Oplossingen voor de klimaatproblematiek?

Blog 3: Koolstofopslag ondersteunen

Wetenschappers krijgen vaak de vraag wat de oplossing is voor de klimaatproblematiek. Een eenvoudig en panklaar, alomvattend antwoord kan daar echter niet zomaar op gegeven worden. Bovendien is er niet zoiets als ‘één wonderoplossing’. De reden hiervoor is dat de klimaatproblematiek diepgeworteld is in onze maatschappij, en ook de oplossingen een brede visie vragen. In de blogreeks ‘Oplossingen voor de klimaatproblematiek?’ geeft Klimaatlink een overzicht van mogelijke oplossingen, gebaseerd op wetenschappelijke kennis en gevuld met fascinerende inzichten op het gebied van klimaatbeleid, -onderzoek, -investeringen en meer. In zeven blogs maken we duidelijk wat nodig is om de klimaatverandering tegen te gaan.

Deze blog, de derde van een reeks van zeven, is geïnspireerd door Unit 4 van Climate Solutions 101 (Project Drawdown). Het geeft aan waarom het belangrijk is dat (ecosystemen op) het land en (in) de oceanen CO₂ uit de lucht opnemen, en hoe we deze processen beschermen. Climate Solutions 101 is één van ’s werelds eerste grote educatieve inspanningen gericht op grondige informatie omtrent oplossingen voor de klimaatproblematiek. Het is een cursus, gepresenteerd in zes video-units. Klimaatlink heeft zich samen met Project Drawdown geëngageerd om deze films in het Nederlands te ondertitelen, om ze zo optimaal beschikbaar te maken voor onderwijs in Vlaanderen en Nederland.

De eerste en tweede blog van deze blogreeks nog niet gelezen? :

Oplossingen voor de klimaatproblematiek?

Oplossingen voor de klimaatproblematiek?

Natuurlijke opslag van broeikasgassen

Bossen en oceanen nemen ongeveer 41% van de jaarlijkse uitstoot van broeikasgassen opnieuw op uit de atmosfeer. Ze absorberen als het ware een deel van onze uitstoot: zo leveren ze een belangrijke bijdrage in de strijd tegen klimaatverandering. Het overgrote deel van de opname gebeurt in de vorm van CO₂-opname: 56% van onze jaarlijks uitgestoten CO₂ wordt opgenomen door het land en de oceanen. Door deze opname en opslag te onderhouden en te ondersteunen, kunnen we een grote impact hebben op toekomstige klimaatverandering. Belangrijk hierbij is dat deze ecosystemen op hun beurt worden beïnvloed door klimaatverandering (‘terugkoppelingseffecten’, zie ook verder), maar ook door andere menselijke impact zoals ontbossing, toenemende droogte, oceaanverzuring en overbevissing.

Vier belangrijke zaken met betrekking tot natuurlijke koolstofopslag:

• We moeten werk maken van het ondersteunen van deze natuurlijke ‘helpende handen’, en ervoor zorgen dat we hun bijdrage niet verliezen. We kunnen zelfs extra koolstofopslag creëren, door bijvoorbeeld nieuwe bomen te planten en door innovatieve grondbewerking in de landbouw.
• Natuurlijke koolstofopslag is gelimiteerd. Bomen hebben een maximumhoogte. Bodems hebben een bepaalde diepte en kunnen, afhankelijk van de bodemkenmerken, maar een zekere hoeveelheid koolstof voor lange tijd vasthouden. Koralen kunnen niet sneller groeien dan hun metabolisme en levenswijze toelaat.
• Ecosystemen hebben tijd nodig om broeikasgassen op te nemen. Als je vandaag een ton CO₂ uitstoot en bomen plant om die uitstoot te recupereren, dan kan het nog tientallen jaren of zelfs langer duren vooraleer de bomen volledig volgroeid zijn en optimaal koolstof opnemen.
• Natuurlijke koolstofopslag is vaak niet permanent. Het is geen zekerheid. Bossen kunnen opbranden, en bodembewerking kan opgeslagen koolstof weer vrijstellen.

Koolstofopslag op land

Via fotosynthese nemen ecosystemen op het land een kwart van onze broeikasgasuitstoot op. Plantengroei kan zelfs een positief effect ondervinden van de hogere CO₂ concentraties: CO₂-bemesting als het ware. Ze groeien dan sneller en daarbij leggen ze ook meer CO₂ vast, wat helpt in de strijd tegen klimaatverandering. Toch blijkt uit gedetailleerde simulaties, waarin ook effecten als droogte worden meegenomen, dat we eerder afstevenen op een afname van koolstofopslag op het land als gevolg van klimaatverandering. Belangrijke factoren die hierbij een rol spelen zijn de toename van koolstofverlies uit de bodem door de stijging van de temperatuur en massale boomsterfte en bosbranden door de toename van extreem weer zoals langdurige droogte. (Voor meer informatie zie Infokader info 1, 2 en 3).

Gezien er enorme hoeveelheden koolstof opgeslagen zitten in planten en bodem, is het voor de strijd tegen klimaatverandering cruciaal om natuurlijke ecosystemen goed te beschermen. Het tegengaan van ontbossing, vooral van regenwouden, is dan ook een belangrijke prioriteit.   (Voor meer informatie zie Infokader info 4.) Daarnaast kunnen we de koolstofopslag ook uitbreiden: zo kunnen we extra bomen aanplanten en landbouwgronden innovatief beheren waarbij meer koolstof wordt opgenomen  (regeneratieve of herstellende landbouw). De extra koolstofopslag die op deze manier kan verkregen worden, is echter beperkt.

Infokader:

1. Zeng, N. (2016). Greening of the Earth and its drivers. Nature Climate Change, 6(8), 791-795.
2. Peñuelas, J. (2017). Atmospheric deposition, CO₂, and change in the land carbon sink. Scientific Reports, 7(1), 9632.
3. https://globalchangeecology.blog/2019/08/20/landecosystemen-bufferen-klimaatopwarming-ook-in-de-toekomst/
4. https://globalchangeecology.blog/2021/11/23/landbouw-en-biodiversiteit-hoeven-geen-tegenpolen-te-zijn/

Bovendien kunnen ook negatieve emissietechnologieën actief CO₂ uit de atmosfeer halen. Enkele mogelijke technieken gebaseerd op natuurlijke processen worden hieronder beschreven.

• Opslag van bodemkoolstof: bodembedekkers aanplanten na de oogst van een gewas, gewasresten achterlaten op een veld, en niet te diep ploegen, zijn methodes die verhinderen dat koolstof verloren gaat bij landbouw en de koolstofinhoud van de bodem zelfs kunnen verhogen. Extra bodemkoolstof verhoogt bovendien de bodemvruchtbaarheid, het verbetert de waterhuishouding, het verhoogt de bodembiodiversiteit en het vermindert erosie. Net als bij de aanplant van bomen is het nadeel dat de permanentie moeilijk te garanderen is. De koolstofopslag kan snel tenietgedaan worden wanneer bijvoorbeeld een nieuwe landeigenaar beslist om opnieuw diep te gaan ploegen.
• Biochar is een stabiele vorm van koolstof die gevormd wordt bij verbranding van biomassa in een omgeving met een verlaagd zuurstofgehalte (waardoor een pak minder CO₂ ontsnapt). Biomassa op deze manier ‘verkolen’ levert energie op, en maakt de koolstof in de overblijvende ‘biokool’ heel stabiel. Door het aan de bodem toe te voegen, nemen bodemkoolstofgehaltes sterk toe. Biochar houdt niet alleen koolstof voor lange tijd vast in de bodem, maar kan ook de waterhuishouding verbeteren. Vooral in gedegradeerde bodems (bijvoorbeeld in Afrika) kan dit erg nuttig zijn voor de bodem en de gewassen.
• Versnelde verwering van silicaatgesteente. Dit is een geologische vorm van koolstofopslag waarbij CO₂ wordt vastgelegd in gesteente. Dit proces kan versneld worden door het gesteente fijn te vermalen. Zo kan bijvoorbeeld fijngemalen basalt (vulkanisch gesteente) CO₂ vastleggen wanneer het in de toplaag van de bodem gemengd wordt. Een extra voordeel is dat het ook de bodemvruchtbaarheid kan verbeteren. Voorlopig is er nog maar beperkt onderzoek gedaan naar de koolstofopslag door versnelde verwering, waardoor er nog grote onzekerheden zijn over het potentieel van deze techniek. Anderzijds wordt het vermalen silicaatgesteente door sommige boeren (vooral in de tropen) wel al lange tijd als meststof gebruikt, wat toch optimistisch stemt over het potentieel van deze techniek.

Onderstaande vlog geeft hier meer informatie over. Het geeft aan dat deze technieken aanvullend zijn voor het bereiken van een nuluitstoot van broeikasgassen, maar dat ze de afname van onze broeikasgasuitstoot niet kunnen vervangen: https://globalchangeecology.blog/2021/11/29/kunnen-we-klimaatverandering-deels-stoppen-door-co2-terug-uit-de-lucht-te-halen/

Koolstofopslag in oceanen

De combinatie van ecosystemen ontlasten, gronden beschermen en bodems aangepast behandelen, kan een krachtige manier zijn om koolstofopslag op het land te behouden en versterken. In de oceanen is dit anders. Oceanen nemen ongeveer een vijfde van onze jaarlijkse broeikasgasuitstoot op. Dit doen ze op verschillende manieren.

1. De CO₂-oplospomp; CO₂ lost op in water en hoe meer CO₂ er in de atmosfeer zit, hoe meer CO₂ oplost in de oceanen. Als het water echter opwarmt, lost minder CO₂ op dan in koud water. Dus naarmate het klimaat opwarmt, kan deze CO₂-oplospomp verzwakken.
2. De carbonaatpomp; die bestaat uit de levende dieren die CO₂ en calcium uit het zeewater halen om er (kalk)schelpen mee op te bouwen: schaaldieren, oesters, kokkels en mosselen bijvoorbeeld, evenals koralen. Echter, een toename van CO₂ in het zeewater zorgt voor verzuring van het water, waardoor kalk gemakkelijker opnieuw in oplossing komt. Ook de opwarming heeft een effect: koralen verbleken als het water te warm is, waardoor ze afsterven. Beide processen kunnen de carbonaatpompen stevig vertragen.
3. De biologische pomp van planten en algen. Een mooi voorbeeld zijn de grote ‘oceaanbossen’ die bestaan uit kelpwieren (foto 1A), en het microscopisch kleine fytoplankton zoals de prachtige diatomeeën (foto 1B), die via fotosynthese CO₂ uit het water halen (net zoals de planten op het land CO₂ uit de lucht halen). Een deel van de koolstof die ze opnemen, komt uiteindelijk op de oceaanbodem terecht, waar het quasi permanent wordt opgeslagen. Deze biologische pomp is ook belangrijk in de kustmoerassen, zoals schorren en mangroves. De planten, bijvoorbeeld riet of biezen, die hier groeien, nemen heel wat koolstof op. Bovendien groeien hier ook heel wat algen, en wordt een deel van de koolstof die door de algen in zee werd opgenomen, hier bewaard in de sedimenten.

We kunnen ook nieuwe vormen van koolstofopslag toevoegen aan de oceaan. Bijvoorbeeld door het telen van kelp in grote herstellende waterecosystemen. Of we kunnen nieuwe koraalriffen en oesterbanken aanmaken en zeereservaten (waar niet gevist mag worden) uitbreiden.

Koolstofopslag door machines

We zouden geen mensen zijn als we ook niet probeerden om zelf machines te bouwen die koolstof uit de atmosfeer kunnen halen. Hoewel er enkele veelbelovende projecten zijn (bijvoorbeeld https://www.standaard.be/cnt/dmf20210908_98427945), zijn er ook nog heel wat vraagtekens. Wat doen we met de opgenomen CO₂? Bergen we het op in oude gasvelden? Maken we er nieuwe materialen mee? Dit alles staat nog in zijn kinderschoenen. Bovendien vereisen deze technieken zelf nog heel veel energie, en zijn ze nog veel te duur terwijl de financiële return minimaal is. Daarom is dit momenteel nog heel hard een ‘werk-in-opbouw’. Wat niet wegneemt dat ze in de toekomst nog een belangrijke rol kunnen spelen.

Volgende blog…

Blog 4 gaat over de energietransitie die nodig is om de oplossingen van de klimaatproblematiek te kunnen ondersteunen.