Opmerking

Dit multimediaverhaal gebruikt video- en audioclips. Ga na of uw luidsprekers ingeschakeld zijn.

Gebruik het muiswiel of de pijltoetsen op uw toetsenbord om tussen pagina’s te navigeren.

Vegen om tussen pagina‘s te navigeren

Hier gaan we

Stop de opwarming

Logo http://verhalen.canvas.be/stop-de-opwarming

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
De opwarming van de aarde is een feit, en zelfs als wij in het rijke Westen ons gedrag snel en drastisch aanpassen, is de kans klein dat de hele wereldbevolking dat tijdig zal doen. Kan de wetenschap ons dan misschien helpen om de catastrofe af te wenden?
Ga naar de eerste pagina

Wat is het probleem?

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
Het zonlicht dringt door de atmosfeer van de aarde maar een groot deel van de warmte weerkaatst normaal gezien terug de ruimte in.

De groeiende laag broeikasgassen houdt de warmte echter vast.

Eén van de meest voorkomende broeikasgassen is CO2. Ongeveer alle menselijke activiteiten die energie verbruiken (zowel elektriciteit als fossiele brandstoffen) stoten direct of indirect CO2 uit. De mens draagt dag na dag bij aan de klimaatopwarming gewoon door de meest courante zaken zoals vervoer of wassen en drogen.

Kunnen we die opwarming dan niet tegenhouden?
Ga naar de eerste pagina

Weerkaats het het zonlicht

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
Eén piste is om de primaire oorzaak van de opwarming, het zonlicht, tegen te houden.

Zo zijn er wetenschappers die een gigantisch scherm in de ruimte willen hangen. Zo stelt een Amerikaanse ex-NASA-wetenschapper Roger Angel voor om met triljoenen kleine spiegeltjes het zonlicht deels terug te kaatsen.

Die massa spiegeltjes zouden we dan de ruimte in moeten schieten met ondergrondse kanonnen van 2 kilometer lang, die 10 jaar lang, om de 5 minuten, een lading spiegeltjes afschieten. Kostprijs: 4 biljoen euro…
Ga naar de eerste pagina

Filter CO2 uit de lucht met MOFs

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
Kunnen we die CO2 niet gewoon terug uit de lucht filteren?

Aan de VUB ontwikkelt Joeri Denayer MOFs of Metal Organic Frameworks: moleculen die speciaal ontworpen zijn om CO2 op te vangen. Deze poreuze kristallijne moleculen hebben uitsparingen ter grootte van de CO2-moleculen die bovendien koperatomen bevatten waar het gas erg graag mee bindt. Daardoor zijn MOFs bijzonder efficiënt om CO2 uit de lucht te vangen.

De gebonden CO2 kan daarna begraven worden of verwerkt in gebruiksvoorwerpen. In beide gevallen vermindert de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer aanzienlijk.

Maar kunnen MOFs voldoende CO2 uit de lucht halen voor het te laat is?

In theorie is het systeem binnen 20 à 30 jaar praktisch bruikbaar, maar dan nog zouden de filters enorm groot moeten zijn. MOFs zullen zeker een stevige bijdrage leveren maar het is geen sluitende oplossing.
Ga naar de eerste pagina

CO2-negatieve brandstof uit algen

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
In afwachting moeten we natuurlijk gewoon minder CO2 produceren.

In Daphne, Alabama ontwikkelen ze daarom CO2-neutrale en zelfs CO2-negatieve brandstof met behulp van algen.

De Algen worden gekweekt met afvalwater als voedingsbron. Dat afvalwater wordt door de algen gezuiverd en kan daarna gewoon geloosd worden. Om een kilo algen te kweken is bovendien 1,8kg CO2 uit de lucht nodig.

De algen worden aan land verder verwerkt. Door een scheidingsproces op 300°C verkrijgt met enerzijds water dat als meststof gebruikt kan worden en anderzijds olie. Deze algenolie kan als biodiesel gebruikt worden.

40% van de CO2 die door de algen uit de lucht werd gehaald gaat met de meststoffen terug de bodem in. 60% komt via de brandstof terug in de atmosfeer. Na het hele productieproces en het gebruik van de eindproducten blijft er minder CO2 achter in de atmosfeer. De biodiesel op basis van algen wordt daarom CO2-negatief genoemd.
Ga naar de eerste pagina

De zonnepanelen van de toekomst

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
Een andere manier om minder CO2 te produceren is het vervangen van fossiele brandstoffen door zonne-energie. Efficiëntie en bredere toepasbaarheid zijn daarbij de grote vraagstukken.

Imec, een Belgische vzw ontwikkelt de zonnepanelen van de toekomst: flinterdunne, stevige, doorzichtige zonnecellen op basis van perovskiet die je overal op zou kunnen aanbrengen: op je vensters, op het dak van je auto, en zelfs op je kleren. Ze zijn goedkoop en hebben een erg hoog rendement.

De volgende stap is om ze voldoende groot te kunnen maken om praktisch bruikbaar te worden. Dat zou binnen de 5 à 10 jaar moeten lukken.
Ga naar de eerste pagina
Maar stel dat al die geniale oplossingen te laat komen. Ook voor dat absolute rampscenario proberen topwetenschappers in Oxford en Cambridge klaar te zijn. Hun oplossing is geïnspireerd door de uitbarsting in 1991 van de vulkaan Pinatubo.
Ga naar de eerste pagina

Een zwavelzuurscherm

0:00
/
0:00
Start video now

Ga naar de eerste pagina
De vulkaan Pinatubo spoot in 1991 ongeveer 17 miljoen ton zwaveldioxide de lucht in tot 40 kilometer hoog. Een jaar later had die gigantische wolk zich over de hele planeet verspreid… en daalde de temperatuur op aarde met een halve graad.

Geïnspireerd door de Pinatubo wil Simon Driscoll gigantische hoeveelheden zwaveldioxide als aerosol in de stratosfeer spuiten. Samen met het aanwezige water vormt die zwaveldioxide zwavelzuurmoleculen die het zonlicht moet weerkaatsen.
  
Simon Driscoll laat wel duidelijk verstaan dat dit enkel een noodoplossing is die zelf vreselijke gevolgen dreigt te hebben. Zwavelzuur lost namelijk de ozonlaag op en het verminderde licht heeft ook zeer veel bijkomende neveneffecten.

Bovendien biedt deze ingreep, net zoals het spiegelscherm van Angel geen oplossing voor de menselijke oorzaak van het probleem: de uitstoot van broeikasgassen. Simon is dan ook één van die zeldzame wetenschappers die hopen dat zijn uitvinding nooit gebruikt zal worden.
Ga naar de eerste pagina
Na de uitzending gingen Joeri Denayer en Simon Driscoll op canvas.be in debat met de kijkers, over hun voorgestelde oplossingen.


Zijn MOFs niet te mooi om waar te zijn?

Joeri Denaeyer: Misschien wel, misschien niet. Het eerste grote probleem zit hem in de schaal. MOFs kunnen op verschillende manieren aangemaakt worden. Simpelweg gesteld worden metaalatomen aan mekaar verbonden door middel van organische verbindingen. Voor sommige MOFs komt het er op neer een poeder en een vloeistof te mengen, te roeren en klaar is kees. De grootschalige productie is echter veel minder eenvoudig én veel minder betaalbaar. Om alle CO2 uit energiecentrales op te vangen zullen gigantische inspanningen en investeringen gemaakt moeten worden.

Ook moeten MOFs miljoenen cycli van opname en afgifte van CO2 aankunnen - dat is een gigantische uitdaging.

Ook zijn MOFs niet op alle plaatsen waar CO2 geproduceerd wordt bruikbaar. Zo kan een MOF kan de extreme condities van het uitlaatsysteem van auto’s bijvoorbeeld niet aan, en zou gewoon verbranden. Bovendien is de hoeveelheid CO2 daar enorm groot. Je kan moeilijk een grote CO2-adsorptie-installatie op je wagen zetten. Maar zeg nooit nooit.

Opvang van CO2 met MOFs of met andere materialen of zelfs vloeistoffen (amines) is slechts een tussenstap. De opgevangen CO2 moet veilig opgeslagen, of omgezet worden naar bv. nuttige chemicaliën. CO2 opvangen en weer afgeven kost energie - veel energie - en zal dus onvermijdelijk leiden tot een toename van de energieprijs.

We hebben in ieder geval nog een lange weg te gaan. Voor de CO2 problematiek zal het nooit volstaan één enkele oplossing te hebben.


Hoe slagen MOFs er precies in om CO2 te vangen en waarom is daar koper (Cu) voor nodig?

Joeri Denaeyer: Er wordt eigenlijk geen chemische binding gevormd tussen Cu en CO2. Dan zou het te moeilijk worden om de CO2 weer te desorberen uit het materiaal (dat zou veel te veel energie kosten). De aanwezigheid van Cu-ionen resulteert in de vorming van een elektrisch veld binnenin de poriën, waarin CO2 worden vastgehouden. Het is belangrijk om te beseffen dat de poriën in MOF materialen van moleculaire grootte zijn (nanometer of kleiner), waardoor de energetische interacties tussen CO2 en de atomen van de MOF zeer groot zijn). De MOF werkt dus als een spons die de CO2 moleculen naar binnen zuigt.

De CO2 wordt opgenomen door Van der Waals krachten. MOFs zijn trouwens niet de enige materialen die hiervoor in aanmerking komen. Sommige natuurlijke materialen (zeolieten) zijn veel goedkoper en stabieler maar wel minder 'intelligent'. Voor een goede opname heb je specifieke interacties nodig; we spreken van veld-gradient - kwadrupel interacties tussen CO2 en bv. kationen in een zeoliet of metaal sites in een MOF.


Zijn er dan nog interessante alternatieven? 

Joeri Denaeyer: Absoluut. Chemical looping is bijvoorbeeld zeker één van de te bewandelen pistes. Hierbij wordt CO2 direct omgezet of zelfs helemaal niet geproduceerd, wat natuurlijk nog veel beter is. Helaas is ook hier nog veel ontwikkeling nodig.
  
Ook het onderzoek naar thorium om CO2 te capteren en verwerken kan nog heel interessant blijken. Vooral Amerika en Noorwegen investeren hier veel in.

Adsorptietechnologie (met MOFs of andere stoffen) heeft het voordeel dat ze relatief snel geïmplementeerd kan worden en in vergelijking met andere scheidingstechnologieën goedkoop is. Sowieso gaat het C2-vraagstuk niet met één techniek opgelost raken.


Waarom zwavel gebruiken voor de aerosol?

Simon Driscoll: Andere elementen worden zeker ook onderzocht maar er blijft een enorme onzekerheid rond bestaan. We hebben bijvoorbeeld nog maar vrij recent geleerd wat ozon en de ozonlaag eigenlijk doen. We hebben dus nog geen benul wat voor complexe chemische (ketting)reacties er zouden ontstaan als we andere deeltjes in de atmosfeer zouden injecteren. Van zwavel kennen we de (soms erg akelige) neveneffecten. Ze zijn daardoor niet minder akelig maar dankzij vulkaanuitbarstingen zijn ze wel redelijk voorspelbaar.


Kunnen we dan niet beter de Pinatubo (of een andere vulkaan) opnieuw doen uitbarsten?

Simon Driscoll: ik hou wel van dergelijke wilde plannen ;) Maar om dat (beheersbaar) te kunnen, hebben we nog heel wat meer kennis over druk, explosiviteit en nog veel meer nodig. Dat is enkel nog maar om de juiste vulkaan te kiezen. Dan kom je terecht in de wereld van politiek, legaliteit en verzekeringen in het land waar de vulkaan zich bevindt. En dan hebben we nog niet nagedacht over hoe we de vulkaanuitbarsting zouden stimuleren. Met en nucleaire explosie? Wat dan met de fallout etc. Voorlopig denk ik niet dat we hierop moeten hopen.


Stel dat uw plan werkt als noodoplossing. Hoe lang blijft dat afkoelend effect werken?

Simon Driscoll: Bij vulkaanuitbarstingen zien we dat de aerosols na 2 à 3 jaar neerslaan. Dat zou dus ook bij geoengineering de ‘resttijd’ zijn. Stel dat we tien jaar lang aerosols de stratosfeer inpompen, dan zouden die na 10+3 jaar terug verdwenen zijn.

Veel belangrijker is echter wat Carl Wunsch (en zijn mede-auteurs) het klimatologisch ‘geheugen’ noemen: “Erg weinig wetenschappers verwachten iets te begrijpen van fysische fenomenen – behalve de meest triviale –zonder dat ze hebben kunnen observeren hoe die variëren met doorheen een relevante tijdsschaal. De dominante periode van een oceanische oppervlaktegolf duurt ongeveer een seconde. Als je zou stellen dat we dit fenomeen kunnen begrijpen via observaties van minder dan een seconde, dan zou je uitgelachen worden. Wetenschappers die klimaatsystemen proberen te doorgronden hebben te maken met fysische systemen op een tijdsschaal die veel groter is dan zowel hun professionele als menselijke levensduur. Ieder voorstel voor geoengineering moet dus rekening houden met de invloed die het heeft op een systeem waarbij iedere verstoring tot duizenden jaren sporen na kan laten in het klimatologische geheugen. Wie zou durven stellen dat we de impact van een serieuze verstoring op het klimaat kunnen kennen, gebaseerd op 10 jaar dataverzameling?”


Deze oplossing is dus enkel een uiterste noodplan?

Simon Driscoll: Ja, maar ik zou zelfs oppassen om het als noodplan voor te stellen. We zouden het nooit proberen tenzij in uiterste nood ja. Maar tijdens een ramp die ons leven bedreigt zou iedereen uiteindelijk wel iedere oplossing uitproberen om te overleven. Maar klimaatsverandering gaat niet iedereens leven ineens bedreigen en bovendien is het probleem met zwavel-geoengineering dat deze ‘oplossing’ de ramp wel eens zou kunnen verergeren.

Het zou kunnen werken, maar het zou ook de boel kunnen verergeren. Er zijn nog te veel onzekerheden en net daarom is het interessant om te onderzoeken. Maar dat we het nooit zouden uitvoeren tenzij in uiterste nood is iets anders dan zeggen dat het ons noodplan is. Het voorstellen als een plan voor noodsituaties zet de deur open om enerzijds het probleem te negeren en anderzijds om te vroeg in paniek te raken en een drastische en ondoordachte actie te ondernemen.

Daarbij doen we dit onderzoek ook omdat we zelf beseffen dat geoengineering zeer gevaarlijk kan zijn en we willen graag dat get onderzoek vooral veilig en verantwoord gebeurt.


Is er een kantelpunt waarop dit effectief een te overwegen oplossing wordt en hoe bepalen we dat punt?

Simon Driscoll: Een zeer moeilijk maar zeer belangrijke vraag. Zelfs als dat kantelpunt gepaard gaat met een waarneembare, plotse onomkeerbare verandering die de oplossing (met alle neveneffecten) mogelijk moreel zou rechtvaardigen, zijn we waarschijnlijk al te laat om in te grijpen op het moment dat we het kantelpunt effectief geïdentificeerd hebben als dusdanig. Een fysisch systeem probeert namelijk alles om niet dat kantelpunt te overschrijden. Kortom, we weten dit nog niet en hier ligt nog een enorm boeiend onderzoeksveld. Hoe dan ook, het is erg moeilijk om ermee te experimenteren: we hebben maar 1 aarde.





Ga naar de eerste pagina
Ga naar de eerste pagina
Omlaag schuiven om verder te gaan Swipe to continue
Vegen om verder te gaan