het middel halotraan. Ook HCFC-31, het derde gas, is een tussenproduct dat ondertussen wordt vervangen door ozon sparende alternatieven. Al zijn deze drie gassen dan minder agressief dan eerdere ozon afbrekende gassen.

Mogelijk is hier dus de eigenaar van een chemische fabriek in China aan het knoeien met verouderde chemische processen, om de kosten te drukken. En hield hij er ook geen rekening mee, dat dankzij moderne, sterk verbeterde detectiemethoden nu zelfs delen per quadriljoen in lucht aangetoond kunnen worden. Vervelend nieuws, want dankzij deze knoeier duurt het 20 jaar langer tot het gat in de ozonlaag definitief is geheeld.

Bron

  1. Martin K. Vollmer et al., Unexpected nascent atmospheric emissions of three ozone-depleting hydrochlorofluorocarbons, Proc. Natl Acad. Sci., 2021, 118 (5) e2010914118; https://doi.org/10.1073/pnas.2010914118
  2. Nonadiabatic Dynamics of HCFC-132b, barbatti.org, 2016
Natuurlijk voorkomend koper. Wordt koper vervangen door koolstofnanobuisjes in stroomdraad?

Vervanger van koper gevonden

Koperdiefstallen zijn een steeds hardnekkiger plaag. Daar zou wel eens verandering in kunnen komen. Met deze revolutionaire ontdekking zijn onderzoekers er in geslaagd, een vervanger van koper te vinden: koolstof.

Natuurlijk voorkomend koper. Wordt koper vervangen door koolstofnanobuisjes in stroomdraad?
Natuurlijk voorkomend koper. Wordt koper vervangen door koolstofnanobuisjes in stroomdraad? Bron

Kopervervanger dringend nodig

Koper is een erg goede elektrische geleider. Van alle metalen geleidt alleen het nog schaarsere zilver, stroom nog beter. Geen wonder dat koper heel veel gebruikt wordt voor elektronica en stroomkabels. Vooral de sterke vraag uit China maakt nu dat een kilo koper al gauw meer dan zes euro kost en geen koperhoudend voorwerp meer veilig is voor het dievengilde.

Onderzoekers zijn er nu voor het eerst in geslaagd een vervanger voor koper te vinden.[1] Een materiaal dat stroom beter geleidt dan dit steeds schaarser wordende metaal dus. Het materiaal in kwestie is koolstof, dat in de vorm van steenkool, kooldioxide en carbonaten zeer veel op aarde voorkomt. Het wordt een stroomgeleider in de vorm van een oude bekende: koolstofnanobuisjes, die veel weg hebben van een opgerold stukje grafeen. Koolstofnanobuisjes houden ook al een andere record: het materiaal met de hoogste treksterkte ter wereld.

Jarenlang moeizaam onderzoek levert vervanger

Na jarenlang moeizaam werk zijn onderzoekers zo ver dat de stroomdichtheid van koolstofnanobuisjes even groot is als die van koper. Dat wil zeggen: per volume-eenheid. Per kilo scoort het materiaal zelfs zes keer beter omdat het veel lichter is. Individuele buisjes geleiden zelfs tien keer zo goed stroom als koper, maar technisch was het tot nu toe niet mogelijk uit koolstofnanobuisjes een dikke stroomkabel te maken. De experimenten zijn uitgevoerd met dubbelwandige buisjes, die makkelijker te maken en te bewerken zijn. De onderzoekers willen nu een stroomkabel ontwikkelen die veel beter stroom geleidt dan koper. Daarvoor moeten ze enkelwandige koolstofnanobuisjes tot een stroomkabel ziet samen te vlechten. Een lastige uitdaging.

Voordelen

Naast een einde aan het kopertekort, besparen de nieuwe, lichte kopervervangers ook veel gewicht. Goed nieuws dus voor vliegtuig- en ruimteschip bouwers. Koolstof is zeer resistent tegen corrosie, dus de koolstof stroomkabels kunnen ook in chemisch zeer vijandige omgevingen gebruikt worden. Als de onderzoekers de belofte van een veel beter geleidend alternatief voor koper waar kunnen maken, wat ze gaan proberen,  betekent dit dat de zeven procent energie die nu als transportverliezen verloren gaat in het hoogspanningnet, wordt gehalveerd of nog beter. Dit geldt des te sterker nog voor de stroomkabels in huis. De kans is dus aanwezig dat deze kabels overal in huis zullen opduiken en dat het koper weer wordt omgesmolten tot mooie standbeelden of munten. Wat moet je er anders mee?

Langzame opmars koper vervangers

De opmars van koolstofnanobuisjes als geleider bleek in de praktijk minder soepel te lopen dan eerst gedacht. Het is nog steeds erg duur om koolstofnanobuisjes in grote hoeveelheden te produceren, al dalen de prijzen. Begin 2021 liggen deze rond de 200 euro per kilogram. Dit is nog steeds vele malen meer dan koper. Wel is de dichtheid van koper veel hoger is dan die van koolstofnanobuisjes. En nog niet alle problemen zijn opgelost. Onderzoekers worstelen nog steeds met het aan elkaar aan laten sluiten van de buisjes. Zolang dat niet lukt, blijft er veel interne weerstand in de kabels zitten. Waarschijnlijk worden de eerste toepassingen die in ruimtevaart en vliegtuigen. Hier is gewichtbesparing erg belangrijk.

In 2019 was de “technical readiness level” bijna 3. Dat betekent, dat is aangetoond dat het principe werkt, maar er nog geen in het lab gevalideerd prototype is. [3] Ga dus voorlopig geen kopermijnen shortsellen. Maar op iets langere termijn zal koper waarschijnlijk de weg van het bakeliet gaan. Zeker, nu een grote fabrikant, Yazaki, al koolstofnanovezels in aluminium kabels verwerkt om deze even goed stroom te laten geleiden als koper [4].

Bron:
1. Yao Zhao, Jinquan Wei, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan en Enrique V. Barrera, Iodine doped carbon nanotube cables exceeding specific electrical conductivity of metals, Nature Scientific Reports (2011)
2. Can Carbon Nanotubes Replace Copper?, Assembly magazine, 2016
3. George Slenski, Replacement of copper wiring with carbon nanotubes in aerospace applications, 2019
4. Danielle Szatkovski, How do you replace all that copper wiring, Automotive News, 2019

Het schijnsel van Nemesis door het Oortwolk-puin. Het kleine lichtpuntje in het centrum is de zon.

Ramp slaat toe elke 27 miljoen jaar (update)

Door nog onopgehelderde oorzaak wordt de aarde elke zesentwintig tot zevenentwintig miljoen jaar bezocht door een doodsengel: getroffen door een natuurramp die een groot deel van de soorten wegvaagt. Nemesis, de veronderstelde donkere begeleider van de zon die om de zoveel tijd met een tocht door de komeetrijke Oortgordel dood en verderf zou zaaien, komt met de laatste onderzoeksgegevens echter steeds verder uit beeld als mogelijke verklaring.
Er is ook goed nieuws: de laatste massaextinctie vond elf miljoen jaar geleden plaats. Het duurt dus nog wel even voor de volgende vernietigende ramp, althans uit die hoek, toeslaat.

Planetoïdengordel, Kuipergordel en Oortgordel

Ons zonnestelsel kent drie grote verzamelplekken van ongeregeld puin: de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter en de Kuipergordel: de gordel even buiten de omloopbaan van Neptunus. Ex-planeet Pluto is het eerst ontdekte Kuiperobject.

De Kuipergordel en de Oortwolk. Vergeleken met de Kuipergordel en de rest van het zonnestelsel is de Oortwolk gigantisch groot.
De Kuipergordel en de Oortwolk. Vergeleken met de Kuipergordel en de rest van het zonnestelsel is de Oortwolk gigantisch groot. Bron:NASA

Verder is er waarschijnlijk de reusachtig grote Oortgordel, die zich tot meer dan een lichtjaar afstand van de zon uitstrekt: de grens van de zwaartekrachtswerking van de zon. Er is nog geen direct experimenteel bewijs van het bestaan van de Oortgordel, maar de meeste kometen hebben een aphelion (punt in hun omloopbaan dat het verst verwijderd is van de zon) van 20.000 maal de afstand aarde-zon, het centrum van de Oortgordel.

Neptunus, Jupiter en Mars kennen  trojanen, dat zijn ruimterotsen die zich op ongeveer een zesde omloopbaan afstand voor of achter de planeet in de omloopbaan van de planeet bevinden en daar rond de Lagrangepunten draaien: het punt waar de zon en de planeet evenveel aantrekkingskracht uitoefenen. De samenstelling van meteorieten uit deze gordels wijst erop dat er veel waardevolle grondstoffen te vinden zijn. Vanzelfsprekend hebben diverse landen daarom grote interesse in deze gordels. Wat daar aan zeldzame metalen en dergelijke te vinden is, stelt de aarde totaal in de schaduw.

Nemesis
De Nemesishypothese (Nemesis is de Griekse godin van het noodlot die hoogmoedigen straft) gaat er van uit dat de zon een donkere, onzichtbare begeleider kent: Nemesis.

Het schijnsel van Nemesis door het Oortwolk-puin. Het kleine lichtpuntje in het centrum is de zon.
Het schijnsel van Nemesis door het Oortwolk-puin. Het kleine lichtpuntje in het centrum is de zon.

Objecten die in aanmerking komen als boosdoener zijn bruine dwergen (sterren die te klein zijn voor kernfusie), zwerfplaneten ter grootte van een reusachtige Jupiter of kleine zwarte gaten. Alle drie zijn namelijk nagenoeg onzichtbaar van grote afstand.

Nemesis volgt een elliptische baan om de zon. Als Nemesis de zon dicht nadert, verstoort de zwaartekracht van het hemellichaam de banen van kometen en andere brokken puin in de Oortgordel, de ijzig koude puinring aan de uiterste buitengrens van het zonnestelsel.

Het gevolg: de aarde wordt getroffen door een vernietigend bombardement dat een groot deel van alle soorten wegvaagt. Enkele zeer taaie soorten overleven het en worden de stamvaders voor een nieuwe fase van evolutionaire uitwaaiering, zoals bijvoorbeeld ook na de allesverwoestende Krijt-Tertair massaextinctie, 250 miljoen jaar geleden (de oerdino was een van de overlevenden) en de Chicxulub-ramp (die de dino’s wegvaagde en de weg vrijmaakte voor de zoogdieren zoals de mens en vogels) gebeurde.

Het Pluto-achtige object Sedna bevindt zich op een plaats die volgens sommige astronomen alleen is te verklaren door het zwaartekrachtsveld van een Nemesis-achtig hemellichaam.

Een aanvullende aanwijzing voor het bestaan van Nemesis is de scherpe begrenzing van de Oortgordel (berekend uit de omloopbanen van kometen). Van andere sterren met begeleiders is bekend dat ook hun puinringen scherp begrensd zijn. Eenzame sterren hebben een diffuse buitenring. Nemesis vinden wordt lastig. Op dit moment is het hypothetische object op zijn aphelion – het verste punt van de zon – en is dus vrijwel onzichtbaar. Niettemin wordt er nu grof astronomisch geschut gelanceerd – denk aan de geplande Pan-STARRS, LSST en de in 2013 voltooide WISE missies, waardoor Nemesis – als deze bestaat – ons haast niet meer kan ontgaan. In 2020 hebben we nog steeds geen spoor van Nemesis ontdekt.

Maar bestaat Nemesis wel? En wat is dan wél de verklaring?

Uit een recente Arxiv-publicatie blijkt dat er enkele stevige argumenten tegen de Nemesishypothese pleiten. Zo is het patroon van uitstervingen met 99% te regelmatig om door de hypothetische Nemesis te worden veroorzaakt. Zwaartekrachtsvelden van naburige sterren zouden de baan van Nemesis namelijk zo verstoren dat het hemellichaam een onregelmatige baan zou krijgen – en hiermee de periodiciteit in de war schoppen.

Er zijn op dit moment weinig andere verklaringen die in de buurt komen van een zinnig werkingsmechanisme. De zon draait in omstreeks tweehonderd miljoen jaar rond rond de kern van de melkweg – zes keer zo lang als de periodiciteit van de uitstervingen. Onze stellaire buren zijn te chaotisch om deze bijna volmaakte regelmaat te leveren. Wat de verklaring ook is, we hebben nog vijftien miljoen jaar om de dader te ontmaskeren. Dus we hebben nog wel even de tijd…

Update: publicatie in Nature

Sinds 2011 is het onderzoek voortgezet, deze keer met behulp van kunstmatige intelligentie. De onderzoekers onderzochten de verspreiding in de tijd van 1 273 254 fossielen uit het Fanerozoïcum (m.a.w. de laatste 541 miljoen jaar), die toebehoorden aan 171 231 soorten.
Hieruit kwamen enkele opvallende uitkomsten. Het patroon van uitstervingen elke 27 miljoen jaar (of een veelvoud hiervan) werd opnieuw bevestigd. We weten nog steeds niet welk proces deze uitstervingen in gang heeft gezet. Wel dat alle vijf massa-uitstervingen en zeven kleinere uitstervingsgolven het patroon van de 27 miljoen jaar volgen [1].

Nog steeds is niet bekend welk proces dit veroorzaakt, maar een onzichtbare begeleider van de zon of een andere kosmologisch proces dat de omloopbanen van Kuiperbelt-objecten destabiliseert, lijkt m.i. aannemelijk. Deze periode van 27 miljoen jaar komt overeen met een aphelion van honderdduizenden astronomische eenheden, m.a.w. enkele lichtjaren. Een dergelijk object is nauwelijks meer gebonden aan de zon en wordt al snel op sleeptouw genomen door andere passerende sterren. Toch wijst de ijzeren periodiciteit op een relatief sterke gravitationele binding met de zon en een stabiele baan. Een resonantie-effect met het galactische zwaartekrachtsveld? Kortom: een uitdagende puzzel.

Er blijkt geen verband te zijn tussen uitsterving en het daarna ontstaan van nieuwe soorten. Speciatie-events, waarbij veel nieuwe soorten ontstaan, komen willekeurig voor. De eerdere theorie dat uitsterfgolven automatisch leiden tot het ontstaan van veel nieuwe soorten die de plaatsen van eerdere soorten opvullen, blijkt dus niet te kloppen. Sterker nog: speciatie lijkt juist nieuwe uitstervingen te veroorzaken, door de onderzoekers “destruction by creation” genoemd. Een mooi voorbeeld is natuurlijk onze eigen soort. Wij hebben heel wat uitstervingen van andere soorten, van de mammoet tot de dodo, op ons geweten.

Bronnen
1. Impacts of speciation and extinction measured by an evolutionary decay clock” by Jennifer F. Hoyal Cuthill, Nicholas Guttenberg and Graham E. Budd, 9 December 2020, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-020-3003-4

‘Vaccineer eerst de superspreaders’

De Nederlandse Raad voor de Volksgezondheid beveelt de regering aan, eerst de ouderen en andere mensen met een zwak immuunsysteem te vaccineren tegen het covid-19 veroorzakende SARS-CoV-2 coronavirus. Is dat verstandig? Nee, zegt een natuurkundige die een epidemiologische analyse maakte. Is het beter om juist de (over het algemeen kerngezonde) superspreaders eerst te vaccineren, hoe onethisch het ook klinkt?

Verspreiding SARS-CoV-2 vooral door superspreaders en in superspreading events
Massale uitbraken van SARS-CoV-2 vonden voornamelijk plaats bij massa-bijeenkomsten binnenshuis[1]. Beruchte gevallen waren audities van zangkoren, kerkdiensten, vrijdaggebeden in moskeeën, discotheken, slachthuizen, feesten binnenshuis en politieke bijeenkomsten. Of in verpleeghuizen met kwetsbare mensen. Vaak begon deze epidemie bij één geïnfecteerde persoon die meerdere van dit soort gelegenheden bezocht: de superspreader. Zo besmette een Zuid-Koreaanse besmette vrouw tientallen mensen in zowel een ziekenhuis als een kerkdienst [2].

Extinguish the curve: waarom juist de superspreaders aangepakt moeten worden
De mensheid is beter af zonder het SARS-CoV-2 virus en andere op mensen gedijende virussen. Een vaccin, zeker een in sneltreinvaart, dus relatief gezien gebrekkig op bijwerkingen getest vaccin als nu in omloop wordt gebracht door de farmabedrijven Pfizer en Moderna, is een nogal ingrijpende manier om dit virus wereldwijd uit te schakelen. Als er andere, minder ingrijpende methoden zijn om het transmissiecijfer R flink onder de 1 te krijgen (m.a.w. ervoor te zorgen dat er per geïnfecteerde minder dan 1 persoon wordt besmet, dus dat de epidemie uitsterft), genieten deze de voorkeur. Het voorkómen van superspreading events, zoals verbieden van alle grote bijeenkomsten binnenshuis, is weliswaar niet erg leuk, en een ernstige aantasting van de grondwettelijke vrijheid van vereniging, maar effectief is het wel. Een andere maatregel, die veel zoden aan de dijk zou zetten is het vaccineren van superspreaders. Dat zijn in het geval van covid-19 mensen met veel sociale contacten, mensen die met kwetsbare groepen werken (personeel ziekenhuizen en verpleeghuizen) of mensen die in covid-19 gevoelige ruimten werken (zoals slachterijen).  Zo krijgen we met een kleinere hoeveelheid vaccins de epidemie veel sneller onder controle.

Hoe sporen we de superspreaders op?

De bindingsstekels van covid-19 (rood in deze afbeelding) zijn buitengewoon goed in het binden aan receptoren van menselijke cellen. Evolutie of genetische manipulatie? Bron: overheid VS (state.gov)
SARS-CoV-2: is het ethisch verantwoord om gezonde mensen eerder in te enten, als we daarmee de epidemie eerder stoppen?
Bron: overheid USA (state.gov)

De meeste mensen hebben een relatief klein aantal contacten. Een klein aantal mensen heeft een enorm aantal contacten. De Israëlische natuurkundige Shlomo Reuvin ontwikkelde een effectieve manier om deze potentiële superspreaders op te sporen: vraag een groot aantal mensen wie hun kennissen zijn. Een klein aantal mensen duikt dan veel vaker dan anderen op. Juist déze mensen moeten eerst gevaccineerd worden, stelt Reuvin, en niet eenzame ouderen. In zijn rekenmodellen bleek een veel kleiner percentage inentingen al een enorm effect te hebben: als de meeste superspreaders worden ingeënt, blijkt de epidemie ook bij een laag ingeënt percentage van de bevolking, denk dan aan tien tot twintig procent, een drastische daling in R te vertonen. Met wat we nu weten over het SARS-CoV-2 virus, kunnen we deze superspreaders gericht inenten. De ‘indirecte vaccinatieplicht’, waarvoor binnen de VVD gepleit wordt, is weliswaar een aantasting van grondwettelijke vrijheden (lichemelijke integriteit, in dit geval), maar zou in het stoppen van superspreading events dus in feite buitengewoon effectief zijn.

Zie ook: Covid-19: de onzin van de anderhalve meter regel

Bronnen
1. Zo groot is de impact van superspread-events, MauriceDeHond.nl (Mari de Hond), 2020
2. ‘Superspreader’ in South Korea infects nearly 40 people with coronavirus, LiveScience, 2020
3. Shlomo Reuvin et al., Efficient Immunization Strategies for Computer Networks and Populations, ArXiv pre-print server, 2003
4. Minister De Jonge: ‘Geen indirecte vaccinatieplicht’, Parool, 2020

Air Protein maakt gebruik van een NASA-ontdekking om eiwit te produceren voor astronauten. Kan dit de honger in de wereld oplossen? Bron/copyright: Air Protein

Startup maakt vlees van lucht

De productie van vlees is enorm milieubelastend. Toch is dierlijk eiwit het gemakkelijkste te verteren en is eiwit essentieel voor de mens. Een startup heeft een oplossing gevonden, die haast te mooi klinkt om waar te zijn.

De startup Air Protein maakt gebruik van een oude NASA-techniek uit de jaren zestig. Deze maakt gebruik van hydrogenotrofe (waterstof etende) bacteriën die leven op moleculaire waterstof, H2. Waterstof komt op aarde vooral voor als onderdeel van water, H2O, maar er zijn plaatsen op aarde waar puur waterstofgas voorkomt. Deze bacteriën zijn in staat om dit waterstofgas te benutten als energiebron en met behulp van kooldioxide en voedingszouten om te zetten in organische stoffen, zoals eiwitten. In onderstaande TED lezing wordt deze techniek uitgelegd.

De productie van waterstof uit water kost vanzelfsprekend energie. Gratis is de techniek dus niet. Groot voordeel is wél, dat er geen grond nodig is voor vee en vooral, dat het aminozuurprofiel van ‘air protein’ vrijwel geheel overeenkomt met die van dierlijke eiwitten. Dit maakt het een volwaardige vleesvervanger, al heeft het roodbruine poeder maar weinig weg van vlees. Als astronautenvoedsel en om ondervoede kinderen en volwassenen in de derde wereld te helpen, is het ideaal.

Air Protein maakt gebruik van een NASA-ontdekking om eiwit te produceren voor astronauten. Kan dit de honger in de wereld oplossen? Bron/copyright: Air Protein
Air Protein maakt gebruik van een NASA-ontdekking om eiwit te produceren voor astronauten. Kan dit de honger in de wereld oplossen? Bron/copyright: Air Protein

Het ontwikkelen van vleesvervangers lijkt misschien triviaal, maar is dat zeker niet. De productie van elke kilo vlees kost tussen de drie tot tien kilo veevoer. Dit maakt vlees een grote belasting voor het milieu. Als we minder vlees eten, is er minder landbouwgrond nodig en is er meer ruimte voor bijvoorbeeld natuurgebieden en recreatie. Ook hoeven we ons niet meer te ergeren aan de beperkingen die stikstofoverlast op ons oplegt.

Bron
Air Protein