klimaatverandering – Visionair

Climeworks is Ã©Ã©n van de bedrijven die nu sterk inzet op CO2-winning uit de lucht. Bron: Climeworks

Direct air capture: de CO2 economie gaat nu echt doorbreken

1 reactie / Ideeën, natuurkunde, Scheikunde, Techniek, Visionaire projecten, Wereld, Wetenschap / Door Germen Roding / 1 september 2019 1 september 2019

Kooldioxide is een omstreden broeikasgas en wordt vaak gedemoniseerd. Steeds vaker wordt CO2 nu benut als koolstofbron. Lost direct air capture (DAC) zowel het fossiele-brandstofprobleem als de door de mens veroorzaakte opwarming op?

Kooldioxide, een gas met twee kanten
Kooldioxide is een gevreesd broeikasgas, maar afgezien hiervan is kooldioxide een waardevol en onlosmakelijk onderdeel van het aardse ecosysteem. Vanuit plantaardig standpunt heeft de mensheid een welkom einde gemaakt aan een nijpende CO2-hongersnood. Koolstof is in levende organismen en de industrie een onmisbaar element. Koolstofatomen kunnen namelijk vier stabiele covalente bindingen aangaan, zowel met sterk elektronegatieve elementen als zuurstof, als met elektropositieve elementen. Koolstof kent van alle elementen de rijkste chemie. Koolstofketens vormen daarom de ruggengraat van vetten, van koolhydraten en zijn ook in aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, onmisbaar.

De belangrijkste tak van chemie, organische chemie, houdt zich alleen met koolstofverbindingen bezig. Op dit moment is de voornaamste bron van koolstof aardolie. Tot op heden was aardolie, met aardgas en de lastig handelbare steenkool, het goedkoopste alternatief. Daar lijkt nu verandering in te komen. De reden: DAC.

Wat is direct air capture?
Onze atmosfeer bestaat uit 78% stikstof, 21% zuurstof en 1% argon, een edelgas. Kooldioxide maakt 0,04% van onze atmosfeer uit. Direct air capture distilleert kooldioxide uit de lucht. De traditionele, maar veel energie vergende methode is lucht samen te persen en af te koelen tot het sublimatiepunt van kooldioxide: -78 graden bij atmosferische druk. Op dit moment wordt veel onderzoek gedaan naar speciale filters en chemicaliën om hiermee selectief kooldioxide uit de lucht te filteren. De theoretisch maximale efficiency voor dit proces is 250 kilowattuur per ton gewonnen CO2. Dat is extreem veel energie: de energierekening van een gemiddeld gezin voor een seizoen, of, anders uitgedrukt: om deze 250 kWh op te wekken, komt 125 kg CO2 vrij bij grijze stroom. En we spreken hier over een theoretisch optimum: in de praktijk is meer energie nodig. Tot voor kort was dit een onoverkomelijke barriÃ¨re voor DAC, maar het oprukken van goedkope zonne-energie en slimmere scheidingstechnieken maakt DAC nu interessant.[1]

Wat doen we met deze CO2?
Sommige bedrijven pompen water met deze CO2 in een onderaardse CO2-absorberende laag, zoals poreus basalt, waarin de kooldioxide mineraliseert. Hiermee wordt de CO2 inderdaad effectief opgeborgen. Anderen gebruiken de CO2 als meststof voor tuinders (onder hoge CO2-concentraties stijgen de opbrengsten met 25% of meer) of voor het carboniseren van frisdrank.
Maar in feite is dit maar het begin van de mogelijkheden. In principe kan kooldioxide om worden omgezet in eenvoudige organische moleculen zoals methanol[2] of ethanol. Grafeen. Diamant. Of wellicht biochar, poederkool die de bodem beter water en voedingsstoffen vast laat houden.Hebben we eenmaal overvloedig energie, dan zijn de mogelijkheden bijna eindeloos.

Bronnen
1. M. Fasihi et al., Techno-economic assessment of CO₂ direct air capture plants, Journal of Cleaner Production
Volume 224, 1 July 2019, Pages 957-980, DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.03.086
2. Xiaowa Nie, Xiao Jiang, Haozhi Wang, Wenjia Luo, Michael J. Janik, Yonggang Chen, Xinwen Guo, Chunshan Song. Mechanistic Understanding of Alloy Effect and Water Promotion for Pd-Cu Bimetallic Catalysts in CO2 Hydrogenation to Methanol. ACS Catalysis, 2018; 8 (6): 4873 DOI: 10.1021/acscatal.7b04150

In het ergste geval wordt Nederland kleiner dan Luxemburg door de zeespiegelstijging.

Docu: het leven op aarde wordt deze eeuw een hel

10 reacties / Analyses, Geopolitiek, Ideeën, Maatschappij, Visionair leven, Visionaire vragen, Wereld / Door Germen Roding / 12 oktober 2016 12 oktober 2016

Volgens deze ouderwetse doemdenkersdocu zal de aarde door de klimaatverandering veranderen in een hel. De ongebreidelde kap van regenwouden, uitstoot van CO2 en, daarna, het vrijkomen van enorme hoeveelheden van het extreme broeikasgas methaan uit de ontdooiende Siberische permafrost zal het armageddon los laten breken.

https://youtube.com/watch?v=Mlw2hOh7kgY

De makers van deze docu stellen, m.i. terecht, dat de voorspellingen in de docu aan de extreme kant zijn. Ze vallen echter nog steeds binnen de bandbreedte van mainstream klimaatvoorspellingen.

Het is nu, anno 2016, in feite te laat om hier nog veel aan te doen. Het omslagpunt nadert onverbiddelijk, met nu voor het eerst een CO2-gehalte van 0,400% – 0,050% hoger dan voor het begin van de Industriële Revolutie. Het systeem in de huidige vorm is in feite niet meer terug te brengen naar de situatie van de Kleine IJstijd, zoals milieuorganisaties willen.

We kunnen beter nadenken over methodes om de gevolgen te verminderen. Zo kunnen we de Sahara en andere woestijnen tot bloei brengen. Zo onttrekken we water aan de oceanen en vullen we de aquifers weer tot het maximum, wat de zeespiegel in ieder geval enkele decimeters laat dalen. Kooldioxide is in feite een waardevolle grondstof – koolstof is de nuttigste substantie die we kennen.

Sinds 15 miljoen jaar heerst er op aarde ook een CO2-hongersnood. De reden dat veel planten, zoals maïs, het energieslurpende C4-metabolisme hebben ontwikkeld om ook de laatste spoortjes kooldioxide uit de lucht te kunnen trekken. In feite bewijzen we het aardse ecosysteem een grote weldaad door de eerder onttrokken kooldioxide weer in de lucht te pompen.

De zeespiegel is nu in feite abnormaal laag. Zo stond Hongarije in het Plioceen onder water. Omdat de ooit verdwenen kooldioxide nu weer terugkomt, keert de ‘oude’ situatie weer terug.

Manhattan onderwater. Central Park is helemaal verdwenen.

Climate Central: Kuststeden worden onderwaterparadijs

Laat een reactie achter / Analyses, Ideeën, Maatschappij, Social Engineering / Door Germen Roding / 22 november 2015 22 november 2015

Climate Central nam deze zes beroemde toeristische plekken overal ter wereld onder handen om te laten zien wat de gevolgen zijn als de temperaturen wereldwijd met twee tot vier graden stijgen.

Op dit moment is één graad temperatuurstijging al bereikt. Dit is het gevolg van het toenemen van het CO2-gehalte in de onderste 10 km van de atmosfeer van 280 tot 400 ppm. Een hogere temperatuur betekent niet alleen dat poolijs gaat smelten, maar ook dat het volume van de oceanen groter wordt. Warm water neemt per kilogram meer ruimte in beslag dan koud water (vanaf 4 graden; daaronder vormen zich beginnende ijskristallen en neemt de dichtheid juist weer iets af bij lagere temperatuur). Op dit moment merken we nog niet veel van de zeespiegelstijging, 20 cm sinds 1900, maar dat komt omdat de oceanen nog aan het opwarmen zijn. De grootste stijging moet nog komen, met vervelende gevolgen voor kustbewoners.

Hieronder de voorspellingen van Climate Central. Beweeg de slider om het verschil tussen twee graden toename en vier graden toename in gemiddelde wereldtemperatuur te zien.

New York City:

Durban, Zuid Afrika:

Londen:

Shanghai:

Mumbai:

Sydney:

Rio de Janeiro:

Bron:
Climate Central

Welkom in het lieflijke Nunavut, met een winter van negen maanden. Wordt het straks leefbaarder?

Aarde verandert steeds meer in oerwoudplaneet

7 reacties / Analyses, Mensheid, Wereld / Door Germen Roding / 14 oktober 2013 14 oktober 2013

De klimaatverandering heeft naast de nodige rampspoed, ook enkele prettige gevolgen. Gebieden die ooit dorre woestenijen waren, worden steeds groener, blijkt uit satellietwaarnemingen. Hoe wordt het leven op de toekomstige aarde?

CO2 kunstmest voor planten
Op de Mercatorprojectie van Noord Amerika nemen ze een prominente plaats in. Barre pooleilanden als Baffinland (sorry: á•¿á‘á–…á‘–á“—á’ƒ oftewel Qiqiktaaluk), Ellismere Eiland en het van de Russen gekochte schiereiland Alaska, waar ijskoude poolwinden over een kale vlakte loeien. In werkelijkheid zijn ze wat kleiner dan ze op de kaart lijken, maar toch vertegenwoordigen ze een enorme oppervlakte. Qiqiktaaluk, onderdeel van de Canadese provincie Nunavut, alleen al is 12-13 maal zo groot als Nederland en er wonen maar 11.000 mensen.
Door de structurele stijging in jaartemperatuur wordt het leven hier steeds prettiger voor planten. Als je bedenkt dat ongeveer de helft van alle bladeiwit in C3-planten (de meeste plantensoorten) uit één enkel enzym bestaat, rubisco, dat maar één taak heeft: CO2 vangen, begrijp je dat planten uitermate veel profiteren van de snelle stijging van de hoeveelheid atmosferische kooldioxide.

Meer groen aan de pool…
De vijftien miljoen jaar durende CO2-hongersnood, die planten dwingt zo veel rubisco te maken, lijkt dankzij de mens nu eindelijk voorbij. Hierdoor schuift de vegetatiegrens steeds verder naar het noorden. Gebieden waar eerst toendra lag, veranderen nu in naaldwoud, terwijl de poolwoestijn in toendra verandert. Een steeds verder toenemende groene deken kruipt steeds verder noordwaarts over de poolcirkel. Dit is bijvoorbeeld ook de reden waarom de Russen zich helemaal geen zorgen maken over het broeikaseffect. Voor hen betekent een temperatuurstijging, dat een groot deel van het nu door permafrost en barre winters onleefbare Siberië een stuk aangenamer wordt en dat er een enorme landbouwoppervlakte bijkomt.

De hoogste boom in het grootste deel van Nunavut is de centimeters hoge kruipwilg, die zo overleeft onder het beschermende sneeuwdek.

Voor woestijnschildpadden is de verhoogde plantengroei in de woestijn goed nieuws. Bron: Wikimedia Commons

En in de woestijn
Ook woestijnplanten vallen in de prijzen. De hoeveelheid vegetatie in veel woestijngebieden blijkt namelijk flink toe te nemen. De reden: omdat er meer CO2 in de lucht zit, hoeven woestijnplanten hun huidmondjes, waardoor veel waterdamp weglekt, minder open te zetten om CO2 in te vangen en kunnen ze overleven, daar waar eerst dorre woestijn was. De gevolgen zijn dat er steeds meer CO2 wordt vastgelegd in de vegetatie en ook, dat een steeds groter deel van de aardoppervlakte bewoonbaar wordt. Naar schatting hebben deze effecten tot gevolg gehad dat de totale hoeveelheid bladerdek in poolwoestijnen en tropische woestijnen op het land met zo’n 11% is toegenomen. [1] Deze vegetatie zorgt ervoor dat er per saldo meer water verdampt en het klimaat vochtiger wordt. In de poolstreken absorbeert het donkere geboomte en toendrabegroeiing meer zonnestraling, waardoor de bodem warmer wordt en gastvrijer voor plantaardig leven. Het smelten van de permafrost betekent dat ook diepwortelende gewassen (zoals bomen) meer kansen krijgen en de bodem in de zomer minder moerassig wordt.

Onderlopen van kuststreken en aantasting zeeleven
In zee is het CO2 gehalte bepaald niet beperkend. Enkele procenten van het zeewater bestaan uit opgeloste carbonaten. Dit verklaart overigens ook waarom bepaalde soorten zeewier onder gunstige omstandigheden zo extreem snel kunnen groeien. Zeewier zal blijven gedijen in een verzuurde oceaan, maar voor schaal- en schelpdieren, koraal en micro-organismen met een kalkskelet zijn de gevolgen minder plezierig. Ook zal het onderlopen van vruchtbare kustvlaktes, zoals in Nederland, uiteraard het landbioom verkleinen, al lijken de netto gevolgen voor de hoeveelheid vegetatie op aarde positief.

Bronnen
1. Donohue, R. J., M. L. Roderick, T. R. McVicar, and G. D. Farquhar (2013), Impact of CO₂ fertilization on maximum foliage cover across the globe’s warm, arid environments, Geophys. Res. Lett., 40, 3031â€“3035, doi:10.1002/grl.50563.

Wat als de aarde zes graden opwarmt?

9 reacties / Analyses, Ideeën, Wereld / Door Germen Roding / 2 augustus 2013 2 augustus 2013

De aarde is – volgens de overgrote meerderheid van kilmatologen – al een graad opgewarmd. Wat als de aarde niet één graad, maar zes graden opwarmt? Wat zal er gebeuren met de aarde al de Groenlandse ijskap smelt en het Amazone-oerwoud in een dorre savanne verandert? National Geographic stelde deze video samen.

Dit visionaire ontwerp van kunstenaar Ab Verheggen zet mensen aan het denken. Zonnepanelen om de klimaatomslag tegen te gaan? Waarom niet?

‘Zonne-energie kan klimaat koelen”

1 reactie / Ideeën, Visionaire vragen, Wereld, Wetenschap / Door Germen Roding / 24 maart 2012 1 april 2012

Het potentieel voor zonne-energie zet welke andere inzetbare energiebron dan ook in de schaduw. Vergeleken met de zon, is wind een schaarse hulpbron. De zon is dus de meest voor de hand liggende alternatieve energiebron. Maar hoe zal massaal gebruik van zonne-energie het klimaat beïnvloeden?

Opwarming…
Er kunnen duizenden terawatts zonnestroom worden opgewekt met bestaande technologie. Ter vergelijking: het totale wereldenergieverbruik ligt nu tussen de 16 en 17 terawatt. Dit is meer dan honderd maal zoveel als windenergie oplevert. Echter, ook zonne-energie klan het klimaat veranderen. De reden: zonnepanelen veranderen de reflectiviteit, het albedo, van het oppervlak. De over het algemeen zeer donkere zonnepanelen absorberen veel meer zonlicht dan het heldere woestijnzand of gesteente waar ze op worden geplaatst.

Een recente studie modelleerde de effecten van een 1-TW zonnekrachtcentrale in de Mojave woestijn in Californië. De conclusie van de studie: zoveel donkere zonnepanelen over lichtgekleurd zand plaatsen zal de lucht boven het zand met 0,4 graden opwarmen, waardoor temperaturen en luchtstromingen tot 300 km in de omtrek zullen worden beïnvloed. Nu is een terawatt wel heel erg veel: dertig keer het vermogen van alle elektrische centrales in Nederland bij elkaar. De klimatologen hebben dit onderzoek dan ook gedaan om te onderzoeken of de VS 100% met zonne-energie bevoorraad kan worden.

Of afkoeling
Als we in de toekomst veel efficiëntere zonnepanelen ontwikkelen, met een rendement van bijvoorbeeld zestig of zeventig procent, zou een dergelijke zonnecentrale juist de omgeving koelen. De zonnehitte wordt dan omgezet in elektriciteit, die elders (waar de energie wordt gebruikt) weer eindigt als afvalwarmte. Zelfs bestaande zonnepanelen zullen een afkoelend effect hebben als ze op een pikzwart oppervlak worden geplaatst. Immers: rond de twintig procent van alle zonnestraling wordt omgezet in elektriciteit. Als een oppervlak meer dan negentig procent absorbeert, scheelt dat behoorlijk.

Onbedoelde geo-engineering
Ook is zonne-energie bepaald niet de enige activiteit die het klimaat beïnvloedt. De aanplant van gewassen of bebouwing heeft vaak een veel grotere invloed. Zo zijn de luchttemperaturen in het zeer droge Zuid-Oost Spanje sinds 1983 met meer dan 0,6 graden gedaald omdat er zoveel lichtweerkaatsende kassen zijn geplaatst in het gebied. De gevolgen zullen echter beperkt blijven, zolang we maar niet honderden terawatts gaan onderscheppen die anders teruggekaatst zouden worden in het heelal. Een kwestie van verstandig ontwerpen en plaatsen van zonnepanelen.

Pompen van zonnewarmte naar gematigde streken
Als er werkelijk enorrme hoeveelheden zonnewarmte worden afgetapt in de woestijnen en in de vorm van elektriciteit naar koudere streken wordt gestuurd, betekent dit in feite netto een enorm transport van zonnewarmte naar de gematigde klimaatgordel. Mogelijk kan de vrijkomende afvalwarmte in de zomer in grote ondergrondse hittereservoirs worden opgeslagen, die we in de winter als verwarming kunnen gebruiken.

Belgische windmolens op de Thornton Bank. Bron: Hans Hillewaert/Wikipedi Commons

Windenergie verandert klimaat

3 reacties / Analyses, Ideeën en techniek, Wetenschap / Door Germen Roding / 23 maart 2012 21 maart 2012

Windenergie is minder onschuldig dan het lijkt. Grootschalige toepassing van windenergie heeft waarschijnlijk ingrijpende gevolgen op het klimaat. In enkele gevallen zijn deze effecten echter juist gewenst.

Nachten warmer, dagen kouder
In 2010 ontdekte meteoroloog Somnath Baidya Roy van de universiteit van Illinois Urbana-Champaign dat windmolenparken het lokale klimaat veranderen. Lange-termijn gegevens van een windmolenpark te San Gorgonio in Californië bevestigden zijn eerdere voorspellingen: de oppervlaktetemperaturen achter de windturbines waren hoger dan voor gedurende de nacht en tot vier graden lager gedurende de dag.

De verklaring volgens Roy: de turbulentie die de windmolens veroorzaken trekt lucht uit hogere luchtlagen aan. Deze is overdag koeler dan de hete lucht aan de oppervlakte. ’s Nachts is deze lucht juist warmer dan de lucht aan de grond. Deze effecten kunnen worden geminimaliseerd door windmolenparken alleen in gebieden met veel turbulentie te plaatsen. Helaas zijn dit ook gebieden met veel obstakels die wind vangen of sterk wisselende winden.

‘Windmolens kunnen nachtvorst voorkomen’
De vraag is ook of je dit in alle gevallen wilt. Een hogere temperatuur ’s nachts, bijvoorbeeld, is erg handig om nachtvorst te voorkomen. Ook kunnen veel gewassen in zeer hete klimaten slecht tegen zeer hoge piektemperaturen overdag. In feite worden windmachines al gebruikt door boeren om nachtvorst te voorkomen. Waarom niet tegelijkertijd ook energie winnen?

Beïnvloeden mensen de windsnelheid al?
Er zijn sterke aanwijzingen dat de mens al een sterk effect op de wind heeft. De windsnelheden op de oppervlakte van oceanen nemen de laatste jaren toe, terwijl de windsnelheden op land aan de oppervlakte in Europa, Azië en Noord-Amerika sinds 1979 met gemiddeld 15 procent gedaald zijn. Minstens de helft van de veranderingen in windsnelheid wordt geweten aan veranderingen in landgebruik, zoals de bouw van meer hoge gebouwen, maar vooral het toenemende aantal bomen (Nature Geoscience, vol 3, p 756).

Hoeveel windenergie kunnen we veilig oogsten?
Volgens een studie uit 2004 aan de universiteit van Calgary in Alberta, Canada, worden de klimaateffecten van windkracht mogelijk al zichtbaar bij een opgesteld vermogen van 2 TW. Volgens Axel Kleidon en Lee Miller van het Max Planck Instituut voor Biogeochemie in het Duitse Jena hangen de gevolgen van winenergie af van hoe hoog het percentage is dat we onttrekken van alle windenergie. Hiertoe berekenden ze alle potentieel beschikbare windenergie, afgeleid van de hoeveelheid zonnestraling. De zonnestraling creëert luchtdrukverschillen in de atmosfeer, de oorzaak van winden. Hun eerste schattingen waren met 68 TW maximaal te onttrekken vermogen nog vrij optimistisch. Vervolgstudies aan het model wezen uit dat slechts 18 TW beschikbaar was – veel lager dan eerder geschat. Overigens ligt dit in de orde van grootte van het totale jaarlijkse wereldenergieverbruik nu (rond de 16-17 TW).

‘Gevolgen even erg als verdubbeling CO₂‘
Het team claimt ook dat het oogsten van alle beschikbare windenergie grote veranderingen in temperatuur en neerslag veroorzaakt. Zo zullen gebieden ver landinwaarts verdrogen. Volgens hun model kunnen de lokale klimaatgevolgen overeenkomen met die van een verdubbeling van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer. Ze vertegenwoordigen hiermee bepaald niet een universeel standpunt onder klimaatdeskundigen. De meesten noemen de conclusies te extreem. Op dit moment is slechts 0,2 TW windvermogen opgesteld, zelfs volgens de ergste pessimisten ver onder de grens waar zich merkbare veranderingen gaan voordoen.

Of toch niet?
Collega’s Christina Archer en Mark Jacobson hebben daadwerkelijke metingen uitgevoerd aan windsnelheden en gaan dus niet uit van modellen, zoals Kleidon en Miller. Volgens hun schatting is er op aarde op honderd meter hoogte maar liefst 1700 TW aan windkracht beschikbaar, waarvan tussen de 72 en 170 TW zonder hoge kosten kan worden geoogst (tussen de vier en tien maal het wereldenergieverbruik). Volgens het model van Jacobson en zijn team betekent het oogsten van 11,5 TW dat de bewegingsenergie in de wind op 100 m hoogste slechts 1% afneemt. De effecten op temperatuur en neerslag zijn zo klein dat ze niet kunnen worden onderscheiden van natuurlijke variatie, aldus Jacobson.

Voorzichtigheid verstandig
Of ze gelijk hebben is de vraag. Wind zorgt voor het transport van water naar de kernen van continenten. Verzwakt de wind, dan zal zich dit direct manifesteren als minder neerslag. In marginale gebieden als de Sahel, het Amerikaanse Midden Westen (dat nu al in hoog tempo het grondwater opmaakt) en Centraal-Azië, inclusief Siberië en Binnen-Mongolië, zou dit een ramp betekenen. Het is verstandiger zeer goed onderzoek te doen naar de klimaateffecten en voorlopig de lagere schatting van Kleidon en Miller aan te houden. Ook dan is er voldoende ruimte om tientallen procenten van onze wereldenergiebehoefte uit wind te halen, een vervijftigvoudiging ten opzichte van nu.

Een vrij kleine temperatuurdaling had al dit effect.

‘Invloed kooldioxide op temperatuur zwaar overschat’

8 reacties / Wereld, Wetenschap / Door Germen Roding / 25 november 2011 25 november 2011

Het klimaat zou wel eens minder gevoelig voor kooldioxide kunnen zijn dan we dachten – en de temperatuurstijging deze eeuw minder dan tot nu toe aangenomen. Als we tenminste een nieuwe analyse van de vorige ijstijd mogen geloven.

Hoe gevoelig is ons klimaat voor een CO2-stijging?
De meeste schattingen gaan er van uit dat als de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer verdubbelt, de temperatuur stijgt met drie graden. Dit is de zogeheten klimaatgevoeligheid. Deze drie graden is echter alleen een schatting. De internationale klimaatorganisatie IPCC stelt dat de klimaatgevoeligheid tussen de twee en viereneenhalve graad in ligt. Dit betekent dat de temperatuurstijging door een gegeven stijging in kooldioxidegehalte nog steeds onzeker is. Om deze onzekerheid te verminderen bestudeerden Andreas Schmittner van de universiteit van Oregon en zijn collega’s het tijdstip dat de vorige ijstijd het heftigst was, rond de 20 000 jaar geleden.

Afkoeling door minder CO2 minder dan gedacht
Hiervoor gebruikten ze al eerder gepubliceerde data om een gedetailleerde kaart van oppervlaktetemperaturen samen te stellen. Naar bleek, was de aarde 20 000 jaar geleden 2,2 graden koeler dan nu. Uit monsters van de Groenlandse ijskap en Antarctica weten we al dat de kooldioxidegehaltes toen veel lager waren dan nu. Schmittner voerde dit getal in in een klimaatmodel en probeerde de wereldwijde temperaturen in die tijd te reconstrueren. Het getal van 2,4 graden Celsius bleek het meeste overeen te komen met de resultaten. Dit ligt aan de onderkant van wat het IPCC veronderstelt bij ongewijzigde broeikasuitstoot.

Klopt het klimaatmodel wel?
Niet iedereen is het echter met deze conclusie eens. Volgens collega Schmidt onderschat hij de afkoeling in Antarctica en gematigde breedtes. Hij gebruikte namelijk maar één model. Andere modellen zouden, claimt Schmidt, een grotere klimaatgevoeligheid geven. Schmittner wil daarom nu ook andere klimaatmodellen doorrekenen. Ook wijst hij er op dat deze relatief geringe temperatuurdaling van 2,2 graden bepaald niet betekent dat we veilig zijn voor extreme gevolgen van klimaatverandering. Per slot van rekening was het tijdens de laatste ijstijd weliswaar maar 2,2, graden koeler dan nu, maar waren er enorme ijskappen, waren de klimaatgordels sterk verschoven en was het zeeniveau 120 m lager dan nu.

Gevolgen even dramatisch als tijdens laatste ijstijd?
“Zeer kleine veranderingen in temperatuur veroorzaken enorme veranderingen in bepaalde regio’s,” aldus Schmittner. Zelfs een kleine temperatuursverandering kan dus enorme gevolgen hebben. Persoonlijk denk ik overigens dat deze gevolgen relatief meevallen. De ijstijd was het gevolg van het overschrijden van een omslagpunt, waardoor de sneeuw ’s zomers bleef liggen en zich enorme ijskappen konden vormen. Deze ijskappen reflecteerden extra zonlicht. Er kan nu niet veel meer smelten. Wel is er het grote gevaar dat de methaanhydraten in de toendra gaan smelten.

Omdat Antarctica geïsoleerd ligt – het ijscontinent met zijn kilometers dik landijs wordt omgeven door een koude circumpolaire zeestroom – zal een beperkte temperatuursverhoging van 2,4 graden hooguit de Groenlandse ijskap laten smelten. Hierdoor stijgt de zeespiegel met hooguit enkele meters. Vervelend, maar overkomelijk. De gevolgen van een ijstijd zijn vele malen vervelender dan een beetje opwarming. Er zijn betere redenen om komaf te maken met fossiele brandstoffen dan klimaatverandering. Afhankelijkheid en milieuvervuiling, bijvoorbeeld.

Bronnen
1. Andreas Schmittner et al., Climate Sensitivity Estimated from Temperature Reconstructions of the Last Glacial Maximum, Science (2011)
2. CO2 may not warm the planet as much as thought, New Scientist (2011)

De gastornis, een enorme lopende roofvogel van 2,2 m hoog, teisterde het Eoceense oerwoud.

‘Oerwoud tot vlak bij de noordpool’

10 reacties / Analyses, Wetenschap / Door Germen Roding / 23 november 2011 24 november 2011

Klimaat-doemprofeten stellen dat we het zo bont maken met de uitstoot van broeikasgassen, dat extreme wereldwijde opwarming zal toeslaan en oerwouden oprukken tot vlak bij de noordpool. Hebben ze gelijk?

‘Oerwoud in Duitsland en Nederland onder water’
Een tijdperk met ijsafzettingen die de aarde sinds 35 miljoen jaar in haar greep houdt, kan tot zijn einde komen als extreme opwarming inderdaad toeslaat. Tot nu toe onbekende vormen van positieve feedback – waaronder hyperopwarming zoals in het vroege Eoceen plaatsvond – zouden de balans helemaal door kunnen laten slaan, aldus een groepje onderzoekers. De gevolgen: oerwouden tot in Duitsland en wouden tot aan de oevers van de Noordelijke IJszee. Als de opwarming echt toeslaat ontstaat een ‘hothouse Earth’ met tropische wouden tot vlak bij de geografische noordpool (de noordpool zelf ligt in de Noordelijke IJszee). Het goede nieuws: dit duurt nog tot 2300, aldus klimaatwetenschappers die hun modellen deze keer twee eeuwen langer dan gebruikelijk hebben doorgerekend.

Hierbij volgen ze vier mogelijke toekomsten. In één toekomst verlagen we onze CO2-uitstoot op een draconische manier; in een ander toekomstscenario verbranden we fossiele brandstoffen tot ver in de 22e eeuw[1]. In zeer extreme scenario’s die worden bestudeerd, stijgt door een plotselinge omslag het CO2 gehalte tot 2000 ppm (ongeveer 0,2 procent CO2 dus). Ter vergelijking: het CO2 gehalte is nu rond de 388 ppm, meer dan vijf keer zo laag dus. In theorie zou dit moeten leiden tot een gemiddelde temperatuurstijging op aarde met tien graden. De temperatuur in het vroege Eoceen, toen er oerwouden tot in Duitsland groeiden (Nederland was toen zee) en de Canadese toendra’s tot de hoogte van Spitsbergen begroeid waren met planten uit het zuiden van de VS.[2] De polen zullen ook veel meer opwarmen dan de tropen.

Antarctica blijft gespaard, omdat het zuidpoolcontinent wordt omringd door een koude zeestroom die het continent afschermt van de rest van de wereld. Althans, als het methaan dat nu massaal vrijkomt uit de arctische toendra niet meegerekend wordt.

‘Clathrate gun’ ontploft
Methaan is een zeer sterk broeikasgas, maar wordt snel afgebroken door het zeer reactieve hydroxyl (OH). Komt er teveel methaan tegelijk vrij, dan kan het hydroxyl het niet meer aan en hoopt methaan zich op, met als gevolg een enorme temperatuurstijging. Doemprofeten wijzen dan ook graag op methaanijs op de zeebodem, een bom die ‘ontploft’ als het diepzeewater te warm wordt.Volgens sommige onderzoekers is deze ‘clathrate gun’ verantwoordelijk voor de extreem hoge temperaturen tijdens het Eoceen.

Koolstof blijft in omloop
Ook dreigt de koolstofcyclus in de oceanen tot stilstand te komen. Nu dwarrelt veel calciumcarbonaat naar de zeebodem, maar dat proces trad niet op in het Eoceen[3]. Klaarblijkelijk werkt deze veiligheidsklep niet bij zeer hoge temperaturen. Forams, de reuzenamoeben die op de zeebodem leven, kwamen in het Eoceen alleen op kleinere diepte voor waar het zeewater veel productiever is, waarschijnlijk omdat er onvoldoende voedsel in de diepte was. Bacteriën worden bij hoge temperatuur razend actief en maakten vermoedelijk korte metten met het voedsel voor de forams, aldus de Britse auteur van [3] Pearson.

Inderdaad waren het geen algen, maar drijvende waterplantjes, azolla-varens, die een einde maken aan de hoge temperaturen van het Eoceen. Er ontstond een Azolla-bloei in de Noordelijke IJszee, die zoveel CO2 aan de lucht onttrok dat de temperaturen daalden[5].

Donkere vegetatie en hyperwarming
Hoe warmer het wordt, hoe meer donkere bossen richting noorden oprukken. Als het effect van de donkere vegetatie wordt meegerekend, betekent dat nog drie graden extra opwarming.
Het griezeligste effect is hyperwarming, voor het eerst beschreven door Landing. Hoe warmer het wordt, hoe meer land overstroomt dus hoe groter de zeeoppervlakte. Dit gebeurde in het Cambrium van een half miljard jaar geleden. Zee absorbeert meer warmte dan land, dus warmt de aarde zelfs nog meer op. Het zeewater bereikte temperaturen tot veertig graden, waardoor het water nauwelijks zuurstof meer vast kon houden[4]. De reden overigens dat sommige tropische vissoorten kunnen luchthappen. Tijdens het Cambrium waren er overigens nog geen landplanten, dus land weerkaatste in die tijd veel meer licht dan nu. Daardoor was het effect ook veel groter dan nu.

Zin of onzin?
Het scenario gaat er vanuit dat onze fossiele brandstofconsumptie stijgt. Of dat zo blijft, is de vraag. Aardolie is schaars en duur, dat geldt ook voor makkelijk winbare steenkoolvoorraden. Zonne-energie is nu al lonend in woestijnachtige landen en de verwachting is dat de komende jaren de zonnegrens onverbiddelijk naar het noorden zal oprukken. Ook komen er steeds betere accu’s, waardoor elektrische auto’s steeds meer binnen bereik komen. Het kost tegelijkertijd steeds meer moeite om de brandbare drab uit de aarde los te weken. Net zoals het stenen tijdperk niet eindigde door een gebrek aan stenen, denk ik ook niet dat het fossiele tijdperk eindigt door een gebrek aan olie, gas en steenkool. We zullen domweg betere alternatieven vinden, zoals de zon en geothermische energie. Al te bang voor deze doemverhalen ben ik persoonlijk dus niet. CO2 heeft namelijk ook zijn goede kanten. Sterker nog: onze planten verhongeren bijna door het lage CO2 gehalte in de lucht.

Maar toch. Mensen zijn dom, oliedom. Zo kregen ze het voor elkaar, alle bomen van Paaseiland om te kappen om de monsterlijke moai te bouwen waardoor ze niet meer van het eiland weg konden. We hebben tegenwoordig ook van die moai, staten en multinationals genaamd. Als nietsontziende kolossen walsen deze organisaties over alles en iedereen heen als dat op korte termijn meer winst voor de aandeelhouders of de ambtenaren oplevert. Het levert meer winst op om de laatste olie en steenkool tegen woekerwinsten op uiterst vervuilende wijze te winnen, dan om alternatieven te zoeken. Als we ze hun gang laten gaan zonder maatregelen kan het wel eens net zo met ons aflopen als met de bewoners van Paaseiland.

Bronnen
1. D. van Vuuren et al., A special list of teh RCP’s (met subartikelen), Climate Change,2011
2. GJ Harrington, Arctic plant diversity in the Early Eocene greenhouse, Proceedings of the Royal Society B, 2011
3. Annette en Mitchell Lyle, Missing organic carbon in Eocene marine sediments: Is metabolism the biological feedback that maintains end-member climates?, Paleoceanography, 2006
4. Ed Landing, Time-specific black mudstones and global hyperwarming on the Cambrianâ€“Ordovician slope and shelf of the Laurentia palaeocontinent, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2011
5. The Azolla Event (Dramatic Bloom 49 Million Years Ago), Ole Nielsen

Het nieuwe kunstproject van kunstenaar Ab Verheggen: een gletsjer midden in de woestijn.

Gletsjer in de woestijn

3 reacties / Ideeën en techniek, Nederland, Visionaire projecten / Door Germen Roding / 8 november 2011 8 november 2011

De Haagse kunstenaar Ap Verheggen wil een statement maken met een nieuw kunstproject, dat door middel van zonne-energie ijs maakt midden in de Sahara. Komt er na de Nederlandse Berg, ook een Gletsjer in de Woestijn?

Neem het ontwerp van een blad – naar miljoenen jaren evolutie door de natuur geperfectioneerd om zonlicht op te vangen – en bedek het oppervlak van tweehonderd vierkante meter met zonnecellen. Onder het gigantische iepenblad hangen koelingselementen die de waterdamp in de woestijnlucht als ijs neer laten slaan. Zelfs in het heetste klimaat, ontstaat er zo een laag ijs op de onderkant van het blad. Althans, volgens de theorie.

Ook in woestijnlucht bevindt zich, anders dan vaak gedacht wordt, de nodige waterdamp. In de kurkdroge Israëlische Negev-woestijn, bijvoorbeeld, is de luchtvochtigheid 64% en ’s ochtends slaat in de woestijn, zelfs in hartje Sahara, dauw neer. Koel de lucht voldoende af (zoals ’s nachts in de woestijn) en er vormt zich vanzelf water – of ijs. Een kubieke meter woestijnlucht bevat namelijk rond de vijf tot vijftien milliliter water, dat neerslaat als de temperatuur maar voldoende daalt.

De zonnegletsjer zal vermoedelijk de nodige verbaasde blikken opwekken bij woestijnbewoners.

Verheggen wil met zijn gletsjer in de woestijn laten zien dat zelfs het schijnbaar onmogelijke mogelijk is, dus dat met voldoende verbeeldingskracht en technische knowhow vrijwel alle problemen op te lossen zijn. Hij hoopt hiermee wat te doen aan het enorme probleem van peak fantasy in de wereld, intellectuele belemmeringen te doorbreken en zo anderen te prikkelen tot het bedenken van verstrekkende oplossingen voor wereldproblemen.

Technologie werkt
Op dit moment is Verheggens kunstwerk niet meer dan een paar schetsen en een proefopstelling in een lab in Zoetermeer. Koelingsbedrijf Cofely test nu de principes van het maken van ijs in de woestijn in een kist zo groot als een zeecontainer. Hierbij maken ze gebruik van nu al verkrijgbare technologie. Ingenieurs hebben een tien centimeter dikke ijslaag geproduceerd in gesimuleerde woestijnlucht van dertig graden Celsius en plannen de temperaturen op te voeren tot vijftig graden. Er drupt voortdurend water van de steeds dikker wordende ijslaag, war de lucht langs blaast. De testen moeten afgerond zijn in 2012, waarna de sculptuur zal worden gebouwd. Deze komt in een nog niet bij naam genoemd Noord-Afrikaans land te staan.

Project ter bestrijding van peak fantasy
UNESCO steunt het project, omdat met een relatief kleine investering enorm veel publiciteit kan worden gegenereerd. “Het project laat zien dat zelfs in een totaal hopeloze omgeving, nog steeds hoop kan worden gegenereerd. De boodschap is dat wat velen de dreigende watercrisis noemen, niet onvermijdelijk is. Er zijn oplossingen, en alles hangt af van menselijke verbeeldingskracht. Alles hangt van ons af,” aldus UNESCO-wetenschapper Andras Szollosi-Nagi. Als visionair.nl zijn we dat uiteraard meer dan volledig met hem eens.

Verheggen, cultureel ambassadeur van de UNESCO, maakte al eerder furore met een reusachtige ijssculptuur op een ijsberg uit de Groenlandse kust om zo aandacht te vragen voor de benarde positie van de inheemse Inuit als het gevolg van het afnemende ijs en hoge temperaturen.

Lees ook
Pret in de zandbak

Meer informatie:
‘Het onmogelijke is mogelijk’
SunGlacier.com website