Met alleen het terugdringen van de CO2-uitstoot redden we het niet, denken sommige wetenschappers. Daarom wordt er hard gewerkt aan technologie om bijvoorbeeld het zonlicht te dimmen. Maar nieuw onderzoek wijst wederom uit: dat valt niet mee.
Een van de meest onderzochte vormen van geo-engineering is stratosferische aërosolinjectie (SAI) oftewel het in de atmosfeer brengen van zonlicht weerkaatsende deeltjes.
Veel te ingewikkeld
Honderden studies hebben geprobeerd te achterhalen hoe dit zou kunnen lukken. Maar zo zeggen onderzoekers van Columbia University nu: de voorstanders onderschatten enorm hoe ingewikkeld het is.
“Zelfs in hele knappe simulaties van SAI in klimaatmodellen zijn de resultaten per definitie geïdealiseerd”, zegt V. Faye McNeill, atmosferisch chemicus en aërosolwetenschapper aan Columbia. “Onderzoekers modelleren de perfecte deeltjes van de perfecte grootte. En in de simulatie plaatsen ze er precies zoveel als ze willen, exact waar ze de deeltjes willen. Maar zodra je dit vergelijkt met waar we werkelijk staan, wordt duidelijk hoeveel onzekerheid er in die voorspellingen schuilt. Er zijn allerlei dingen die kunnen gebeuren als je dit probeert en wij stellen dat het scala aan mogelijke uitkomsten veel groter is dan tot nu toe is erkend”, vervolgt McNeill.
Breedtegraad is bepalend
In een artikel dat is gepubliceerd in Scientific Reports bespreken McNeill en haar collega’s de fysieke, geopolitieke en economische beperkingen van SAI. Er zijn allerlei factoren die bepalen hoe aërosolen reageren op het klimaatsysteem van de aarde: de hoogte- en breedtegraad waarop ze worden vrijgelaten, de tijd van het jaar waarin dit gebeurt en natuurlijk de hoeveelheid deeltjes die wordt geïnjecteerd.
De belangrijkste variabele lijkt echter de breedtegraad te zijn. Worden de deeltjes vrijgelaten in poolgebieden dan verstoort dat waarschijnlijk tropische moessonsystemen. Gebeurt dat rond de evenaar dan hebben ze invloed op de straalstroom en ontregelen ze atmosferische circulatiepatronen die warmte naar de polen transporteren.
“Het gaat niet alleen om het inbrengen van vijf teragram zwavel in de atmosfeer. Waar en wanneer je dat doet, is van belang”, zegt McNeill. Dus als SAI ooit plaatsvindt, moet dit op een gecentraliseerde en gecoördineerde manier gebeuren. Maar dat dit lukt, lijkt gezien de geopolitieke realiteit onwaarschijnlijk.
Alternatieven voor zwavel
Tot nu toe richtten modelstudies zich vrijwel uitsluitend op het injecteren van zwavelrijke gassen, vergelijkbaar met wat vulkaanuitbarstingen veroorzaken. Vulkanen hebben de aarde in het verleden afgekoeld: toen Mount Pinatubo in 1991 uitbarstte, daalde de gemiddelde temperatuur op aarde enkele jaren lang met bijna 1 graad Celsius. Dit wordt vaak aangehaald als een bewijs van hoe SAI zou kunnen werken.
Maar de uitbarsting van Pinatubo had ook andere onverwachte gevolgen. Zo verstoorde die het Indiase moessonsysteem, wat leidde tot minder neerslag in Zuid-Azië. Ook veroorzaakte de uitbarsting opwarming in de stratosfeer en aantasting van de ozonlaag. Het gebruik van sulfaten voor SAI heeft vergelijkbare risico’s en kan zelfs extra milieuproblemen veroorzaken, waaronder zure regen en bodemvervuiling.
Daarom is er gezocht naar andere stoffen om in de atmosfeer te spuiten, zoals calciumcarbonaat, zirkonia en diamant. Tot nu toe is bij de beoordeling van deze alternatieven vooral gekeken naar hun optische eigenschappen, maar andere belangrijke factoren zijn grotendeels genegeerd.
“Wetenschappers hebben het gebruik van aërosolalternatieven onderzocht zonder echt rekening te houden met de praktische beperkingen die bepalen in hoeverre je jaarlijks daadwerkelijk enorme hoeveelheden kunt injecteren”, zegt hoofdauteur Miranda Hack, aërosolwetenschapper aan Columbia University. “Veel van de voorgestelde materialen zijn simpelweg niet in overvloed aanwezig.”
Samenklonterende deeltjes
Diamant is optisch zeer geschikt voor het doel, maar er is simpelweg niet genoeg van. Voor zirkonia zou het aanbod in theorie aan de vraag kunnen voldoen, maar economische modellen van het Columbia-team suggereren dat een stijgende vraag de toeleveringsketens overbelast en de prijzen fors opdrijft. Er zijn voldoende voorraden calciumcarbonaat om aan de vraag te voldoen zonder dat de prijzen buitensporig stijgen, maar, net als bij de andere kandidaten, zijn er grote technische uitdagingen bij het verspreiden ervan.
Op de microscopische schaal die nodig is voor SAI – met deeltjes kleiner dan één micrometer – hebben de minerale alternatieven de neiging om samen te klonteren tot grotere deeltjes. Volgens de berekeningen van de onderzoekers zijn deze klonten minder effectief in het weerkaatsen van zonlicht dan losse deeltjes en hun klimaateffecten zijn ook minder duidelijk. “Je krijgt dan iets dat veel slechter werkt. Ik denk niet dat we dezelfde klimaateffecten halen als met sulfaat”, zegt Hack.
Al deze praktische overwegingen maken SAI nog onzekerder dan het al was, stellen de onderzoekers. “Bij geo-engineering draait alles om het afwegen van risico’s”, zegt Gernot Wagner, klimaateconoom aan de Columbia Business School. “En het gaat nooit gebeuren zoals 99 procent van de huidige modellen het voorspelt.” Met andere woorden: het injecteren van deeltjes in de atmosfeer om zonlicht te dimmen, is voorlopig een slecht idee. Moeten we toch maar minder CO2 gaan uitstoten.
Luister ook naar de Scientias Podcast:
