Waarom CO2 een zorg zou moeten zijn (ook voor sceptici)

Door Levien van Zon

This article is also available in English. Dit artikel is ook beschikbaar als PDF en als e-book (EPUB of Kindle). De voetnoten in dit artikel bevatten extra achtergrondinformatie en bronnen, en zijn straffeloos over te slaan of apart te lezen.

Eigenlijk was ik van plan om mijn eerste artikel te schrijven over een ander onderwerp, de ecologische voetafdruk. Maar World Climate Action Day op 21 september was een reden om toch iets te schrijven over CO₂. Ik moet bekennen, eigenlijk vind ik dat klimaatverandering de laatste jaren iets te veel aandacht heeft gekregen. Het lijkt soms alsof duurzaamheid gelijk staat aan het terugdringen van CO₂, en dat is uiteraard niet het geval. Teveel focus op broeikasgassen gaat ten koste van andere belangrijke onderwerpen, zoals landgebruik, biodiversiteit en ethische kwesties. Bovendien zijn de meeste mensen inmiddels “klimaatmoe”. De argumenten van sceptici en “klimaatontkenners” hebben vrij effectief gezorgd voor twijfel bij het brede publiek. Tot een derde van de Nederlanders vindt niet dat klimaatverandering een ernstig probleem is, en dit aandeel lijkt nauwelijks te veranderen¹. Toch is CO₂ een belangrijk onderwerp om over te praten, zelfs als je twijfelt aan klimaatverandering. Er zijn, zelfs voor klimaatsceptici, wel degelijk goede redenen om haast te maken met het terugdringen van de uitstoot van CO₂.

Zes graden en vier kilo

Hoe zat het ook alweer met koolstofdioxide? In lucht zit relatief maar een héél klein beetje CO₂, minder dan een duizendste deel. Van nature² is dit zo’n 0.03% (volumeprocent), of ±300 ppm (parts per million). De rest van de lucht bestaat vooral uit stikstofgas (78%), zuurstofgas (21%) en het edelgas argon (0.9%). In onze atmosfeer zit dus eigenlijk bijzonder weinig koolstofdioxide, maar dit kleine beetje is wél erg belangrijk. Voor planten en algen is dit snufje CO₂ namelijk de bron van (vrijwel) alle koolstof, de voornaamste bouwsteen van organische moleculen. En samen met waterdamp en enkele andere gassen is CO₂ verantwoordelijk voor wat we het broeikaseffect³ noemen. En dit is een goede zaak. Zonder dit effect zou het vrij frisjes zijn op aarde, gemiddeld zo’n -18°C. Dat is het gelukkig niet, de gemiddelde temperatuur is een comfortabele 14°C. Het natuurlijke broeikaseffect draagt dus 33°C bij aan ons klimaat, en dat is belangrijk om de planeet leefbaar te houden. Er is echter een probleem: de grootte van het broeikaseffect is afhankelijk van hoeveel “broeikasgassen” er in de atmosfeer zitten, en deze hoeveelheden zijn niet echt constant. Vóór de Industriële Revolutie zat er zo’n 280 ppm CO₂ in de lucht, en sindsdien neemt de hoeveelheid CO₂ snel toe. Inmiddels is het meer dan 400 ppm, en er komt jaarlijks 2 ppm bij. CO₂ draagt grofweg 6°C bij aan het (natuurlijke) broeikaseffect, maar deze invloed wordt dus steeds groter…

Nu is het uiteraard niet zo dat de atmosfeer simpelweg een reservoir is dat zich langzaam vult met gassen. Levende wezens en andere natuurlijke processen wisselen constant stoffen uit met de atmosfeer. Planten en algen hebben koolstof nodig om te groeien, en zoals gezegd halen ze die koolstof uit de lucht als CO₂. Het afbreken van CO₂ kost echter energie, en planten halen die energie uit zonlicht. Dieren doen het omgekeerde: ze eten planten, en ze gebruiken een klein deel van de koolstof die hierin zit als bouwmateriaal. Wat gebeurt er met de rest van de koolstof uit planten? Die wordt gebruikt als energiebron, om in leven te blijven. De koolstof reageert met zuurstof tot CO₂, en hierbij komt energie vrij. Deze reactie van koolstofverbindingen met zuurstof wordt ook wel oxidatie genoemd, of verbranding. Een mens verbrandt dagelijks aardig wat eten, en produceert gemiddeld rond een kilo CO₂ per dag. De koolstof die je dagelijks uitademt heeft dus ongeveer het gewicht van een pak suiker!

Anders gezegd, alle mensen op aarde ademen dagelijks zo’n 7 miljard kilo CO₂ uit. Dat lijkt een hoop, maar het is slechts grofweg 1% van de circa 575 miljard kg CO₂ die alle levende wezens dagelijks in de atmosfeer brengen. En dat doen ze al miljoenen jaren. Toch loopt de concentratie CO₂ hierdoor niet uit de hand, omdat planten, algen en oceanen dagelijks ook weer zo’n 589 miljard kg CO₂ uit de atmosfeer halen. Uitstoot en opname van CO₂ zijn van nature dus bijna in balans⁴. Echter, recentelijk is er een aanzienlijke bron van CO₂ bijgekomen. In de grond zitten allerlei fossiele resten van planten en dieren, die gedurende miljoenen jaren begraven zijn geraakt. Op sommige plekken heeft dit een reservoir van geconcentreerde koolstofverbindingen gevormd. We kennen dit vooral als olie, aardgas, steenkool en bruinkool. Vanaf ongeveer de 18^e eeuw zijn mensen begonnen om deze resten uit de grond te halen. De reden: het verbranden van deze koolstofverbindingen levert energie op. Deze energie gebruiken we om onze moderne samenleving aan te drijven: ruim 80% van de energie die we als mensheid gebruiken, betrekken we uit het verbranden van dergelijke fossiele brandstoffen. In Nederland is dat zelfs 92%.⁵

Uiteraard levert het verbranden van de opgegraven koolstof niet enkel energie op, maar ook CO₂: Deze relatief recente bron brengt dagelijks ongeveer 23 miljard kg extra CO₂ in de atmosfeer. Dit is gemiddeld zo’n 3.3 kg per wereldburger per dag. En hier staat geen extra opname tegenover. Sterker nog, de opnamecapaciteit voor CO₂ is de laatste eeuwen afgenomen, onder meer doordat er op grote schaal bossen gekapt zijn. Het gevolg is dat de concentratie CO₂ in de atmosfeer is toegenomen, met bijna 50% in de afgelopen twee eeuwen. En deze toename versnelt.

Tot zo ver weinig controverse, de recente toename van atmosferische CO₂ is meetbaar en de oorzaken zijn vrij goed bekend. Wat echter nog niet zo duidelijk is, is wat deze extra CO₂ voor effect heeft. Eén van de gevolgen is een versterkt broeikaseffect. De extra CO₂ zorgt immers voor het vasthouden van extra warmte. De vraag is alleen hoe groot dit effect precies is, en hoe groot het zal zijn de komende eeuw. De gemiddelde temperatuur gaat meetbaar omhoog, daarover bestaat geen twijfel.⁶ Dit is voor een deel te wijten aan een versterkt broeikaseffect, ook dat is vrij zeker. Maar het klimaat is een complex systeem met veel feedbacks, dus wat gaat er op de langere termijn gebeuren? Er zijn een hoop voorspellingen en scenario’s gemaakt, maar feit is dat eigenlijk niemand precies weet wat er gaat gebeuren.⁷ We zijn in feite twee eeuwen geleden begonnen aan het grootste experiment uit de menselijke geschiedenis. Maar dit experiment is vrijwel onbeheersbaar, de afloop is onbekend, en er is geen panic-button voor als het misgaat.⁸ En dat is zorgelijk.

Zuur wordt het nieuwe basisch

Maar het zou goed kunnen gaan. Misschien heeft de extra CO₂ nauwelijks effect en valt het allemaal mee. Persoonlijk denk ik dat dit een vrij groot risico is om te nemen. Maar zelfs als je helemaal niet zou geloven dat CO₂ op termijn bijdraagt aan klimaatverandering, of als je gelooft dat dit geen probleem zal zijn, dan is er een tweede reden waarom de toename van CO₂ je toch zorgen zou moeten baren. Een deel van de extra CO₂ die momenteel in de atmosfeer terecht komt, lost op in oppervlaktewater. Voor het matigen van het broeikaseffect is dat op zich een goede zaak. Maar als kooldioxide oplost in water, dan wordt het een zuur. In het dagelijks leven kennen we dat als koolzuur. CO₂ zorgt bijvoorbeeld voor de “prik” in Spa Rood, en koolzuur zorgt voor de enigszins zure smaak. Koolzuurhoudend mineraalwater heeft een pH tussen de 3 en 4. In oppervlaktewater zit gelukkig niet zo veel koolzuur als in Spa Rood. Verreweg het meeste oppervlaktewater is zeewater, en zeewater heeft een gemiddelde pH van iets boven de 8. Mensen die hebben opgelet bij scheikunde weten dat dit niet zuur is, maar licht basisch¹⁰. Voor zo ver we weten is de gemiddelde pH van zeewater de afgelopen 24 miljoen jaar vrij constant gebleven, tussen de 8.1 en 8.3.⁹ De afgelopen decennia is de gemiddelde pH van de oceaan echter hard gedaald, van ongeveer 8.2 naar iets onder de 8.1. De oceanen worden dus snel minder basisch. Anders gezegd, ze worden iets zuurder. En het lijkt een minuscuul effect, maar we hebben het over een gebufferd systeem met heel veel water. Een structurele daling in pH is voor een dergelijk systeem niet zomaar een kleine natuurlijke variatie. Voor het water is het geen probleem, maar voor het leven in de oceaan wél. Vooral veel kleinere waterdieren, van plankton tot koraal en schelpdieren, hebben een uitwendig skelet dat bestaat uit kalk. De pH heeft een grote invloed op hoe makkelijk of moeilijk het is om kalk uit het water te halen. Hoe zuurder (of minder basisch) het water, hoe makkelijker kalk oplost, en hoe moeilijker is is om een kalkskelet te maken en te onderhouden.¹¹ De huidige, snelle verzuring van de oceanen kan leiden (en leidt waarschijnlijk al) tot grootschalige sterfte van koralen, plankton en schelpdieren. En aangezien deze organismen aan de basis staan van de voedselketens in de oceaan, komt hiermee de stabiliteit van het hele oceaan-ecosysteem in gevaar.

Net als met het klimaat, weet niemand precies wat er gaat gebeuren met de oceanen. Zelfs wetenschappers kunnen niet in de toekomst kijken. Het zou best kunnen dat het allemaal meevalt. Over een jaar of vijftig weten we het waarschijnlijk. Het zou ook kunnen zijn dat het níet meevalt, en dat we ons tegen die tijd afvragen waarom we niet eerder hebben gehandeld. Hoe dan ook, als we niets doen nemen we een vrij groot risico, zowel met de stabiliteit van ons klimaat als de stabiliteit van het oceaan-ecosysteem.

Oorlog, crises en grondstoffen

Naast risicomanagement zijn er meer redenen om iets te doen aan de menselijke uitstoot van CO₂. De achterliggende oorzaak van deze uitstoot, het verbranden van fossiele koolstof voor energie, is al een probleem op zich. De grootste voorraden van fossiele brandstoffen zijn in handen van een relatief klein aantal, niet bijzonder betrouwbare regimes. De controle over en winning van deze voorraden hebben de afgelopen eeuw direct of indirect geleid tot een groot aantal militaire conflicten, en veel menselijk lijden. Als gevolg hiervan hebben landen als Rusland, de VS en diverse oliestaten in het Midden Oosten wereldwijd meer invloed dan wellicht wenselijk is, en vloeit er veel geld naar corrupte regimes in Afrika en Latijns Amerika.¹²

Afgezien van geopolitieke overwegingen is het ook qua economische stabiliteit en armoedebestrijding niet verstandig om de wereld-energievoorziening afhankelijk te maken van een klein aantal centrale energiebronnen. Als het aanbod (tijdelijk) in gevaar komt schiet de prijs al snel omhoog, en daarmee de prijs van vrijwel alle producten en diensten. Dit gebeurde bijvoorbeeld bij de oliecrises van 1973 en 1979, en in mindere mate bij de voedselcrisis van 2007-2008.

En naast praktische argumenten zijn er ook ethische overwegingen. Je kunt beargumenteren dat iedere generatie de wereld achter zou moeten laten zoals ze hem aangetroffen heeft, of liefst beter. Natuurlijk, het stimuleren van technologische vooruitgang en economische groei zou in dit licht wenselijk kunnen zijn. Maar roulette spelen met het klimaatsysteem en de oceanen is dit in ieder geval niet. Het opmaken van de fossiele koolstof-reserves ook niet. Voorlopig zijn de fossiele brandstoffen nog niet op. Maar fossiele koolstof is een waardevolle, niet-hernieuwbare grondstof, en is eigenlijk te waardevol om simpelweg om te zetten in warmte door verbranding.

Heel veel energie

Al met al zijn er voldoende argumenten om de uitstoot van CO₂ en andere broeikasgassen terug te dringen. Helaas is dat makkelijker gezegd dan gedaan. Als we alle directe en indirecte uitstoot door consumptie en diensten bij elkaar optellen, dan stoot de gemiddelde Nederlander per dag zo’n 38 tot 46 kg CO₂-equivalent aan broeikasgassen uit. Dit is dus ruim veertig keer meer dan dat we dagelijks zelf uitademen! Van deze uitstoot is ongeveer 88% CO₂ (33-40 kg), de rest is voornamelijk methaan en N₂O.¹⁴ En het lastige is, bij vrijwel alles dat we doen komt CO₂ vrij, omdat alles wat we doen energie kost. Overstappen op alternatieve energiebronnen is eigenlijk de enige manier om deze uitstoot significant terug te dringen. Maar dat is nog niet zo eenvoudig, omdat we momenteel heel veel energie gebruiken. Een Nederlander gebruikt, direct en indirect, gemiddeld ergens tussen de 100 en 250 kWh per dag.¹⁵ Ter vergelijking, een gemiddeld huishouden in Nederland gebruikt ongeveer 64 kWh per week aan elektriciteit. Maar ieder van ons gebruikt dagelijks al twee tot drie keer zo veel energie. Ons elektriciteitsverbruik is dus maar een heel klein deel van ons energieverbruik. Het grootste deel van ons verbruik gaat zitten in het verwarmen van onze huizen, het aandrijven van onze voertuigen en het produceren van de dingen die we kopen. En die energie wordt vrijwel geheel betrokken uit fossiele brandstoffen.

Ons energieverbruik kan overigens een stuk omlaag door efficiënter om te gaan met de energie die we produceren. Ik zal hier in een later artikel uitgebreider aandacht aan besteden. Maar de voornaamste verspilling vindt plaats in vervoer en verwarming. Verbrandingsmotoren gebruiken slechts ongeveer een kwart van de energie uit de brandstof voor voortbeweging. De rest gaat simpelweg als “afvalproduct” de lucht in, in de vorm van warmte. Een elektromotor is veel efficiënter. Zelfs als je alle elektriciteit op zou wekken met een kolencentrale dan is de indirecte uitstoot van een elektrische auto nog steeds minder dan die van een reguliere auto.¹³ Nu overstappen op elektrisch transport is dus een goed idee, hoewel energieopslag nog steeds een probleem is. De huidige generatie accu’s mag dan veel geavanceerder zijn dan tien jaar geleden, het zijn nog steeds ondingen: Accu’s kosten veel energie, grondstoffen en geld om te produceren, ze zijn zwaar, opladen gaat traag, de capaciteit is beperkt en ze gaan slechts enkele jaren mee. Meer investering in de ontwikkeling van alternatieve energie-opslag is dus dringend gewenst.

Huizen en kantoren zijn waarschijnlijk de grootste onnodige energieverspillers. De meeste van onze gebouwen warmen we op in de winter door gas te verbranden. De omzetting van aardgas in warmte is uitermate efficiënt. Alleen de meeste van deze warmte verdwijnt helaas vrij snel weer naar buiten. Het wordt uitgestraald door muren en ramen, en het wordt meegenomen door bewegende lucht, die vervolgens verdwijnt door kieren, gaten en ventilatiesystemen. Door simpelweg de warmte beter binnen te houden kan al heel veel energie bespaard worden! Denk aan dubbel glas, isolatie van muren en daken, dichten van kieren, gebruik van warmtewisselaars en beter ontwerp van nieuwe huizen en kantoren. Het energieverbruik kan zo aanzienlijk worden teruggedrongen, zelfs zonder geavanceerde technologieën. Bovendien is het niet nodig om al onze warmte te halen uit het verbranden van gas. Vrijwel alles wat we doen produceert warmte als bijproduct, en warmte is vrij makkelijk op te slaan en te transporteren (over korte afstand). Door betere toepassing van warmtepompen en warmtebuffers kunnen we onze gebouwen verwarmen met veel minder gas. Momenteel is er veel aandacht voor het plaatsen van zonnepanelen, maar als je fossiele brandstoffen wilt besparen kun je eigenlijk beter beginnen met het plaatsen van een zonneboiler en het aanpassen van je verwarming!

Alternatieven gevraagd

Door energiebesparing en het verhogen van efficiëntie kunnen we de uitstoot van CO₂ enigszins terugdringen. Maar pas als we het achterliggende energieprobleem op weten te lossen, dan kunnen we de uitstoot van CO₂ drastisch omlaag brengen. Hiervoor is echter nog wel een technologische ontwikkeling nodig. Hoewel veel mensen inmiddels heilig geloven in hernieuwbare energie, zullen zonnepanelen en windmolens helaas niet het probleem oplossen. De windmolens en zonnepanelen die nu op de markt zijn produceren relatief weinig energie, kosten veel energie en grondstoffen om te bouwen, kosten veel ruimte om te plaatsen, en zijn relatief duur. Bovendien is onze energie-infrastructuur er niet op berekend: We hebben momenteel geen efficiënte manier om energie-overschotten op te slaan en tekorten op te vangen. Er zijn betere zonnecellen in ontwikkeling, onder meer bij instituten als AMOLF in Amsterdam. Maar het duurt waarschijnlijk nog tien tot twintig jaar voordat deze op de markt kunnen komen. Het is niet verstandig om daar op te wachten uiteraard, we moeten vooral doorgaan met het plaatsen van zonnepanelen en windmolens. Maar ze kunnen momenteel geen grote bijdrage leveren. Het is daarom uitermate belangrijk dat we investeren in het aanpassen van onze infrastructuur, en dat we op zoek gaan naar manieren om overtollige energie op te slaan. Vooral dit laatste is één van de grootste technologische uitdagingen voor deze generatie.

Naast hernieuwbare energiebronnen zijn er andere technologieën in ontwikkeling die aanzienlijk bij kunnen dragen aan vermindering van de CO₂-uitstoot. Een gesmoltenzoutreactor kan kernenergie produceren zonder veel van de nadelen en gevaren die kleven aan conventionele kernreactoren. Ook deze technologie is echter voorlopig nog niet klaar voor grootschalige toepassing. Hetzelfde geldt voor kernfusie, in nog grotere mate. Tot er goede, grootschalige alternatieven zijn zou CO₂-opslag ons in staat kunnen stellen om nog even door te gaan met energie uit gas en kolen, zonder de bijbehorende uitstoot van broeikasgassen. Echter, het afvangen en opslaan van CO₂ is niet gratis. Het kost ongeveer 20% van de energie die geproduceerd wordt, en momenteel is het financieel niet erg rendabel.

Welke manier we in de toekomst ook gebruiken om energie te produceren, het is belangrijk dat we nu al actie ondernemen, en het is verstandig om niet op één paard te wedden. Als we op redelijke termijn onze uitstoot van CO₂ terug willen dringen, dan is het belangrijk om nu te investeren in onderzoek naar en ontwikkeling van nieuwe energietechnologie, in plaats van af te wachten en bestaande belangen te beschermen. Van enige durf en visie op dit gebied is in de Nederlandse politiek helaas weinig te merken. Het is te hopen dat hier op korte termijn verandering in komt.

En wat kunnen gewone mensen doen?

Grote omwentelingen in de maatschappij komen zelden tot nooit uit de politiek. Grote omwentelingen gebeuren omdat voldoende mensen het willen, omdat het kan, of omdat men geen keus heeft. Als burger en als kiezer heb je invloed, op de politiek en op andere mensen om je heen. En als consument, als werknemer, als onderzoeker, als ondernemer, als ambtenaar of als docent hoef je natuurlijk niet te wachten totdat de politiek, de wetenschap en het bedrijfsleven grootschalige veranderingen in gang zetten. In je werk en in je privéleven kun je keuzes maken, en op die manier invloed uitoefenen op de maatschappij. Waarschijnlijk slechts een klein deel van de maatschappij, maar een deel niettemin. En in een volgend artikel zal ik in meer detail kijken naar de uitstoot van broeikasgassen door consumptie. Maar met het volgende figuur neem ik hierop alvast een voorschot (klik om te vergroten):

Het overgrote deel van onze CO₂-voetafdruk wordt gevormd door de aanschaf van consumptiegoederen, door vlieg- en wegverkeer en door energiegebruik thuis. Deze voetafdruk is aanzienlijk te verkleinen met een aantal relatief eenvoudige maatregelen:

• Koop geen dingen die je niet nodig hebt. Dit klinkt misschien voor de hand liggend, maar ga maar eens na bij jezelf hoeveel dingen je koopt die je niet of nauwelijks nodig hebt. Met z’n allen kopen we enorme hoeveelheden eten dat wordt weggegooid, kleren die we nauwelijks dragen, prullen die in de kast verdwijnen, goedkope apparaten die al snel weer worden afgedankt, en allerlei zaken die ons uiteindelijk niet echt gelukkig maken. Al deze spullen kosten wel veel energie om te produceren.

• Als je toch iets nodig hebt, kijk eerst eens of je het kunt lenen, huren, leasen of tweedehands kunt kopen.

• Gooi de dingen die je niet meer nodig hebt niet zomaar weg. Afval wordt in Nederland over het algemeen verbrand, en eindigt dus als CO₂. Terwijl veel dingen die worden weggegooid nog prima op één of andere manier opnieuw te gebruiken zijn. Probeer afgedankte spullen te verkopen of weg te geven, breng ze naar een tweedehands-winkel. Breng afgedankte elektronica naar een afvalpunt of lever het in bij een elektronicazaak. Het kost iets meer moeite en tijd, maar het bespaart indirect een hoop energie.

• Zorg dat de muren en de zolder (of het dak) van je huis goed geïsoleerd zijn. Plaats tochtstrips. Overweeg om je warmwater-installatie aan te passen en uit te rusten met een warmtepomp, een zonneboiler en een warmtebuffer. Overweeg om daarnaast zonnepanelen te plaatsen. Bij huurhuizen, informeer bij je huisbaas naar mogelijkheden voor isolatie en aanpassing.

• Pak vaker de fiets voor korte afstanden. Overweeg een elektrische fiets voor langere afstanden. Voor langere afstanden, neem liever de trein dan de auto of het vliegtuig. Als je tijdig boekt dan kan het zelfs goedkoper zijn om de trein te nemen naar landen als Duitsland, Frankrijk of Engeland. En de tijdswinst van vliegen is op dergelijke afstanden vaak niet erg groot. Ga liever langer op vakantie dan een aantal korte reizen te boeken, zeker bij intercontinentale vluchten.

Interesse in meer artikelen? Volg ons op Facebook, op Twitter of via de Atom-feed. Bekijk de historie van wijzigingen aan dit artikel.

Dankwoord: Een deel van dit artikel is geïnspireerd door een lezing van Dr. Jan van Maarseveen, op het symposium Academici & Klimaatverandering op 16 september 2014 aan de UvA. Dit symposium was georganiseerd door het Academisch Milieu Platform Amsterdam.

---