Draaien aan de knoppen van de aarde

De laatste jaren duikt klimaatengineering steeds vaker op als mogelijk middel om opwarming van de aarde tegen te gaan. Onderzoek naar het kunstmatig ingrijpen in het klimaatsysteem zit in de lift. De risico’s zijn groot en misbruik ligt op de loer.

Het lijkt er steeds meer op dat we de klimaatdoelstellingen van Parijs niet gaan halen. Volgens de Verenigde Naties liggen we met onze uitstoot van broeikasgassen zelfs ‘op ramkoers’ met de ambitie om de opwarming van de aarde in 2050 te beperken tot ruim onder de 2 graden. Want alle afspraken, doelen en plannen ten spijt, landen als Australië,de VS, China, India en Saoedi-Arabië blijven maar op grote schaal fossiele brandstoffen uit de grond halen. De afzwakking in de eindtekst van de klimaattop in Glasgow over het ‘afschalen’ in plaats van ‘afschaffen’ van het gebruik van steenkool zorgde voor veel teleurgestelde reacties.

Wat nou als we met de huidige middelen niet in staat blijken de opwarming van de aarde een halt toe te roepen? Zijn we dan reddeloos verloren, of kunnen we nog een konijn uit de hoge hoed toveren? Misschien wel. Een konijn genaamd klimaatengineering. Wetenschappers en landen over de hele wereld houden zich bezig met onderzoek naar deze gigantische technologische ingrepen in het klimaatsysteem. Het klimaat beïnvloeden doen we al sinds de industriële revolutie, maar dan in negatieve zin. Dit keer willen we het systeem een duwtje in de goede richting geven.

Knutselen aan het klimaat

Klimaatengineering, ook wel geo-engineering genoemd, is grofweg te verdelen in twee categorieën: zonnestralingsbeheer ( Solar Radiation Management, SRM) en verwijdering van CO2 uit de lucht (Carbon Dioxine Removal, CDR). Met name SRMtechnieken klinken soms eerder als sciencefiction dan als de toekomstige werkelijkheid. Zoals het in de ruimte ophangen van een schaduwdoek ter grootte van het vasteland van Europa. Een mega-operatie die naar schatting meer dan een biljoen dollar gaat kosten. Toch wordt daar – onder andere bij de TU Delft – serieus onderzoek naar gedaan. Doel van SRM-technologieën is om 2 procent van het zonlicht dat op aarde valt te blokkeren, vertelt Herman Russchenberg, professor Atmospheric Remote Sensing en directeur van het TU Delft Klimaatinstituut. “Dat percentage zorgt voor voldoende afkoeling van de atmosfeer om verdere opwarming tegen te gaan.” Zelf doet Russchenberg onderzoek naar het meer reflecterend maken van wolken.

“ Je moet de hele wereld betrekken en kijken naar gevolgen voor volgende generaties; kosten en lasten moeten eerlijk worden verdeeld”

“Doordat wolken zonlicht weerkaatsen, hebben ze een afkoelend effect op aarde. Wanneer je aerosolen ( kleine deeltjes – red.), zoals zoutkristallen, in wolken spuit, ontstaan er kleine waterdruppels en groeit het wolkendek. Daarmee neemt het reflecterend vermogen dus toe. Dat ‘ injecteren’ kan met schepen met grote schoorstenen vanaf de oceaan. Daar is voldoende waterdamp beschikbaar, is de lucht schoon en vindt veel wolkvorming plaats.”De CDR-technologieën die worden onderzocht, liggen dichter bij het aardoppervlak. Zo moet het ‘bemesten’ van de oceaan met ijzerdeeltjes algengroei stimuleren. Deze algen leggen vervolgens CO2 vast in organisch materiaal dat afzinkt naar de oceaanbodem. Op land kan het verspreiden van het mineraal olivijn zorgen voor CO2-onttrekking uit de lucht. Het vergruisde gesteente gaat een reactie aan met water en zet zo koolstof om in het onschadelijke bicarbonaat, silicaat en magnesium.

Uit de taboesfeer

Met de toenemende hoeveelheid onderzoek groeit ook de aandacht voor klimaatengineering. Tot een paar jaar geleden was het onderwerp vooral een wetenschappelijke aangelegenheid, zegt techniekfilosoof Behnam Taebi. “Lange tijd zat klimaatengineering in de taboesfeer. Vooral in de politiek was men huiverig voor het praten over technologie, met name uit angst dat het zou afleiden van de noodzaak voor maatregelen om onze CO2-uitstoot te beperken.Inmiddels komt het debat langzaam op gang, zowel nationaal als internationaal. In de media is er meer aandacht en verschillende landen hebben onderzoeksprogramma’s op het gebied van klimaatengineering opgezet.”

Het is goed dat het gesprek nu gevoerd wordt, vindt Taebi. “Aan klimaatengineering zitten veel haken en ogen. Het grote probleem is dat we de risico’s niet kennen. Welke impact hebben dikkere wolken bijvoorbeeld op neerslagpatronen? Misschien creëren we weer nieuwe problemen. En wat als we stoppen met een technologie? Gaan we dan weer terug naar de oude situatie, of zijn we dan alleen maar verder van huis? Daarnaast gaat het om ingrepen die mondiaal en over langere tijd impact hebben. Je moet dus de hele wereld betrekken en kijken naar de gevolgen voor volgende generaties. De kosten en lasten moeten wel eerlijk worden verdeeld.”

Complexe systemen

Een van de wetenschappers die met de nodige scepsis naar alle ontwikkelingen kijkt, is marien bioloog Jacqueline Stefels, onderzoeker aan de Rijksuniversiteit Groningen. Alle onzekerheden over de effecten van de ingrepen moeten volgens haar al reden genoeg zijn om het niet te willen. “Dagelijks doen we met duizenden wetenschappers wereldwijd onderzoek om het klimaatsysteem beter te begrijpen. Dat systeem is enorm complex. Met name in de poolgebieden, waar ik onderzoek heb gedaan, kan het alle kanten op. Je hebt daar te maken met ecosystemen, fysica van ijs, invloeden van de atmosfeer en uitwisseling van chemische stoffen. Al die factoren beïnvloeden elkaar over en weer.”

Met klimaatengineering gaan we sleutelen aan een systeem waar we feitelijk nog weinig van begrijpen, zegt Stefels. Volgens haar is bij verschillende technologieën al aangetoond hoe onzeker de effecten zijn. “Al sinds de jaren 80 worden er experimenten gedaan rondom ijzerbemesting in oceanen. De uitkomsten laten allemaal wat anders zien. Dat komt doordat de effecten afhangen van onder meer de fysieke en biologische omstandigheden en de aanwezige voedingsstoffen. Met name in wateren met weinig voedingsstoffen is nog erg onduidelijk wat de gevolgen zijn. Ook bestaat het risico op groei van giftige algen.” Voor zover Stefels weet worden dergelijke experimenten momenteel niet meer uitgevoerd, maar ze sluit niet uit dat het in de toekomst wel weer zal gebeuren.

Ook wolkenvorming kan onwenselijke effecten hebben, bijvoorbeeld in de poolgebieden.Wanneer warme lucht die door de oceanen vanuit de tropen wordt meegevoerd onder het wolkendek blijft hangen, zorgt dat juist voor meer opwarming. TU-onderzoeker Russchenberg begrijpt de zorgen, maar vindt dat juist daarom onderzoek nodig is. Hij vergelijkt klimaatengineering met een brandweerauto. “Die wil je liever ook niet gebruiken, maar heb je wel graag bij de hand wanneer er brand is. Ook van klimaatengineering hoop ik dat we het nooit hoeven in te zetten. Maar we moeten wel een gereedschapskist ontwikkelen voor het geval we de uitstoot van broeikasgassen onvoldoende omlaag krijgen. Dan gebruik ik liever een tool die we grondig hebben onderzocht, dan een waarvan we de risico’s niet kennen.”

“ Klimaatengineering is dweilen met de kraan open”

Ander kritiekpunt van marien bioloog Stefels op het toepassen van klimaatengineering: het is dweilen met de kraan open. Als voorbeeld noemt ze een technologie voor het aanbrengen van een laag water op ijs. Dit moet zorgen voor aangroei van zee-ijs, waardoor meer zonlicht wordt weerkaatst. “Het op grote schaal inzetten van deze technologie kost krankzinnig veelenergie. Om nog maar te zwijgen over de hoeveel CO2 die een schip uitstoot op weg naar het poolgebied.” Datzelfde geldt voor het injecteren van aerosolen in wolken, erkent
Russchenberg. “Dat moet wel gebeuren met schone energie. We zullen dus nieuwe,
duurzame schepen moeten ontwikkelen.”

Alle landen meenemen

De onwetendheid over de ecologische en klimatologische effecten zijn lang niet de enige zorgen in het debat. Ook organisatorisch zijn er de nodige knelpunten, zegt techniekfilosoof Taebi. “Wie bepaalt of we aan de thermostaat van de aarde gaan draaien? En wie gaat dat vervolgens doen? Het moet geen westerse aangelegenheid zijn waarbij rijke landen alles bepalen.” Vooralsnog lijkt het daar wel op. Uit onderzoek van Universiteit Utrecht blijkt dat ontwikkelingslanden de afgelopen 10 jaar nauwelijks bij discussies over klimaatengineering betrokken waren. “Kennisproductie rond klimaattechnologie blijft sterk gedomineerd door de grote onderzoeksinstellingen in Noord-Amerika en Europa”, luidt een van de conclusies. Dat is onwenselijk, omdat armere landen juist het meest kwetsbaar zijn voor klimaatverandering en onvoldoende vermogen hebben zich aan te passen, zo stelde politicoloog Frank Biermann in een betoog in de Volkskrant. Om tot gezamenlijke besluitvorming te komen is een soort wereldregering nodig, vindt Biermann – al acht hij dekomst daarvan niet heel waarschijnlijk. Ook Taebi pleit voor meer internationale samenwerking. “Een toepassing moet door elk land gedragen worden. In Europa laten wezien dat we gezamenlijke afspraken kunnen maken, bijvoorbeeld als het gaat om kernenergie. Dat moeten we ook doen over klimaatengineering, maar dan wereldwijd. De million dollar question luidt: hoe?”

Politieke discussie

Internationale instanties, zoals de VN, houden zich grotendeels op de vlakte over de wenselijkheid van klimaatengineering. Zo meldt het recentste IPCC-rapport alleen dat SRM-technologie “in contrast staat met de doelstellingen om de hoeveelheid broeikassen in de atmosfeer terug te brengen”. Een Zwitserse resolutie in 2019 voor meer internationaal onderzoek naar klimaatengineering stuitte op een blokkade van olielanden Saoedi-Arabië en de Verenigde Staten uit angst voor een algeheel verbod op klimaatengineering. Bij de COP in Glasgow ontbrak klimaatengineering op de officiële agenda.
In de Nederlandse politiek zijn (nog) geen duidelijke standpunten te vinden. Politicoloog Biermann roept ons land daarom op zich meer te mengen in het debat. Onlangs opende TU Delft een Climate Action Hub om de wetenschap, politiek en samenleving op het gebied van klimaatengineering dichter bij elkaar te brengen. Alleen door gezamenlijk het gesprek te voeren, kunnen we verantwoorde besluiten nemen, zegt Taebi, die betrokken is bij de hub. “Onderzoek naar klimaatengineering vindt nu eenmaal plaats. Juist als we de kop in het zand steken, kan het verkeerd gaan. Dat gebeurde bijvoorbeeld bij AI-toepassingen, met de ontwikkeling van killer robots (autonome wapensystemen die een doelwit kunnen selecteren en aanvallen zonder directe menselijke instructie – red.). Zulke gevaren moeten we bij klimaatengineering zien te voorkomen.”

Misbruik voorkomen

Momenteel bestaat er nog geen duidelijke wet- en regelgeving voor het toepassen van klimaatengineering. Wel stelde een team van wetenschappers van de universiteit van Oxford een aantal vuistregels op, de Oxford Principles. Hierin staat onder meer dat technologieën onafhankelijk beoordeeld moeten worden, het publiek betrokken moet worden bij besluitvorming, algemeen beleid moet worden gemaakt voor de implementatie en commerciële belangen nooit leidend mogen zijn.
Verder kennen we sinds 1977 een verdrag dat militair gebruik van manipulatie van het weer moet voorkomen, de Milieumodificatieconventie. Dit verdrag werd opgesteld nadat de Verenigde Staten in de Vietnamoorlog – onder het motto Make mud, not war – technieken inzetten om regenval te veroorzaken, zodat belangrijke routes van de vijand
onbegaanbaar zouden worden. Al is weerengineering niet helemaal hetzelfde als klimaatengineering (zie kader), benadrukt Russchenberg. “Bij weermanipulatie gaat het echt om lokale ingrepen met lokale effecten, vooral gericht op regenval. Maar ook daar zitten dus risico’s aan.” Duidelijke internationale afspraken zijn zeker ook nodig voor ingrepen op veel grotere schaal, vindt Russchenberg. “Een van de risico’s is dat een land een technologie toepast zonder na te denken over de impact elders. Het injecteren van deeltjes in wolken voor meer reflectie van zonlicht kan bijvoorbeeld zorgen voor uitgestelde regenvorming. Kleine druppels hebben namelijk meer tijd nodig om te groeien. Doordat het wolkendek zich ondertussen verplaatst, kan de regenverdeling op aarde veranderen. Dat heeft weer gevolgen voor de landbouw en drinkwatervoorziening. Je wilt koste wat kost voorkomen dat een land op eigen houtje gaat opereren en andere landen in de problemen komen.”

“Je wilt voorkomen dat een land op eigen houtje gaat opereren en andere landen in de problemen komen”

Experimenteren is roekeloos

Een ander gevaar is dat landen klimaatengineering zien als uitkomst om ongelimiteerd CO2 te kunnen blijven uitstoten. Russchenberg: “Om die reden zag Trump het wel zitten. Maar dat zijn de verkeerde intenties.” Trump trok een paar jaar geleden 100 tot 200 miljoen dollar uit voor onderzoek naar de haalbaarheid van technieken om zonlicht te dimmen. Hoewel zijn voorganger Obama de weg al had vrijgemaakt voor onderzoek naar SRM- en CDR-technieken, kregen onder Trump projecten om het klimaat te manipuleren een grote impuls. Volgens critici opende hij daarmee de deur voor planet-hacking geo engineering experiments. Dat zulke experimenten niet overal welkom zijn, bleek begin dit jaar in Zweden. Daar verbood de regering onder druk van milieugroepen en de inheemse Sami-bevolking een wetenschappelijke proef van de Amerikaanse universiteit Harvard. Idee van de onderzoekers was om in het noorden van het land een ballon in de stratosfeer te brengen voor het testen van apparatuur die kleine, zonlicht weerkaatsende, deeltjes calciumcarbonaat loslaat. Tegenstanders vreesden schadelijke gevolgen en vonden de toepassing in strijd met het ‘in harmonie met de natuur toewerken naar een CO2-neutrale samenleving’.
Ook filosoof en voormalig Denker des Vaderlands René ten Bos vindt experimenteren met klimaatengineering onwenselijk. “Met testen op kleine schaal komt de invloed op het hele klimaatsysteem niet aan het licht. Terwijl het beïnvloeden van dat systeem juist het doel van klimaatengineering is. Experimenteren moet dus grootschalig gebeuren, waardoor het samenvalt met toepassen.” Dat betekent volgens Ten Bos dat je grote risico’s moet nemen, met mogelijk fatale gevolgen. Hij betwijfelt of we complexiteit überhaupt tegemoet moeten treden met dit soort oplossingen of methodes. “Klimaatengineering kenmerkt zich door roekeloosheid. Het heeft de belofte dat we verder kunnen met ons leven zonder dat we al te veel schade aanrichten. Daar is wel wat op af te dingen.”

Weerengineering vs. klimaatengineering
Het manipuleren van het klimaat is niet helemaal hetzelfde als het manipuleren van het weer. Bij klimaatengineering gaat het om grootschalige, grensoverschrijdende ingrepen over een lange periode die direct of indirect zorgen voor een lagere temperatuur op aarde. Deze technologieën worden nu nog niet toegepast. Weermanipulatie is gericht op het ingrijpen op lokale schaal om regenval te veroorzaken of juist te voorkomen. Hierbij wordt vaak gebruik gemaakt van cloud seedingtechnologieën, het injecteren van stofdeeltjes in wolken. Doel hiervan is bijvoorbeeld het vergroten van de waterbeschikbaarheid, het bestrijden van droogte of het voorkomen van extreme neerslag.
China en de Verenigde Arabische Emiraten (VAE) steken momenteel veel geld in het inzetten van weerengineering. Zo maakt Dubai gebruik van drones om zilverjodide in wolken te spuiten. Dat is niet geheel zonder risico voor de gezondheid van mensen en dieren. Boven delen van de VAE zijn al hoge concentraties fijnstof aangetroffen.