Klimaatverandering tegengaan door de stralen van de zon tegen te houden – het bleef lange tijd sciencefiction, maar nu starten de eerste experimenten. Levensgevaarlijk en onbeheersbaar, zeggen tegenstanders. Voorstanders vinden het juist riskant om de techniek te negeren.
De aarde warmt op. Om dat tegen te gaan moeten we de uitstoot van CO2 snel terugbrengen. Mocht dat nou niet voldoende of niet op tijd lukken, dan zou een noodrem handig zijn. Een mogelijke rem is solar geoengineering of zonnestralingsbeheer: de stralen van de zon in de atmosfeer reflecteren, zodat het minder warm wordt en de aarde zelfs afkoelt.
Deze techniek verandert echter niets aan de oorzaak van klimaatverandering, namelijk de uitstoot van broeikasgassen door mensen. Het is als het nemen van een paracetamolletje als je koorts hebt, maar dan op planetaire schaal. De meningen of we dit moeten doen, lopen dan ook sterk uiteen.
Wittere wolken
Technisch gezien zijn er twee vrij simpele en bovendien relatief goedkope manieren om de temperatuur op aarde een beetje terug te schroeven: laaghangende wolken witter maken of veel hoger in de atmosfeer zwaveldioxidedeeltjes injecteren.
“Wij willen onderzoeken hoe wolken reageren”, vertelt Herman Russchenberg, hoogleraar Atmosfeeronderzoek aan de TU Delft. Hij gaat in een nieuw vijfjarig onderzoeksproject experimenten doen met laaghangende wolken boven zee, zodat die meer zonlicht reflecteren (zie kader ‘Experimenten met zeewater’). Volgens modelstudies kan, als deze techniek grootschalig wordt toegepast, daarmee de temperatuur op aarde in theorie met één graad dalen. “Het effect kan echter ook anders zijn en juist leiden tot het oplossen van wolken, omdat de kleinere druppeltjes verdampen”, laat Russchenberg weten. Ook kan de techniek ervoor zorgen dat regen later valt, of ergens anders dan waar die normaal valt. “Maar het mooie van deze techniek is dat de reactie snel volgt: binnen een paar weken is er effect. En gaat er iets mis, dan kun je het uitzetten, zonder blijvende veranderingen.”
Experimenten met zeewater
Hogere wolken bestaan vooral uit ijskristallen en zien er rafelig uit. Deze wolken reflecteren weinig zonlicht. Wolken die lager hangen, bestaan uit waterdruppeltjes, hebben scherpe randen, zien er witter uit en reflecteren meer zonlicht. Hoogleraar Herman Russchenberg van de TU Delft gaat experimenten doen met die laaghangende wolken en boven de oceaan zeewater vernevelen. Dat zou kunnen met zelfsturende drone-schepen, door gebruik te maken van bestaande zeeschepen, of door de techniek toe te passen in windmolenparken op zee. Door het vernevelen komen er meer zoutkristallen in de lucht, die meer condensatiekernen vormen. In de laaghangende wolken zitten de waterdruppeltjes daardoor meer verspreid, waardoor de wolk witter wordt en meer zonlicht reflecteert. De term voor deze techniek luidt marine cloud brightening.
wolken boven de golf van Mexico
Louis VestEen soort parasol
Minder vrijblijvend dan de wolken van Russchenberg is de meest besproken vorm van solar geoengineering, waarbij in de stratosfeer zwaveldioxide wordt geïnjecteerd. De zwaveldioxidedeeltjes vormen een dunne nevel, als een soort parasol om de aarde, die meer zonlicht weerkaatst. De potentie van de techniek is groot, zegt Claudia Wieners, fysicus en klimaatonderzoeker bij de Universiteit Utrecht. “Het kan de aarde in theorie één graad of, volgens andere studies, meerdere graden afkoelen. Het zou onverstandig zijn om deze optie niet goed te onderzoeken.” En technisch zou het niet eens zo ingewikkeld zijn, zegt ze.
Vergelijkbaar met een vulkaan
De uitbarsting van de vulkaan Pinatubo op de Filipijnen in 1991 bracht veel zwaveldioxide hoog in de atmosfeer. Als gevolg daarvan koelde de planeet tijdelijk 0,5 graden Celsius af. Het leidde tot het idee van stratospheric aerosol injection, zoals de vakterm luidt. Daarbij wordt tien kilometer of meer boven het aardoppervlak, in de stratosfeer, zwaveldioxide geïnjecteerd. Dat reageert daar tot zwavelzuur, wat zich verspreidt en zo een dunne nevel vormt. Die nevel werkt als een soort parasol rondom de aarde en reflecteert een deel van de stralen van de zon.
Om dit op grote schaal toe te passen zijn vliegtuigen nodig die op deze grote hoogte kunnen komen en bovendien een behoorlijk zware lading van zwaveldioxide mee kunnen nemen. Die bestaan nu nog niet, maar studenten aan de TU Delft maakten al wel een eerste ontwerp.
Uitbarsting van de vulkaan Pinatubo op de Filipijnen, 22 juni 1991.
James St. John, Flickr via publiek domeinEen probleem, zegt Wieners, is dat als je het doet, je het goed moet doen. Het klimaateffect is afhankelijk van waar, in welk seizoen en hoeveel zwaveldioxide je injecteert. Sommige keuzes zouden funest kunnen zijn. Koel je alleen één halfrond af, het noordelijk halfrond bijvoorbeeld, dan wordt het zuidelijk halfrond relatief warmer en verschuiven tropische regenzones zuidwaarts. Daardoor zou bijvoorbeeld de Sahel nog droger kunnen worden dan die nu al is. Ook moet de inzet van de technologie voorzichtig en niet te snel gebeuren, om te voorkomen dat de planeet te veel afkoelt.
Regelmatig herhalen
Nog een lastig aspect: het effect van een eenmalige zwaveldioxide-injectie neemt na een aantal maanden af en is na een jaar of twee uitgewerkt. Als je na grootschalige inzet van deze technologie het koelende effect wil behouden, dan moet je de behandeling regelmatig herhalen. Voordeel daarvan is dat je de behandeling kunt bijstellen als er iets misgaat. Maar een risico is er ook: als je na een aantal jaren stopt met de zwaveldioxide-injectie, om wat voor reden dan ook, treedt er een zogeheten termination shock op. De temperatuur op aarde stijgt dan in korte tijd fors, omdat in de tussentijd de CO2-uitstoot wel is doorgegaan. Zo’n plotselinge verandering zouden ecosystemen niet aankunnen.
“Dat zijn redenen om dit niet onbezonnen te gaan doen. Je moet het op een mondiaal gecoördineerde manier doen, bijvoorbeeld door de Verenigde Naties”, zegt Wieners. Daarom vindt ze het heel verkeerd dat in de Verenigde Staten een bedrijf al is begonnen met het oplaten van ballonnen met zwaveldioxide naar de stratosfeer. Bij het bedrijf Make Sunsets kun je bij wijze van CO{2]-compensatie voor tien dollar een gram zwaveldioxide omhoog laten brengen met een heliumballon. Volgens het bedrijf geeft dat gedurende een jaar een koelend effect gelijk aan het opwarmend effect van de uitstoot van een ton CO2. “Dit is echt grote onzin en het speelt alleen maar de tegenstanders van deze techniek in de kaart”, vindt Wieners. “Je moet echt niet zomaar aan zonnestralingsbeheer beginnen zonder een wetenschappelijk onderbouwde strategie en zonder internationale afspraken.”
Mondiaal verbod
Het is inderdaad koren op de molen van politicoloog Frank Biermann, hoogleraar Global Sustainability Governance aan de Universiteit Utrecht en collega van Wieners, die solar geoengineering ‘levensgevaarlijk, onnodig en onbeheersbaar’ noemt. Hij was een van de initiatiefnemers van een petitie die pleit voor een mondiaal verbod op het gebruik van technieken voor zonnestralingsbeheer, en die door honderden wetenschappers, met name hoogleraren, werd getekend. Biermann is tegen onderzoek gericht op de verdere ontwikkeling van deze technieken, omdat dat volgens hem de weg opent naar toepassing.
Naast het risico op verandering van weerpatronen of het gevaar van een termination shock bestaan er meer risico’s, zegt Biermann. Het is bijvoorbeeld onduidelijk wat het effect is op de ozonlaag. En omdat de techniek niets verandert aan de toenemende hoeveelheid CO2, vormt zonnestralingsbeheer ook geen oplossing voor de verzuring van oceanen. Maar naast deze technische risico’s vreest Biermann vooral dat de technieken valse hoop geven dat de mensheid klimaatverandering kan tegengaan zonder de uitstoot van CO2 te verminderen. “Het leidt ertoe dat mensen denken dat we uitstel krijgen of minder hoeven te reduceren.” Daarbij is de techniek niet nodig, want klimaatverandering is volgens wetenschappers nog steeds beheersbaar als we stoppen met het gebruiken van fossiele brandstoffen, stelt Biermann.
Captain Kirk
Maar zijn belangrijkste bezwaar is dat de wereldregering die nodig zou zijn om solar geoengineering te besturen, niet bestaat. “Je zou in staat moeten zijn om wereldwijd afspraken te maken over de komende honderd jaar, waarbij iedereen wordt gehoord en iedereen het eens is.” De werkelijkheid is dat we leven in een wereld waarin de grootmachten met elkaar oorlog voeren. “Nu te denken dat we het op dit ene technische punt wel eens zullen worden, is een misvatting van veel natuurwetenschappers. Het is een naïef geloof in een soort captain Kirk, de kapitein op het ruimteschip Entreprise uit Star Trek die alles overziet en samen met zijn wetenschappelijk adviseur Spock de boel gaat redden. Ik heb een teleurstellende mededeling: captain Kirk bestaat niet.”
Russchenberg kent de bezwaren van tegenstanders. “Ik vind juist dat als je niet weet hoe iets werkt, je er juist onderzoek naar moet doen. Natuurlijk moeten we tegelijkertijd ook de CO2-uitstoot terugbrengen. Maar als klimaatverandering doorgaat in het huidige tempo, lopen we het risico dat landen ondoordachte dingen gaan doen met technieken voor solar geoengineering. Die zijn tenslotte vrij simpel en goedkoop. Om dat voor te zijn moeten we onderzoek doen naar de effecten ervan.”
Niets doen is ook gevaarlijk
Wieners ontkent niet dat er risico’s kleven aan solar geoengineering, maar de techniek negeren is ook gevaarlijk, stelt ze. Daarom pleit Wieners juist voor meer onderzoek naar de technieken. Als reactie op de petitie van de tegenstanders stelde ze een open brief op die oproept onderzoek te doen naar een toekomst met en zonder zonnestralingsbeheer. Tegelijkertijd kwam een andere open brief online, die meer dan negentig andere natuurwetenschappers tekenden. Ook zij willen de optie van solar geoengineering openhouden, omdat ze het onwaarschijnlijk achten dat klimaatverandering beperkt blijft tot 1,5 à 2 graden Celsius.
Wieners benadrukt dat ze absoluut voorstander is van het stoppen met het gebruik van fossiele brandstoffen. “Maar als het in de toekomst toch nodig is om technieken van solar geoengineering te gebruiken, dan moeten we daar op voorbereid zijn en het niet ondoordacht doen.” Biermann zegt dat hij niet tegen elke vorm van onderzoek is. “Wij zijn tegen toepassing van de techniek, en tegen onderzoek dat er echt op gericht is de toepassing mogelijk te maken.” Hij kan zich ook voorstellen dat lokale toepassing van solar geoengineering, door wolken witter te maken, wel toegestaan zou mogen worden. Ook Russchenberg maakt een onderscheid tussen het op kleine schaal witter maken van wolken, en de techniek van het injecteren van zwaveldioxide wat op planetaire schaal plaatsvindt.
Jarenlang leek solar geoengineering in het domein van de sciencefiction te blijven, maar de eerste experimenten en toepassingen komen nu dichterbij, en dat zet de discussie op scherp. De Nederlandse regering heeft nog geen standpunt ingenomen.