Is klimaatverandering een en al verdoemenis? Hier komen de stabilisatieschijfjes

Wanneer ze over klimaatverandering horen, worden leerlingen en de rest van de bevolking al gauw moedeloos: als mondiale catastrophes onafwendbaar zijn, waarom zouden we dan over oplossingen praten? Maar wanhoop niet: er zijn manieren om een van de belangrijkste oorzaken van klimaatverandering aan te pakken: kooldioxide (CO₂). In dit artikel maken we gebruik van de ideeën van twee leidende klimaatwetenschappers (Pacala & Socolow, 2004; Socolow & Pacala, 2006) om de uitstoot van kooldioxide te stabiliseren met gebruikmaking van bestaand technologieën. Vervolgens geven we wat ideeën over hoe dit onderwerp op school te gebruiken.

De uitdaging

Figuur 1 (beneden) geeft aan hoe de mondiale uitstoot van kooldioxide de afgelopen 50 jaar is toegenomen en hoe deze de komende 50 jaar zal veranderen, vooral gebaseerd op veranderingen in de wereldbevolking. Kooldioxide-emissie is gedefinieerd als de massa koolstof die uitgestoten wordt als CO₂. De voorspelling is dat, als we niets ondernemen, in 2055 de mondiale uitstoot is verdubbeld tot 14 gigaton koolstof (GtC; 1 Gt = 10⁹ t).

Dit geeft een niveau kooldioxide in de atmosfeer die drie keer zo hoog ligt als voor de Industriële Revolutie. Onze planeet heeft de afgelopen 30 miljoen jaar nooit zo’n hoog niveau (ongeveer 850 ppm, parts-per-million, delen per miljoen) gehad en er wordt voorspeld dat het een verhoging van de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak van 1 tot 5 °C tot gevolg heeft.

Is het onafwendbaar? Pacala en Socolow denken van niet. Zij stellen voor dat we proberen de koolstofuitstoot te handhaven op het huidige niveau van 7 GtC per jaar en aangezien er niet één bepaalde methode is waarmee dit kan, hebben ze het idee van de stabilisatieschijfjes uitgevonden.

Een schijfje stelt een activiteit of technologie voor die de emissie van koolstof in de atmosfeer vermindert; de reductie begint vandaag op het niveau nul en steigt lineair, totdat het over 50 jaar zorgt voor een reductie van voorspelde uitstoot van 1 GtC per jaar (Figuur 2).

Over 50 jaar levert het totaal van een schijfje dan een reductie van voorspelde uitstoot van 25 GtC op. Een combinatie van zeven schijfjes is voldoende om Pacala en Socolows doel te bereiken: een jaarlijkse uitstoot van 7 GtC in 2055 en niet de voorspelde 14 GtC.

Omdat het model aanneemt dat we in het jaar 2005 starten, zijn er nu minder dan 50 jaar over om de verminderingen te bereiken, maar de concepten werken nog steeds.

Hoe kunnen we een schijfje besparen?

1. Efficiëntere auto’s. Volgens de voorspellingen zijn er in 2055 twee miljard (2 x 10⁹) auto’s in gebruik, vier keer zo veel als nu. Als ze gemiddeld 16.000 km per jaar rijden (zoals nu), maar slecht 4,7 l benzine per 100 km gebruiken in plaats van 9,4 l (zoals nu), dan bespaart dit een schijfje koolstof.

2. Lager auto-gebruik: we kunnen een schijfje besparen als de auto’s in 2055 gemiddeld geen 16.000, maar 8.000 km per jaar rijden, uitgaande van twee miljard auto’s die net zo efficiënt zijn als nu.

Beide opties besparen meer dan een schijfje als het aantal auto’s dat in 2055 in gebruik is lager is dan voorspeld. Het aantal benodigde auto’s kan bijvoorbeeld omlaag als er meer gebruik wordt gemaakt van telecommunicatie (zoals web conferencing en thuiswerken) en het openbaar vervoer.

3. Efficiëntere gebouwen: er kan veel bespaard worden. Het vervangen van alle gloeilampen in de wereld door fluorescentielampen levert bijvoorbeeld een kwart schijfje op. Nog grotere besparingen zijn mogelijk op het gebied van verwarming en koeling. Om een heel schijfje te besparen moeten we de koolstofemissie van gebouwen met 25% omlaag brengen.

4. Efficiëntere energiecentrales: centrales die werken op kolen hebben een efficiency van 32% en zijn verantwoordelijk voor 25% van alle koolstofemissie. Het verhogen van de efficiency tot 60%, b.v. door het gebruik van brandstofcellen of betere turbines, zou een besparing van een half schijfje opleveren als de hoeveelheid op kolen gebaseerde elektriciteit gelijk blijft.

5. Decarbonisatie van elektriciteit en brandstof: de koolstofemissie van aardgascentrales is bijvoorbeeld maar de helft van die van kolencentrales. Een schijfje kan bespaard worden als 1400 GW die nu uit kolen komt in 2055 uit aardgas gehaald wordt.
6. Een groter gebruik van hernieuwbare, niet-fossiele energiebronnen, zoals kernsplijting, windenergie, fotovoltaïsche cellen en biobrandstoffen.

• Voor een windenergie-schijfje is een windpark ter grootte van Duitsland nodig.

• Voor een fotovoltaïsch schijfje is een park van fotovoltaïsche cellen nodig met een oppervlak van ongeveer 12 keer de metropool Londen, Verenigd Koninkrijk.

• Voor een schijfje van eerste-generatie biobrandstoffen moeten we biobrandstoffen over een gebied ter grootte van India planten.

Al deze opties zijn gebaseerd op hedendaagse technologieën en sommige kunnen dus misschien nog grotere besparingen opleveren als de technologie verbetert. Er zijn ook conservatieve mogelijkheden om schijfjes te besparen, waarvoor geen moderne technologie nodig is:

7. Ontbossing: eliminatie van het volledig rooien van primaire tropishce bossen over de komende 50 jaar levert een half schijfje op. Nog een half schijfje kan verdiend worden als over de komende 50 jaar 250 miljoen hectare aan tropisch land 400 miljoen hectare gematigd land herbebost wordt (momenteel beslaan tropische en gematigde bossen respectievelijk 1500 en 700 mijoen hectare).
8. Bodembeheer: het omzetten van bos of natuurlijk grasland in landbouwgrond verarmd de bodem door jaarlijkse grondbewerking. Dit versnelt de decompositie van opgeslagen koolstof en brengt deze terug in de atmosfeer. Men denkt dat op deze manier 55 GtC (2 schijfjes) aan koolstof in de atmoseer is gebracht. Momenteel wordt op slechts 110 miljoen van in totaal 1600 miljoen hectare landbouwgrond conservatieve grondbewerking toegepast, waarbij de bodem niet verarmt. Voorbeelden van conservatieve grondbewerking omvatten erosie-beheersing, het aanplanten van gewassen om het land vruchtbaarder te maken en het boren van zaden zonder te ploegen. Als alle landbouwgrond conservatief bebouwd wordt, kunnen we een half tot een heel schijfje besparen.

Meer vegetarianisme en daardoor een lager niveau van vleesindustrie reduceert ook de emissie van koolstof (en methaan).