Natuurlijk moeten we minder CO2 uitstoten, maar wat als dat niet genoeg is? Kan klimaatengineering dan uitkomst bieden? “Overal zie je die discussie op gang komen.”

Wetenschappers blijven maar waarschuwen: als we niet harder ons best doen, warmt de aarde veel te veel op, met grote gevolgen voor mens en dier. Maar wat áls we nu eenmaal niet harder ons best doen? Dan zou het fijn zijn als er een back-upplan is. En dat is er in principe, het heet klimaatengineering.

Denk daarbij niet direct aan futuristische ruimtespiegels of -schilden die het zonlicht dempen of weerkaatsen, er zijn technieken die veel simpeler zijn en dichter bij huis, waar we veel meer mee kunnen bereiken.

Stofdeeltjes in de stratosfeer
Scientias.nl sprak erover met Herman Russchenberg, professor Atmosferisch Onderzoek aan de TU Delft. “Als je dichterbij de aarde komt zijn er eigenlijk twee technieken waar vooral over wordt nagedacht. Dat is stratosferische aerosole injectie. Daarmee probeer je als het ware vulkanen na te bootsen. Je brengt op een gecontroleerde manier kleine stofdeeltjes in de atmosfeer met bijvoorbeeld raketten of ballonnen. Dat doe je op een hoogte van zo’n 25 kilometer, ver boven de troposfeer waar wij dus in leven. Die stofdeeltjes verspreiden zich rondom de aarde en gaan dan het zonlicht weerkaatsen.”

Daardoor kan de aarde behoorlijk afkoelen, legt de professor uit. “Dat heeft de natuur al laten zien met grote vulkaanuitbarstingen. De meest recente waarbij dat effect duidelijk zichtbaar was, was de uitbarsting van de Pinatubo op de Filipijnen in 1991. Die heeft ook tot heel veel stof geleid in de stratosfeer en dat zorgde een jaar lang voor een halve graad afkoeling. Met stratosferische aerosole injectie probeer je dat gecontroleerd te doen.”

Het SPICE-project (Stratospheric Particle Injection for Climate Engineering) werkt aan een oplossing met stofdeeltjes in de stratosfeer. Hier zie je hoe dat werkt. Afbeelding: Hugh Hunt

Windpatronen
Het grote voordeel is dat het werkt: de aarde koelt af. Maar nadelen zijn er ook. “Het is nooit een uniforme afkoeling over de hele aarde, omdat die stofdeeltjes zich niet uniform verspreiden. Die volgen grootschalige circulatiepatronen dus er belandt niet overal even veel”, legt Russchenberg uit. Straalstroomachtige winden en andere windpatronen nemen die stofdeeltjes mee, maar het is de vraag waar ze terechtkomen. “Het betekent dat je op sommige plekken meer reflectie krijgt dan op andere plekken en dus ook meer afkoeling.” En dat kan de weerpatronen op aarde uiteindelijk veranderen.

Middel erger dan de kwaal?
Maar dat is niet het enige mogelijke nadeel. Ook de stralingsbalans van in- en uitgaande straling in de stratosfeer kan veranderen. “Door de reactie met andere chemische stofjes in de atmosfeer kan het bijvoorbeeld ook gebeuren dat de ozonlaag een beetje wordt afgebroken”, vertelt Russchenberg. Of dat echt een reëel gevaar is? Geen idee. Daarvoor wordt er nog veel te weinig onderzoek gedaan. “Er is veel meer onderzoek nodig om te kijken: hoe moet dat eigenlijk, aerosolen op een gecontroleerde manier in de lucht brengen? En wat is de impact daarvan? Heeft het de afkoeling die we verwachten, maar ook wat is de consequentie van je afkoeling? Is het middel niet erger dan de kwaal? Dat soort vragen moet je gaan beantwoorden.”

Wolken maken
Er is nog een tweede techniek, waar wetenschappers naar kijken om de aarde een handje te helpen in de strijd tegen klimaatverandering. Die heet marine cloud brightening. Deze manier van wolkencreatie vindt veel lager in de atmosfeer plaats en zorgt ervoor dat er meer zonlicht wordt weerkaatst, waardoor minder warmte de aarde bereikt. Russchenberg legt uit: “Elk wolkendruppeltje is gegroeid rond een stofdeeltje. Dat is het standaard mechanisme waardoor wolkendruppels ontstaan. Waterdamp condenseert rond een stofdeeltje en kan dan verder groeien tot een wolkendruppel. Dat betekent ook dat je door zelf stoffen toe te voegen aan die atmosfeer of aan die wolk je meer wolkendruppels kunt laten ontstaan. En meer wolkendruppels betekent meer weerkaatsing van zonlicht.”

Boven zee
Het handigst is deze techniek toe te passen boven zee, omdat de zoutkristallen uit zeewater kunnen worden gebruikt om de wolkendruppels te vormen. “Je pompt het water omhoog, je blaast het de lucht in en dan vernevelt het onderweg”, legt de onderzoeker uit. “Op een gegeven moment komen die druppels met een klein zoutkristalletje erin in de wolken terecht. Daar kunnen ze uitgroeien tot wolkendruppels. Je gebruikt zo de zee en natuurlijke zoutkristallen om meer wolken te maken, waardoor die wolken dus ook weer licht gaan weerkaatsen.”

Aan deze techniek wordt gewerkt. Enerzijds onderzoeken wetenschappers hoe je grote hoeveelheden water kunt oppompen en vernevelen. Anderzijds kijken ze naar de reactie van het wolkendek daarop en de gevolgen voor het klimaat.

Verandering van weerpatronen
Deze techniek kan net als de stofdeeltjes in de stratosfeer voor afkoeling zorgen, maar heeft eveneens eenzelfde nadeel: mogelijke verandering van weerpatronen. Dat vergt enige uitleg: de wolken die je kunstmatig laat groeien bestaan uit kleinere druppels dan normale wolken. “Je modificeert de wolk van onderop door zout toe te voegen, waardoor die druppels in de wolk kleiner worden. Die kleine druppels hebben langer nodig want die moeten vaker op elkaar botsen om te groeien tot een regendruppel. Pas als ze groot genoeg zijn kunnen ze vallen”, aldus de Delftse wetenschapper.

Het duurt dus langer voor er regen valt uit die wolk. In de tussentijd drijft het wolkenveld door de wind verder weg. En komt die regen dus ergens anders terecht dan zonder de behandeling met de zoutkristallen. “Zo krijg je een verplaatsing van de regenpatronen op aarde. We moeten serieus kijken naar die veranderde neerslagpatronen: hoe groot is dat effect? Sommige gebieden zullen droger worden, andere juist natter. Maar dat kan ook positief zijn: als er meer regen valt boven land en minder boven zee kunnen droge gebieden vruchtbaarder worden. Die effecten moet je echter wel goed begrijpen.”

Streng klimaatbeleid
De hoogleraar benadrukt dat hij voorstander is van een zeer strikt klimaatbeleid. Het is volgens hem zaak dat we zo snel mogelijk onze CO2-uitstoot minimaliseren. Maar Russchenberg vreest net als veel andere wetenschappers dat het al te laat is. “We gaan over die 2 graden heen, die kans is groot want we doen onvoldoende om eronder te blijven”, klinkt het waarschuwend. En dan hoopvol: “Maar op een gegeven moment gaat het klimaatbeleid zijn vruchten afwerpen en gaan die emissies omlaag. Dan zal ook de temperatuur op aarde weer gaan dalen. In de tussentijd – tussen het moment dat de aarde te warm is en dat de temperatuur weer gaat dalen – kun je dit soort technieken gebruiken om die extra warmte boven de 2 graden af te vangen.”

Hoe haalbaar is het?
En dat is zeker haalbaar. Klimaatengineering is allang niet meer iets uit sciencefictionfilms, sterker nog, de techniek is op relatief korte termijn toe te passen. “Als we nu zouden besluiten: we gaan met man en macht eraan werken, dan kun je het binnen tien jaar operationeel hebben, misschien nog wel eerder”, legt de hoogleraar uit.

De wolkenmodificatie heeft bovendien heel snel impact, omdat die met weersomstandigheden werkt. “Het weer verandert per paar weken. Als je die techniek inzet zie je binnen een paar dagen of weken wereldwijd effect.” Je kunt de boel ook even snel weer uitschakelen, mocht dat nodig zijn, omdat er toch ongewenste effecten optreden. “Dan zet je hem uit en ga je zo weer terug naar de oorspronkelijke situatie.” Volgens de klimaatexpert zou deze techniek mogelijk voor maar liefst 1 graad afkoeling kunnen zorgen.

En duur is het ook al niet. “Je praat nog steeds over miljarden per jaar die je eraan moet besteden wereldwijd om deze techniek operationeel te houden. Maar dat is een schijntje als je dat vergelijkt met de kosten van klimaatmitigatie en -adaptatie.”

Veel meer onderzoek
Maar voor deze veelbelovende technologieën werkelijkheid kunnen worden, is nog heel veel onderzoek nodig. Langzaam wordt de noodzaak daarvan steeds meer ingezien. “Ik zie het beeld kantelen. Er komt steeds meer ruimte voor onderzoek, ook op Europees niveau en gefinancierd door privépersonen. In de VS heeft het Amerikaanse congres eveneens geld vrijgemaakt voor onderzoek hiernaar, met hetzelfde idee: je moet voorbereid zijn. Ook in Duitsland en het Verenigd Koninkrijk zijn er gesprekken over. Dus je ziet de beeldvorming veranderen. Overal komt de discussie op gang: hoe moeten we hiermee omgaan? Klimaatengineering komt gelukkig steeds meer op de agenda te staan.”

Waarom dat tot nu toe niet gebeurde? Zo actief ingrijpen in het klimaat voelt voor veel mensen ongemakkelijk. Zelfs wetenschappers en politici hebben ethische bezwaren en vinden dat we vooral harder ons best moeten doen om onze uitstoot te verminderen. Daarom gaan we in deel 2 in op de ethische aspecten van klimaatengineering.