“Give me a half tanker of iron, and I will give you an ice-age.” Het zijn de gevleugelde woorden van wijlen John Martin, oceanograaf en directeur van de Moss Landing Marine Laboratories in Californië. In eerste instantie was het eigenlijk een grapje, maar de reacties waren zo overweldigend dat hij besloot er een onderzoek aan te wagen. Hiermee staat John Martin aan de wieg van één van de meest kansrijke ideeën die momenteel in de belangstelling staan van zogenaamde geo-engineers.

Fytoplankton wordt omhooggehaald tijdens een expeditie op de zuidelijke IJszee met het onderzoeksschip Melville.

Kenneth Coale, Moss Landing Marine Laboratories

Kenneth Coale, Moss Landing Marine Laboratories

Het principe is simpel. In de oceaan leven algen (fytoplankton). Net als planten op het vasteland zetten deze CO₂ om in zuurstof en suiker. Als ze vervolgens afsterven en afzinken naar de zeebodem, is de CO₂ uit de lucht verdwenen. Als ze worden opgegeten en met de vissen- of kwallenpoep naar beneden dwarrelen ook.

Fytoplankton heeft voedingsstoffen nodig, maar ook andere hulpstoffen zoals ijzer, nitraat en fosfaat, die niet altijd in grote hoeveelheden aanwezig zijn in het oceaanwater. Als we dus maar genoeg van deze mineralen in zee dumpen zal de alg uitbundig kunnen groeien en de CO₂ voor ons uit de lucht verwijderen, is de gedachte.

Natuurlijke ijzersuppleties

Dat de theorie zou kunnen kloppen zien we aan de gevolgen van natuurlijke ijzersuppleties in de oceaan. Herinner je je de rode stofstorm in Sydney nog, van ruim een jaar geleden? IJzerrijk stof werd de oceaan in geblazen, met enkele dagen van algenbloei tot gevolg. Ook een vulkaanuitbarsting in augustus 2008 op de Aleoeten, een eilandengroep bij Alaska, werd binnen enkele dagen gevolgd door een enorme fytoplankton-uitbraak in de noordelijke Grote Oceaan. Roberta Hamme van de Universiteit van Victoria in Canada en vijftien collega’s uit de USA, Canada en het Verendigd Koninkrijk schreven het toe aan het neerdalen van ijzerrijk as in de oceaan.

Volgens Jan-Berend Stuut, stofonderzoeker bij het NIOZ op Texel, is het echter ook mogelijk dat andere (sporen-)elementen deze bloei hebben veroorzaakt. “Je kunt de oceaan in dit opzicht vergelijken met een landbouwgebied – waar de ene bodem extra kalk nodig heeft, heeft de andere baat bij mest. Zo hebben de zeeën rondom Antarctica in eerste instantie vooral ijzer nodig. Als hiervan voldoende aanwezig is kan een volgend element de limiterende factor worden. Dat kan zink zijn, koper, nikkel … we weten het simpelweg niet.”

Watermonsters worden omhooggehaald tijdens op de zuidelijke IJszee.

Kenneth Coale, Moss Landing Marine Laboratories

Onderzoek

Er is dus onderzoek nodig – en de wetenschap zit dan ook bepaald niet stil. Vijftien experimenten zijn inmiddels uitgevoerd met het toevoegen van ijzer aan oceaanwater.

Op plekken waar wel veel voedingsstoffen aanwezig waren, maar nauwelijks hulpstoffen zoals ijzer, bleek inderdaad algenbloei op te treden. Rond Antarctica, bijvoorbeeld, waar het Alfred Wegener Instituut in Bremerhaven vorig jaar nog een onderzoek afrondde. Bij dit experiment werden de algen overigens snel weg gegraasd door het hier rondzwevende zoöplankton. Op veel andere plaatsen bleek ijzer niet het enige stofje te zijn dat ontbrak om algenbloei mogelijk te maken, en viel het effect behoorlijk tegen. “Bij sommige experimenten bleek zelfs een kalk-producerende alg te floreren”, vertelt Stuut, “en bij de productie van calciumcarbonaat komt juist CO₂ vrij.” Dan ben je dus nog verder van huis.

En dan is er nog het probleem met het afzinken van de algen. Stuut: “Ook als het lukt om algengroei te veroorzaken bereikt vaak maar een fractie van het geproduceerde organische materiaal daadwerkelijk de zeebodem.” Dit omdat het alg vaak lang blijft ronddrijven in de bovenste 100 meter van de oceaan, waar veel recycling plaatsvindt. Bij nutriënten die met stof het water inwaaien zou dat beter kunnen gaan, denkt Stuut. De stofdeeltjes fungeren dan als ballast, en geven het geproduceerde organisch materiaal – met daarin het vastgelegde broeikasgas CO₂—een extra gewicht waardoor het sneller naar de zeebodem zinkt.

Efficiëntie

Al met al wijzen de resultaten er vooralsnog niet op dat we hier met een krachtige geo-motor van doen hebben, bevestigt ook Hein de Baar van het NIOZ op Texel, die een studie deed naar de efficiëntie van de methode.

Deze bleek in het algemeen te laag te zijn om het als serieuze optie te beschouwen voor de verwijdering van CO₂ uit de atmosfeer. Bovendien voeg je vaak ook weer CO₂ toe, voegt hij er aan toe: “Voor het ene experiment waarbij ik zelf bij betrokken ben geweest, was de uitstoot van CO₂ door de verbranding van stookolie door het schip veel groter dan de geschatte opname van CO₂ door de algen.”

Microscoopbeeld van algen in ijzerverrijkt water. De dunne “draadjes” is vergiftigd fytoplankton.

Kenneth Coale, Moss Landing Marine Laboratories

Kenneth Coale, Moss Landing Marine Laboratories

“Met ijzerbemesting alleen kunnen we de opwarming inderdaad niet stoppen”, reageert Victor Smetacek van het AWI. “Maar het is wel één van de goedkoopste technieken waarmee we in elk geval een deel van de CO₂ uit de lucht kunnen halen. Tot wel een Gigaton (Gt) per jaar – toch 1/3 van de jaarlijkse CO₂-toename.”

Ter indicatie noemt hij wat prijzen. Een ton ijzer kost een kleine 700 euro, en daarmee kan je ongeveer 10.000 ton CO₂ uit de atmosfeer halen. Voor een Gigaton zou dus 70 miljoen euro nodig zijn – al moet je natuurlijk ook de kosten meerekenen die nodig zijn om het ijzer ter plaatse te krijgen. “En de extra opbrengsten”, voegt Ian Jones van de Universiteit van Sydney er aan toe. “Vergeet niet dat we met de algenbloei ook een grote toename in de hoeveelheid vis kunnen verwachten.”

Gif

Dat laatste kan echter ook weer zijn eigen problemen veroorzaken… Neem nu de nieuwste resultaten van de Moss Landing Marine Laboratories waar John Martin zijn pionierswerk deed. Kenneth Coale, de huidige directeur van dit instituut: “Uit laboratoriumstudies die wij met anderen gedaan hebben, is gebleken dat het type algen dat zo uitbundig gaat bloeien als je ijzer uit gaat strooien domoic acid kan produceren.” Dit is een zenuwgif dat via de algen in de voedselketen terecht kan komen, en organismen hoog in de voedselketen ziek kan maken of zelfs doden. Bij mensen kunnen hersenaandoeningen het gevolg zijn. Bij vogels trouwens ook. In 1961 werd het stadje Capitola in de Verenigde Staten aangevallen door plotseling agressief geworden zeevogels, mogelijk ten gevolge van domoic acid. Naar verluidt inspireerde het Alfred Hitchcock tot het maken van zijn film The Birds. Het zijn met name dit soort onbedoelde bijeffecten die de onderzoekers de meeste zorgen baren. Enige behoedzaamheid lijkt bepaald niet overbodig.