Waterstof is volgens sommigen de schone energiedrager van de toekomst. Maar zo onschuldig is het gas niet: in de atmosfeer versterkt het indirect de opwarming van de aarde. Een internationaal team van onderzoekers heeft nu de wereldwijde waterstofhuishouding in kaart gebracht en daaruit blijkt dat we toch goed moeten nadenken over hoe we deze stof gaan gebruiken.
Waterstof zelf is geen broeikasgas. Maar in de atmosfeer reageert het met hydroxylradicalen (OH), dezelfde moleculen die normaal gesproken methaan afbreken. Minder OH betekent dus meer methaan en dat is wél een krachtig broeikasgas. Bovendien draagt waterstof bij aan de vorming van ozon en waterdamp in de stratosfeer. Tel alles bij elkaar op, en elke kilogram waterstof heeft een opwarmend effect dat 11 keer zo sterk is als een kilogram CO2, zo becijferen de auteurs van deze studie, die in het vakblad Nature werd gepubliceerd.
Dat roept een belangrijke vraag op: als we massaal overstappen op waterstof als energiedrager, wat doet dat dan met ons klimaat? Om die vraag te beantwoorden, hebben de onderzoekers voor het eerst een volledig waterstofbudget opgesteld voor de periode 2010-2020.
Hun conclusie: jaarlijks komt gemiddeld 69,9 teragram (miljard kilogram) waterstof in de atmosfeer terecht, terwijl er 68,4 teragram weer verdwijnt. Die balans is redelijk in evenwicht, maar er komt steeds meer waterstof bij. En dat kan gevolgen hebben.
Waar komt al die waterstof vandaan?
Ruim de helft van alle waterstof ontstaat door de afbraak van van nature voorkomende methaan en andere vluchtige organische stoffen onder invloed van zonlicht. Dit ‘fotochemische’ proces levert zo’n 38 teragram per jaar op.
Daarnaast komt waterstof vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen en biomassa, bij biologische processen door bacteriën en door lekkage bij industriële waterstofproductie. Die laatste bron is nu nog klein, ongeveer 0,7 teragram per jaar, maar zal flink groeien als de waterstofeconomie van de grond komt. Waterstofatomen zijn immers de kleinste atomen die er zijn en zijn daardoor heel moeilijk vast te houden.
De bodem als reddende engel
Waar verdwijnt al die waterstof naartoe? Het grootste deel, zo’n 50 teragram per jaar, wordt opgenomen door micro-organismen in de bodem. De rest reageert met OH-radicalen in de atmosfeer.
Afrika en Zuid-Amerika zijn zowel de grootste bronnen als de grootste putten van waterstof, dankzij hun tropische bossen en savannes. Oost-Azië en Noord-Amerika stoten de meeste waterstof uit door verbranding van fossiele brandstoffen.
De ontbrekende opwarming
De onderzoekers berekenden ook hoeveel de stijgende waterstofconcentratie heeft bijgedragen aan de opwarming van de aarde. Tussen 2010 en 2020 ging het om ongeveer 0,02 graden Celsius. Dat lijkt weinig, maar dit effect zit niet in de huidige klimaatmodellen verrekend.
Voor de toekomst hangt veel af van twee factoren: hoeveel waterstof er lekt uit de nieuwe waterstofinfrastructuur en hoeveel methaan we blijven uitstoten. Bij een lekpercentage van 1 procent en dalende methaanemissies blijft de extra opwarming door waterstof beperkt tot 0,01 tot 0,05 graden. Maar als beide hoog blijven, kan dit volgens de onderzoekers ‘aanzienlijk hoger’ worden. Exacte cijfers geven zij echter niet, maar nog meer opwarming, bovenop wat huidige modellen voorspellen, is zeker geen goed nieuws.
Nog veel onzeker
De onderzoekers erkennen wel dat hun schattingen nog de nodige onzekerheden bevatten. De grootste onzekerheid zit in de bodemopname: die kan wel 18 teragram per jaar hoger of lager uitvallen. Ook over lekpercentages bij waterstofproductie en -transport bestaan nauwelijks metingen.
Voor methaan bestaan inmiddels wél meetinstrumenten die vanuit de lucht en de ruimte concentraties kunnen meten. Voor waterstof is dat nog niet het geval.
Om het zekere voor het onzekere te nemen, pleiten de onderzoekers nu om de jaarlijkse uitstoot van waterstof bij te houden. Alleen zo kunnen we de klimaatvoordelen van de waterstofeconomie daadwerkelijk verzilveren en voorkomen dat we het ene probleem inruilen voor het andere.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Deze nieuwe techniek zet plantenafval om in schone waterstof zonder vervuilende bijproducten en Bergketens zoals de Alpen zitten mogelijk boordevol natuurlijke waterstof. Of bekijk deze short: Witte waterstof, is dat nou een oplossing? | Short.
Uitgelezen en uitgekeken? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
