De aarde en Titan delen een aantal opmerkelijke overeenkomsten. De grootste maan van Saturnus beschikt als enige maan in het zonnestelsel over een atmosfeer en ook de oppervlakte van Titan doet opmerkelijk aardachtig aan. Zij het dat methaan de rol van water aanneemt. Beide zijn ook rijk aan stikstof. De reden is dat beide hemellichamen komeetinslagen te verduren hebben gehad, stellen de Spaanse planetair geologen Josep Trigo-Rodriguez en Javier MartÃn-Torres.
Stikstofatmosfeer
De aarde is opmerkelijk rijk aan stikstof. Opmerkelijk, want op de meeste andere terrestriële planeten (met uitzondering van Venus) is stikstof schaars.
Titan lijkt opmerkelijk veel op de aarde. Zij het dat de rotsen uit ijs bestaan en dat gastvrij ogende meer uit ethaan...
Zo komt er op Mars maar een spoortje stikstof voor. Ook op Titan bestaat de atmosfeer hoofdzakelijk uit stikstof. En wat interessanter is: de samenstelling van de stikstof (stikstof bestaat uit diverse isotopen: atomen waarvan het aantal neutronen in de kern verschilt, maar die chemisch gelijk zijn) lijkt als twee druppels water op die van de aardse stikstof.
De aanwezigheid van stikstof is lastig te begrijpen. Immers: vlak bij de zon werden lichte elementen als waterstof en stikstof weggeblazen. De reden dat Venus haar oceanen kwijtraakte en nu een ziedende hel van kooldioxidedamp is.
Kometen brachten stikstof
We weten dat zowel de zon als Jupiter heel andere stikstof-isotoopverhoudingen hebben als de aarde, dus moet de stikstof van zowel de aarde als Titan uit dezelfde, onbekende bron afkomstig zijn. Die bron wordt gevormd door kometen, stellen de twee planetologen, want Titan is gevormd door het samensmelten van brokken ijs in een baan om Saturnus. Kometen zijn eveneens ijsbrokken, afkomstig uit de verre uithoeken van het zonnestelsel. Pas voorbij de asteroïdengordel is waterijs stabiel.
Vier miljard jaar geleden werd door het Late Heavy Bombardment het binnenste deel van het zonnestelsel geteisterd door deze brokken ruimtepuin, waaronder bevroren gassen als ammoniak en koolstofverbindingen. Deze brokken sloegen massaal in op de gasreuzen en aardachtige planeten. Enkele stikstofrijke ijsbrokken moeten op die manier de aarde en Venus een stikstofrijke atmosfeer hebben bezorgd. Probleem met deze theorie is dat gesteenteresten van 4,2 miljard jaar oud reeds duidelijke sporen van leven (isotoopverhoudingen koolstof) bevatten.
Waar de aardse stikstofatmosfeer tot op de dag van vandaag nog bestaat (met kooldioxide vervangen door zuurstof), is die op Venus aangevuld met zeer veel kooldioxide, afkomstig van vulkaanuitbarstingen.
De binnensteden lopen leeg. De ene na de andere winkel sluit. De oorzaak: webwinkels bieden een grotere keus, meer gemak en lagere prijzen, want ze hoeven er geen duur pand en personeel op na te houden. Zijn alle winkels, een enkele gemakswinkel en supermarkt daargelaten, ten dode opgeschreven? Wel, er is nog hoop.
Zelfbedieningswinkels: eenmalige ontwikkeling?
In feite is het tegenwoordige systeem met zelfbedieningswinkels de uitzondering. Tot voor kort waren winkels waarbij de winkeleigenaar of personeel de klant hielp, de regel. Kleding, schoenen en meubels werden op maat gemaakt. De opkomst van de confectie-industrie vaagde de kleermakers weg. Kleding werd veel goedkoper (mensen bezitten nu zeker wel twintig keer zoveel kleding als twee eeuwen geleden) in massa-oplages vervaardigd. Nu wordt kleding in lage-lonen landen in elkaar genaaid onder vaak erbarmelijke omstandigheden en met containers tegelijk Europa binnengevaren. Het succes van confectie lijkt totaal. Of toch niet?
De terugkeer van kleermaker en schoenmaker
Op maat dingen maken is nu nog nooit zo makkelijk geweest.
De comeback van de kleermaker?
Mensen worden qua smaak steeds verschillender, waardoor ze om hun identiteit uit te dragen ook unieke producten zoeken. Al even belangrijk: lichaamsmaten van mensen variëren sterk. De ‘one size fits all’-benadering van de confectie-industrie werkt niet voor mensen waarvan het lichaam teveel afwijkt van de norm. Maatwerk lost voor winkeleigenaars ook het voorraadprobleem op. Alle winkelruimte wordt besteed aan verkopen. Ook de tijd van winkelend personeel wordt effectiever besteed. Niet langer in mensen over proberen te halen iets te kopen, het beruchte zinnetje ‘kan ik u helpen’ is al door reclamemakers geparodieerd, maar in het daadwerkelijk vervaardigen van een product waar de klant behoefte aan heeft.
Bodyscanners en lasersnijders
Deze winkels zullen uitgerust worden met een lichaamsscanner die de lichaamsmaten van een klant precies opslaat in een soort biometrisch paspoort, maar dan voor kleding en schoeisel. Daardoor kan kleding altijd gegarandeerd passend worden gemaakt. In overleg met de klant kan een schoen of kledingsstuk naar wens worden samengesteld.Klanten zullen in de winkels de stof en de materialen van dichtbij kunnen bekijken, ze aanraken, ruiken en voelen. Een essentieel voordeel van een tastbare winkel boven een website.
Ook kan je je voorstellen dat zich een soort “klaar terwijl u wacht” service gaat ontwikkelen. Hiervoor moet de winkel niet alleen uitgerust zijn met een scanner, maar ook met een werkplaats waarin de schoen of het kledingsstuk snel op maart gemaakt kan worden. Je kan dan denken aan textielsnijders (eventueel op laserbasis), plooibare mallen en een gebruik van vloeibare kunststoffen of leersoorten die makkelijk in de gewenste vorm zijn te buigen.
Binnensteden zullen daarom in de toekomst stiller worden dan nu. Naast het steeds grotere aantal dienstverlenende kantoortjes zullen er ook winkels komen die maatwerk leveren en daardoor met een kleiner aantal, niet rondkijkende maar doelgericht kleding en schoenen ontwerpende, klanten toch het hoofd boven water kunnen houden.
Cyanobacteriën hanteren een slimme truc om beter kooldioxide te kunnen vangen. Onderzoekers willen deze truc nu overnemen in gewassen. Naar verwachting zal op deze manier de oogst een kwart tot dertig procent hoger komen te liggen. Voedseltekorten zijn dan voor even voorbij. Nu maar hopen dat dit gen niet overslaat op wilde planten en er superonkruiden ontstaan, zoals al eerder gebeurd is…
De CO2-hongersnood
CO2-haters, opgelet. Sinds honderden miljoenen jaren geleden grote hoeveelheden planten het kooldioxide uit de lucht vingen en dit uiteindelijk in de vorm van steenkool ondergronds werd opgeslagen, heerst er CO2-hongersnood in het plantenrijk.
Planten zoals maïs moeten hun uiterste best doen om voldoende CO2 uit de lucht te trekken.
De condities de laatste twintig miljoen jaar zijn zelfs slechter dan ooit voor planten. Een kwart van alle stikstof en de helft van alle bladeiwitten in een plant bestaat uit maar één eiwitenzym: rubisco, dat als enige taak heeft kooldioxide te vangen.
Planten doen dat niet voor niets. Een vervelende eigenschap van rubisco is namelijk dat het enzym bijna even graag zuurstof bindt als kooldioxide. Na een mutatie heeft planten-rubisco nu meer affiniteit voor CO2 dan voor zuurstof, maar is veel langzamer geworden. De reden voor de absurd hoge hoeveelheden van dit enzym:alleen zo produceren planten voldoende snel suikers uit zonlicht.
Bestaande strategieën
Planten kennen naast de ‘standaard’ C3-fotosynthese, twee technieken om meer kooldioxide te kunnen vangen: C4-fotosynthese en CAM-metabolisme. C4-planten vangen eerst met een efficiënter enzym CO2 en transporteren dit vervolgens naar een cel met rubisco. CAM-planten leggen ’s nachts (als er weinig water verdampt) CO2 vast om dit overdag de CO2 via rubisco te verwerken. Beide technieken kosten vanwege de extra tussenstap veel energie: alleen in hete klimaten komen veel C4-planten (veel grasachtigen zoals mais) en CAM-planten (zoals cactussen) voor.
De carboxysomen-techniek
Toen de eerste landplanten zich tot oerwouden ontwikkelden en massaal CO2 uit de lucht slurpten, betekende dat ook voor andere organismen die van fotosynthese leefden, zoals cyaanbacteriën (blauwalgen) kooldioxide-gebrek.
Blauwgroene algen overleven de CO2-hongersnood door CO2 op te slaan als carbonaat.
Deze groep organismen ontwikkelden andere trucs: het vastleggen van CO2 in carbonaten. Dit gebeurt door het enzym carbonaat anhydrase in carboxysomen, ‘zakjes’ in cyanobacteriën met deze gespecialiseerde deeltaak waar CO naar binnen wordt gepompt. Daardoor heersen in carboxysomen duizend maal hogere CO2 concentraties en konden ze toch nog met de oorspronkelijke, snelle versie van rubisco blijven werken.
Onderzoekers proberen nu deze carboxysomen in te bouwen in planten. Lukt alleen de eerste stap al: het inbouwen van de carboxysomale CO2-pomp in chloroplasten, dan kunnen planten al zo’n vijftien tot vijfentwintig procent sneller groeien, verwachten de onderzoekers. Een ambitieuzer doel is het dupliceren van het complete carboxysoom (plus de snellere vorm van rubisco) in planten. Dit zou de opbrengst in theorie nog veel groter maken, omdat de CO2-concentratie in de chloroplasten (de bladgroenkorrels, waar de fotosynthese plaatsvindt) dan nog verder stijgt. Misschien dat de oogsten dan zelfs verdubbelen.
Stikstofbinding
Planten hebben grote hoeveelheden stikstof nodig. Weliswaar bestaat viervijfde van de lucht uit stikstof, maar alleen bepaalde bacteriën kunnen hier voor planten opneembare nitraten en ammoniumzouten van maken. De reden dat peulvruchten en andere vlinderbloemigen wortelknolletjes ontwikkelen. Onderzoekers willen daarom het vermogen om stikstof te binden rechtstreeks in de bladgroenkorrels van planten inbouwen. Niet de meest voor de hand liggende plaats, want bladgroenkorrels produceren immers zuurstof en zuurstof ‘vergiftigt’ het enzym dat de luchtstikstof omzet. Vandaar dat wordt gewerkt aan een techniek die het stikstofbindingsproces alleen aanschakelt op plekken in de plant zonder zonlicht – de wortels. Ook hier geldt dat dit de opbrengst van gewassen enorm zal doen laten stijgen en de milieuvervuilende effecten van stikstofbemesting – de stank door het uitrijden van drijfmest, om een voorbeeld te noemen – opheft.
Gevolgen
Het verdubbelen van de landbouwproductie heeft onmiskenbaar enorme voordelen: zo komt er voorlopig een einde aan het toenemende voedselgebrek en kan er marginale landbouwgrond uit productie waardoor er grotere natuurgebieden kunnen komen.
Er zijn ook enkele ernstige nadelen. Stel dat één of meerdere van deze genen in verwante wilde gewassen terecht komen – zo groeit de wilde verwant van maïs, teosinte, in Mexico en kruist hier gemakkelijk mee. Verspreidt het gen zich naar een wilde plant, dan hebben we te kampen met een onkruid dat twee keer zo snel groeit als andere planten en in zijn eigen stikstof voorziet. Een dergelijk snelgroeiende plant heeft ecologisch gezien enorm sterke voordelen. Hij zal de concurrerende planten wegvagen en oerwouden van onuitroeibaar onkruid vormen. Ook weten we niet of deze planten eetbaar zullen zijn. We hebben per slot van rekening weinig ervaring met cyanobacteriën als voedingsmiddel: alleen de alg Spirulina wordt veel gegeten. Laten we maar hopen dat deze onderzoekers hun huiswerk beter doen dan degenen die het insektendodende Bt-eiwit in transgene planten inbouwden…
Tot nu toe sloegen aardbevingen toe zonder dat wetenschappers ze konden voorspellen. Nu, voor het eerst, is er een methode ontwikkeld om aardbevingen kort voor ze optreden te voorspellen.
Aardschokken worden doorgaans veroorzaakt door aardplaten die langs elkaar bewegen, een enkele maal door vulkanisme, gaswinning of (extreem zelden) asteroïdeinslag of zeer zware kernexplosies. Continentale platen bewegen met enkele centimeters per jaar.
Grote aardbevingen zoals hier in Niigata (1964) laten weinig heel van gebouwen. Een early-warning systeem kan veel levens redden.
Soms glijden de platen redelijk wrijvingsloos langs elkaar, maar niet altijd. In de loop van jaren bouwt de spanning in de aardkorst zich dan op, waarna die in één klap vrijkomt tijdens de aardbeving. Zo werd de vernietigende tsoenami die de Sumatraanse westkust en andere kustgebieden aan de Indische Oceaan teisterde, veroorzaakt door een abrupte verschuiving, tientallen meters, van twee aardplaten. In theorie was al bekend dat de aardkorst instabiel is vlak voor een aardschok maar in de praktijk bleek het erg lastig te zijn om symptomen van die instabiliteit aan te tonen.
Door het analyseren van de seismografische gegevens vlak voor de aardschok rond Izmit, Turkije van 1999, zijn onderzoekers van de Franse universiteit van Grenoble en Turkse collega’s er in geslaagd enkele voorschokken te ontdekken. In de twintig minuten voor de aardschok plaatsvond, vonden de onderzoekers vijf voorschokken met een karakteristieke structuur: een P-golf (drukgolf), 2,4 seconden later gevolgd door een S-golf (op en neer bewegende golf). De sterkste van de schokken werd ook op andere stations dan Izmit geregistreerd. P-golven reizen sneller dan S-golven, waruit onderzoekers de exacte plaats konden berekenen. Dit bleek enkele honderden meters van Izmit te zijn. Daaruit leidden de onderzoekers af dat de golven van een en dezelfde plaats afkomstig waren en dus inderdaad een voorspellende waarde hadden.
De zware aardbeving van Izmit (12.000 doden) had een kracht van 7,6 op de schaal van Richter. De lichtere aardbeving in het Californische Parkfield in 2004 scoorde “slechts” 6,0 op deze schaal en, zo wees onderzoek uit, vertoonde geen voorafgaande golven. Onderzoeker Bouchon denkt daarom dat deze golven alleen bij zeer zware aardbevingen optreden. Een half uur is onvoldoende om mensen te evacueren, alhoewel mensen gebouwen uit kunnen vluchten (wat veel slachtoffers zou schelen).
Eerder is al ontdekt dat vlak voor het optreden van grote aardbevingen de intensiteit van ULF radiostraling sterk toeneemt. Waarschijnlijk zijn er nog meer natuurlijke of wellicht bovennatuurlijke fenomenen waarmee we kunnen ontdekken of er een aardbeving aan dreigt te komen. Het is namelijk bekend dat dieren als olifanten vaak een goed heenkomen zoeken vlak voor een aardbeving plaatsvindt.
Zestien en zeventien februari 2011 maakten we kennis met een zonnestorm, het gevolg van een uitbarsting die op de aarde is gericht. Toen de wolk geladen deeltjes de aardse magnetosfeer raakte werden GPS-verbindingen in China verstoord. Dit was echter nog onschuldig. Wat zijn de gevolgen van een echt vernietigende zonnestorm? De gebeurtenissen van 1859 en 1989 tonen aan dat we maar beter stevige maatregelen kunnen nemen…
Zonnevlammen en coronal mass ejections
Onze zon, een G-ster, is naar melkwegbegrippen een rustige, beschaafde ster. Bij rode dwergen (M-sterren), de kleinste stersoort die samen ongeveer driekwart van alle sterren uitmaken, komen zonnevlammen veel vaker voor en zijn ook relatief veel groter dan op de zon. Een zonnevlam is een magnetische uitbarsting op de zon en ontstaat (denkt men) doordat magnetische velden zich in één klap ontwarren (de zon, een gasbol, draait niet overal even snel rond, wat de magnetische velden in de knoop legt). Kleine zonnevlammen komen heel veel voor. Ze volgen net als zonnevlekken een elfjarige cyclus (2009 was bijvoorbeeld een zonnevlekkenminimum).
Deze spectaculaire zonneuitbarsting is tientallen keren groter dan de aarde.
Vaak, maar niet altijd, komt tegelijkertijd met een zonnevlam ook een CME (“coronal mass ejection“) voor. Men denkt daarom dat zowel zonnevlammen als CME’s het gevolg zijn van hetzelfde magnetische verschijnsel, de ontwarring van het magnetische veld. Er ontstaat dan een enorme boog gloeiend plasma, een protuberans, die uiteindelijk met hoge snelheid wordt weggeslingerd als een reusachtige wolk geladen deeltjes. Als die wolk het aardse magneetveld raakt (gelukkig is dat meestal niet het geval), wordt dit samengedrukt en verandert het veld snel van sterkte, wat enorme elektrische spanningen oplevert, dus sterke elektrische stromen in stukken metaal: een geomagnetische storm. Het noorderlicht is dan zichtbaar tot vlak bij de evenaar.
Brand in telegraafkabels en massale stroomuitval
De grootste zonnestorm van de afgelopen vijfhonderd jaar (dat weten we door analyse van ijs in Groenland, waar radioactieve isotopen van de zonnestorm in zijn aangetroffen) vond plaats in de nacht van 1 op 2 september 1859. De zon was al weken onrustig en astrono0om Carrington nam tussen de middag op 1 september de grootste uitbarsting ooit waar. Elektriciteit was in die tijd nog een slecht begrepen verschijnsel dat alleen voor eenvoudige dingen als telegraafkabels en deurbellen werd gebruikt. Een telegraaf werkt heel simpel: signalen bestaan uit een opeenvolging van stroomstootjes door een kilometers lange dikke koperen stroomdraad.
Een "coronal mass ejection" in actie. Een grote wolk ionen wordt met hoge snelheid weggeschoten.
De gevolgen bleven dan ook niet uit toen de zonnestorm toesloeg. Er ontstonden gigantische stromen die op veel plekken waar de telegraafkabel langs liep, branden veroorzaakten. Veel telegraafhuisjes vlogen in brand. Een spookachtig verschijnsel was dat op enkele plekken waar de elektriciteitsgeneratoren door waren gebrand, toch nog telegraafverkeer mogelijk was. De reden: de zonnestorm leverde de energie.
Maart 1989 veroorzaakte een kleinere zonnestorm de grootste elektriciteitsuitval in de geschiedenis van de Canadese provincie Quebec. Omdat Quebec voor het grootste deel op het slecht geleidende Canadese Rotsschild ligt, piekten de stromen in de kabels, waardoor transformatoren doorbrandden en miljoenen mensen zonder stroom kwamen te zitten. Ook satellieten kwamen in de problemen. Als gevolg hiervan hebben stroomleveranciers overal ter wereld hun stroomnetten meer zonnevlam-proof gemaakt. Augustus van hetzelfde jaar verstoorde een zonnestorm de effectenhandel in Toronto. Geomagnetische stormen storen ook postduiven en hebben, wijst recent onderzoek uit, ook zekere effecten op mensen. Reden voor URSI (internationale bond voor radio-onderzoek) een onderzoekscommissie in te stellen.
Wat als er een tweede zonnestorm zoals in 1859 komt?
We zijn nu veel afhankelijker van elektriciteit dan anderhalve eeuw geleden. Als wereldwijd een massale beschadiging van elektrische apparatuur optreedt, komen we in één klap in de steentijd terecht, want vrijwel al onze technologie is direct of indirect van elektriciteit afhankelijk. Auto’s werken niet meer, een antieke diesel wellicht uitgezonderd, want alle elektronica is doorgebrand. Treinen, fabrieken, telefoons, internet: alles komt stil te liggen. De fiets wordt het snelste vervoermiddel. Paradoxaal genoeg zullen technisch minder ontwikkelde landen het veel beter doen. Daar is nog negentiende-eeuwse techniek voorhanden om op terug te vallen.
Het is echter de vraag of deze catastrofale beschadigingen ook wereldwijd op zullen treden. Het elektriciteitsnet wordt steeds beter beschermd. Ook hebben overheidseisen nu de kwaliteit van elektronica sterk verbeterd. Er zullen een groot aantal apparaten uitvallen, mogelijk wat vliegtuigen neerstorten, maar over het algemeen zal de schade hiertoe beperkt blijven.
Voorzorgsmaatregelen
De gevolgen, als het misgaat, zijn echter enorm. Het is dus verstandig om voorzorgsmaatregelen te nemen. Veel mensen zijn al bezig met een off-grid, zelfvoorzienende levensstijl. Vergeet echter niet dat door een echt zware zonnestorm mogelijk ook zonnepanelen er aan gaan. Voedselvoorziening wordt een enorm probleem, Nederland is een dichtbevolkt land. Het bewaren van wetenschappelijke en technische kennis wordt uiterst belangrijk, zo kan de beschaving zich weer snel herstellen. Ook moeten er alternatieven worden bedacht voor elektrische apparaten. Draai eens een dag de hoofdschakelaar om en kijk of er stroomloze alternatieven zijn voor die keukenmachine, diepvries, home trainer en andere ongetwijfeld onmisbare hoogtepunten van de consumptiemaatschappij…
Zorgen over peak oil? Peak phosphorus is pas echt vervelend. Dankzij de Groene Revolutie zijn hongersnoden uitgebleven terwijl sinds 1950 de wereldbevolking meer dan verdubbeld is. De Groene Revolutie drijft naast op fossiele brandstoffen, voornamelijk op kunstmest, stikstofverbindingen, kaliumzouten en fosfaten. Helaas worden fosfaten steeds schaarser. Op andere plaatsen veroorzaken fosfaten enorme algenbloei. Tijd dus voor visionaire oplossingen voor we onszelf echt in de nesten werken.
Sinds 1950 is de wereldbevolking meer dan verdubbeld van drie naar zeven miljard mensen. Mede dankzij grote hoeveelheden fosfaat braken er geen grote hongersnoden uit.
Fosfor, essentieel voor landbouw
Planten hebben, naast kooldioxide en water die de chemische elementen koolstof, waterstof en zuurstof leveren, drie andere chemische elementen in grote hoeveelheden nodig: stikstof, kalium en fosfor. Andere elementen, zoals calcium, magnesium, zwavel en dergelijke zijn in veel kleinere hoeveelheden nodig.
Vandaar dat er in de landbouw grote hoeveelheden kunstmest met deze drie elementen wordt gebruikt. Stikstof is niet een erg groot probleem. Onze lucht bestaat voor bijna tachtig procent uit stikstof en vlinderbloemigen (waartoe peulvruchten behoren) kunnen enorme hoeveelheden stikstof vastleggen. Kalium komt ook behoorlijk veel voor. De Franse kalimijnen, overigens beruchte vervuilers van de Rijn, beschikken bijvoorbeeld nog over uitgebreide ertslagen.
Fosfaten, daarentegen, zijn schaars. Er zijn maar enkele plaatsen ter wereld waar ze in hoge concentraties worden aangetroffen: de Verenigde Staten, China en Marokko. Landen als Tunesië en Jordanië bevatten kleinere voorraden.
Uitputting van fosfaatvoorraden
De wereldbevolking stijgt en wil steeds beter te eten krijgen (lees: meer vlees eten). Dat kan alleen als er meer voedsel en veevoer wordt verbouwd. Dit betekent: meer kunstmest, dus ook een hoger fosfaatgebruik. Vele ooit rijke fosfaatbronnen zijn al uitgeput. Het eiland Nauru, bijvoorbeeld, bestond voor een groot deel uit fosfaten, de overblijfselen van de uitwerpsels van vele generaties zeevogels, maar een eeuw van verwoestende mijnbouw heeft het eiland tot een kale rots leeggestript. Wetenschappers denken dat over dertig jaar ‘peak phosphorus’ aanbreekt (1). Ook de fosfaatmijnen in Marokko en overige vindplaatsen beginnen tekenen van uitputting te vertonen, wat zich uit in een veel hogere prijs voor fosfaat.
Mogelijke oplossingen
De hoofdoorzaak is de veel te hoge bevolkingsgroei. Meer mensen betekent meer voedsel, dus ook een hoger fosfaatgebruik. In Europa en Rusland is deze al tot stilstand gekomen, in de rest van de wereld, vooral de islamitische landen en Afrika, groeit de bevolking nog steeds snel.
Een tweede belangrijke oorzaak is dat kringlopen niet gesloten zijn. Fosfaten spoelen uit en komen uiteindelijk in oppervlaktewater of grondwater terecht. Organismen in deze ecosystemen nemen enorm in aantal toe – fosfaat is in de vrije natuur schaars, wat weer tot problemen als algenbloei leidt. De fosfaten die wel in oogstbare planten terecht komen, verdwijnen uiteindelijk in het riool. Er moet daarom zuiniger en slimmer met fosfaten omgesprongen worden, te denken valt aan minder bemesting en meer glastuinbouw. Rioolslib moet veel meer dan nu gerecycled worden. De megastallen waar sociaal bewogen Nederland nu tegen te hoop loopt, zijn daarom minder slecht voor het milieu dan het lijkt. Het is makkelijker om in een grote varkensflat aan mestrecycling te doen dan in een weide met loslopend vee.
Betalen met kilowatturen of megajoules? Een plan dat minder gek is dan het lijkt. Energie is namelijk de motor waarop de economie, zelfs het leven draait.
Het probleem met bestaande geldsystemen
Tot nog niet zo lang geleden bestond geld uit edelmetalen, zoals goud en zilver. Goud kent enkele grote voordelen. Goud is makkelijk mee te nemen; met een paar kilo goud kan je al een huis kopen (de duurste aankoop in hun leven voor de meeste mensen).
Yuan-geldpers met bankbiljet uit 1287
Goud is niet bij te drukken en door zijn unieke eigenschappen (edelmetaal, hoge soortelijke massa, kleur) nauwelijks te vervalsen.
Nadeel is dat geld wordt gekoppeld aan een grondstof. Wordt er veel goud gevonden, dan ontstaat inflatie. Omdat een tekort aan goud ontstond en bankiers en overheden meer greep wilden op geld, werden na een paar decennia waarin bankbiljetten gedekt waren door goud, in verreweg de meeste landen zogeheten fiat currencies of fiduciair geld ingevoerd.
Overheden, vaak bestaande uit aanhangers van de econoom Keynes, beschouwden dit als vrijbrief om maar veel geld bij te gaan drukken. Het gevolg: enorme inflatie. De bittere ervaring leert dat dit met vrijwel alle fiatsystemen in het verleden is gebeurd.
Het allereerste fiatsysteem, dat van de Chinese Song-dynastie en de door Koeblai Khan (kleinzoon van de Mongoolse veroveraar Dzjenghis Khan; in het westen bekend door Marco Polo) gestichtte Yuan-dynastie gingen ten onder aan hyperinflatie. De verleiding om maar geld bij te blijven drukken was domweg te groot. Geen wonder dus dat de latere, inheemse Ming-dynastie besloot geen fiatgeld meer uit te geven. Er is geen voorbeeld bekend van een fiatsysteem dat het langer dan twee eeuwen uit heeft gehouden.
Kortom: we hebben behoefte aan een geldsysteem dat universeel toepasbaar is en niet in de problemen kan komen door inflatie.
Wat is vrije energie?
Energie (uitgedrukt in joule, een kilowattuur is 3,6 miljoen joule) kan in twee vormen voorkomen: vrije of Gibbsenergie en afvalwarmte. Alleen vrije energie kan worden gebruikt om nuttige arbeid (energieomzetting) te verrichten. Warmte-energie is niet te benutten als er geen kouder reservoir is waar de energie in gedumpt kan worden. In theorie bevat bijvoorbeeld een kuub water op kamertemperatuur zo’n 93 kilowattuur aan warmte-energie. Het probleem: die energie zit rotsvast opgesloten in het water. Pas als je een koud reservoir hebt rond het absolute nulpunt kan je alle energie in het water nuttig gebruiken (bijvoorbeeld door er een Stirlingmotor op te laten draaien).
Vrije energie als universele valuta
In feite kent de natuur al een dergelijke valuta: vrije energie. Alle levensvormen werken op vrije energie. Planten vangen de vrije energie in zonlicht op en zetten die om in chemische energie. De vrije energie hierin wordt weer door dieren en bacteriën benut. Ook bestaat er een vrij nauwkeurige relatie tussen welvaart en energieverbruik. De meeste gevechten in de natuur draaien om hulpbronnen voor vrije energie, of het nu om zonlicht of voedsel gaat.
Goud kan niet bijgedrukt worden. Daarentegen is er wel heel veel goud aanwezig in metaalasteroïden.
Als wij bijvoorbeeld over een bijna oneindige hoeveelheid vrije energie zouden beschikken, zouden we, om een voorbeeld te noemen, alle goudatomen uit de zee kunnen halen: vier kilo per aardbewoner. In alle rotsen samen zit nog duizend keer meer. En dan zwijgen we nog over de fantastische hoeveelheden die mijnbouw in de ruimte zouden opleveren, in ruimteaardappel Eros, laat staan in echt metaalrijke planetoïden als Psyche.
Alle woestijnen, samen een vijfde van het landoppervlak, veranderen in geïrrigeerde lustoorden (wat onze voedselproblemen geheel zou oplossen), of, wat dat betreft, de nu nog dorre werelden elders in het zonnestelsel in nieuwe aardes veranderen is slechts een kwestie van energie, want alles wat we hoeven te doen is een ontziltingsfabriek met een grote pijpleiding neer te zetten en die op de energie te laten lopen.
De snelle beschikbaarheid van goedkope energie voor een technisch ontwikkeld bedrijfsleven, leidt onveranderlijk tot een sterke economische opbloei, denk aan de booming jaren vijftig en zestig. Het dichtdraaien van energiebronnen leidt daarentegen al snel tot een economische recessie. De oliecrisis van 1973 was een bekend voorbeeld. Ook nu is de directe oorzaak van de kredietcrisis de schaarste aan fossiele energiebronnen.
Goldrush versus energierush
De goudkoorts uit de negentiende eeuw werd veroorzaakt doordat goud het betaalmiddel was. Het gevolg: tienduizenden mensenlevens (en laat ik het over de natuur maar niet eens hebben) werden verwoest, oorspronkelijke bewoners werden verjaagd van hun land. Het voordeel van energie is dat het alomtegenwoordig is.
98% van alle energie op aarde wordt geleverd door de zon, de centrale energiebank van het zonnestelsel.
Een energiekoorts betekent dat er een stimulans komt om zuinig met energie om te springen en zo veel mogelijk energie zelf op te wekken.
We praten dan niet meer over de legendarische ontdekkers van de Klondike goudvelden maar van de uitvinders van een fusiereactor of een donkere-energie centrale. Kortom: niet meer het verwoesten van de natuur, of, zoals nu, het vermogen om te rotzooien met ondoorzichtige waardepapieren, maar productieve activiteiten, slimheid en creativiteit worden beloond.
Een nadeel is dat we geen goede opslagmogelijkheid hebben voor energie. Waterstof komt tot we beschikken over echt goede accu’s, waarschijnlijk nog het beste in aanmerking voor grootschalige opslag van energie, want een centrale bank verandert dan in een centrale energiebank.
Zelfs de alleroudsten onder ons zijn opgegroeid in de tijd dat er overvloedige hoeveelheden van een zwarte stroperige vloeistof beschikbaar waren: aardolie. Achteraf gezien is de ontdekking van aardolie een van de ergste rampen die de mensheid is overkomen.
De La Brea teerput in Los Angeles, een rijke vindplaats van in de teerput gevallen pleistocene dieren. Zijn ook wij in de val gelopen?
Al duizenden jaren was bekend dat er op sommige plaatsen, in Mesopotamië bijvoorbeeld, een kleverige vloeistof uit de rotsen kwam. Tot voor kort werd dit asfalt alleen gebruikt als middel om naden mee te dichten en lampolie. Dat veranderde in de negentiende eeuw, toen eerst een proces werd uitgevonden om lampolie te produceren en daarna de eerste verbrandingsmotoren werden uitgevonden. Plotseling was er een massamarkt voor het brandbare goedje. Rond 1850 werden overal ter wereld boortorens gebouwd en begon het olietijdperk.
De duivelse verleiding van aardolie
Aardolie is uiterst veelzijdig. De energiedichtheid is enorm: een liter benzine of diesel bevat bijna veertig megajoule energie, elf kilowattuur, wat het een ideale brandstof voor voertuigen maakt. Geen wonder dat er steeds meer toepassingen werden -en worden- ontdekt. Plastics zouden erg schaars en duur zijn zonder de enorme stroom aan goedkope olie waar ze van worden gemaakt. In tegenstelling tot steenkool, dat in gevaarlijke mijnen moet worden gewonnen,
De gevolgen
De overvloed aan goedkope aardolie heeft ons lui gemaakt. Elektrische auto’s zijn zuinig, geruisloos en schoon (afhankelijk van de bron van elektriciteit). Er bestonden al elektrische auto’s begin negentiende eeuw. De ontwikkeling van accu’s stond vele decennia ongeveer stil met de komst van de lood-zwavelzuur accu. Pas nu wordt er structureel onderzoek gedaan naar sterkere, lichtere batterijen.
Omdat olie een niet-hernieuwbare grondstof is, veroorzaakte olie het verschijnsel dat in bijna alle grondstofleverende landen optreedt. Het regime is voor de buitenlandse valuta niet meer afhankelijk van de eigen bevolking, maar van de oliemaatschappijen. Er is geen enkele prikkel om een behoorlijke staat of economie op te zetten, het geld stroomt toch wel binnen.
Ex-president Bush jr. weigerde de verderfelijke oliedictatuur Saoedi-Arabië aan te pakken en deed er alles aan om de Amerikaanse olieverslaving zo lang mogelijk voort te laten duren.
De bevolking is in feite voor het regime meer een last dan een lust. Deze wordt dus of met grof geweld onderdrukt, er is namelijk voldoende geld om er een groot leger er op na te houden, of rustig gehouden met veel geld, waardoor een rentenierssamenleving ontstaat van mensen die niet over voldoende arbeidscompetenties beschikken.
Zelfs als de overheid (zoals in Algerije) wel investeert in de eigen bevolking is er geen inheems bedrijfsleven om de opgeleide mensen op te nemen. Het hoge prijspeil door het vele verdiende geld maakt arbeid te duur om te concurreren met olieloze landen. Niet voor de moderne tijd geschikte samenlevingsvormen, zoals socialisme (Venezuela) en islamisme (Saoedi-Arabië en Iran) worden niet gesaneerd maar blijven als een zombie in leven door het voortdurende kapitaalinfuus.
Er is geen enkele buitenlandse druk op deze regimes om te democratiseren. Westerse samenlevingen worden gedwongen mensenrechtenschendingen te slikken.
Ook is aardolie een grondstof die op zeer grote schaal gewonnen moet worden. Olieboringen, vooral nu olie steeds moeilijker te vinden wordt, kosten miljoenen dollars per stuk. Alleen miljardenconcerns als Shell, ExxonMobile en BP kunnen de risico’s voor olieboringen en olieraffinaderijen dragen. Het gevolg: de concentratie van veel kapitaal in de handen van weinigen. Smerige economische spelletjes zijn hierdoor aand e orde van de dag.
Hoe ontkomen we aan de verslaving?
Hier in Nederland is dat moeilijker dan in de meeste andere landen. Shell, op de beurs bekend als Koninklijke Olie is, zo blijkt uit Wikileaks, het troetelkindje van de Nederlandse overheid. Waarnemers wezen al eerder op vermoedelijke banden van het miljardenconcern met het koninklijk huis.
Er zijn twee grootverbruikers van olie: het transport en de landbouw in de vorm van kunstmest, brandstof voor tractoren en landbouwchemicaliën. Vliegtuigen kunnen overstappen op waterstof (dat een hogere energiedichtheid per kilogram heeft dan aardolie).
Het wegvervoer zal over moeten stappen op elektrisch. Deze elektriciteit kan meer dan nu worden opgewekt uit alternatieve bronnen (laadstroom ’s nachts vangt de pieken in windenergie op) of kernenergie. Een goede aanvulling geeft zonne-energie: door auto’s te bekleden met zonnepanelen kunnen de accu’s gedurende de hele dag opgeladen worden, wat weer enkele tientallen procenten verbruik bespaart. Schepen kunnen door moderne zeilsystemen of desnoods net zoals vroeger worden gestookt op steenkool. In feite is alleen door de lage prijs van de uiterst vervuilende bitumenolie, een restproduct uit raffinaderijen, deze brandstof nu zo populair.
Landbouwvoertuigen kunnen op biobrandstof gemaakt van gewasresten, rijden. Terugbrengen van het kunstmest- en bestrijdingsmiddelengebruik is toch al geen slecht idee.
Zeventig procent van ons aardoppervlak bestaat uit oceaan. Tot nu toe was wonen op zee alleen weggelegd voor wereldreizigers en zeelieden die getrouwd waren met hun schip, maar nu gaat dat veranderen. In deze video komen unieke concepten tot leven, variërend van olieplatformen die eindelijk een nuttige bestemming krijgen tot ecosteden die hun eigen energie opwekken uit wind, zon en golfslag.
Kranten met live video. Billboards die je bij kan werken. Augmented reality. Flats waarin gewassen worden gekweekt.
Als ook maar een klein deel van deze voorspellingen uitkomt, zal onze wereld er heel anders uitzien dan toen we geboren waren – en dat geldt ook voor de jongeren.
Nieuwsgierig? Wacht niet langer…
