Kunnen we wolken aanpassen om de opwarming van de aarde tegen te gaan? Wolkenexpert Herman Russchenberg onderzoekt dit idee om in te grijpen in ons klimaat en hoopt dat het altijd theorie blijft. Hij vindt het als wetenschappelijk directeur van het Climate Action Programma van de TU Delft cruciaal eerst de nadruk te leggen op manieren om onze uitstoot naar nul te brengen en ons aan te passen aan een veranderend klimaat. Maar met de investering van 22 miljoen euro van de TU Delft is er gelukkig wel ruimte voor het ontwikkelen van ingrijpende noodhulpmiddelen. “Climate engineering is als een brandweerauto. Je hoopt er nooit één nodig te hebben, maar hij moet wel degelijk in de buurt staan.”

Het meest recente IPCC-rapport onderstreepte het weer: klimaatverandering is dé grote uitdaging van deze tijd. De wetenschap speelt een belangrijk rol bij het tegengaan van de opwarming van de aarde. Het Climate Action Programma van de TU Delft moet die strijd een extra impuls geven met onderzoek naar oorzaken, gevolgen en mogelijke oplossingen. “We moeten beter inzicht krijgen in hoe en waardoor het klimaat verandert en wat de effecten daarvan zijn”, legt Russchenberg uit. “Daarnaast zoeken we naar manieren en technieken om opwarming van aarde tegen te gaan, klimaatmitigatie. Verder richten we ons op adaptatie – het aanpassen aan een veranderend klimaat – en ten vierde onderzoeken we de rol van politiek en maatschappij bij klimaatmaatregelen.”

Sleutelen aan het klimaat

Het onderwerp Climate engineering (zie kader) zit in het programma verweven en is volgens Russchenberg relatief nieuw in het klimaatdebat. “Technologieën om het klimaat te beïnvloeden bestaan al even, maar zaten lange tijd in de taboesfeer. Met name bij de politiek heerst angst dat met het inzetten van technologie het gevoel van noodzaak afneemt om onze CO₂-uitstoot te verminderen. Daarnaast kleven aan zulke massale ingrepen veel onzekerheden, met name over de gevolgen op lange termijn. Met aandacht voor climate engineering hopen we het gesprek tussen wetenschap, politiek, beleidsmakers, bedrijfsleven en burgers te bevorderen.”

Climate engineering 

Climate engineering is het ingrijpen in de natuurlijke systemen van de aarde, met als doel klimaatverandering, en meer specifiek de opwarming van de aarde tegen te gaan. Climate engineering is te verdelen in twee categorieën: solar radiation management (SRM) en carbon dioxide removal (CDR) technologieën  in het Nederlands respectievelijk zonnestralingsbeheer en CO₂-afvang- en opslag. Bij SRM wordt zonlicht voor een deel weerkaatst of gefilterd om zo de temperatuur op aarde te verlagen. Bij CDR gaat het om methoden om CO₂ uit de atmosfeer te verwijderen en op te slaan, bijvoorbeeld in lege gasvelden onder de zeebodem. 

Noodhulpmiddel

Kennis vormt daarbij de basis, vervolgt Russchenberg. “We moeten onderzoeken wat wel en niet werkt, wat de effecten en risico’s zijn van ingrijpen in het klimaat en hoe we die zoveel mogelijk kunnen beperken.” Belangrijk is dat we climate engineering niet beschouwen als oplossing, maar als hulpmiddel dat we misschien ooit nodig hebben, stelt Russchenberg. “Het primaire beleid moet gericht zijn op mitigatie, het terugbrengen van emissies naar nul. De volgende stap is adaptatie en als we ons daarna geen raad meer weten, moeten we klaarstaan voor climate engineering. De politiek en beleidsmakers moeten goede randvoorwaarden stellen voor mogelijke toepassing. Maar ook aandacht voor de organisatorische en ethische kant is van groot belang. Het is dus zeker meer dan alleen een technologische aangelegenheid.”

Strategische kennis

Een grote uitdaging is om internationaal een goed debat over climate engineering te voeren, zegt Russchenberg. “We kunnen dit niet overlaten aan één land. Misbruik ligt op de loer. Bijvoorbeeld wanneer een land het weer zo te manipuleert dat het zelf profijt heeft, maar andere landen nadelige effecten ondervinden. Het is belangrijk om als Nederland kennis op te bouwen en die buiten de grens te delen. In eerste instantie op Europees niveau, om van daaruit het gesprek aan te gaan met andere grootmachten. Daarmee wordt kennis over climate engineering belangrijke strategische kennis.”

Wolkenonderzoek 

Als hoogleraar Athmospheric Remote Sensing doet Russchenberg voornamelijk onderzoek naar wolken. Wolken zijn een belangrijk onderdeel van ons klimaatsysteem. Ze houden warmte vast en reflecteren zonlicht. Zonder wolken zou het 10 graden warmer zijn op aarde. Het afkoelend vermogen neemt echter af door de toename van CO₂ in de atmosfeer. “En daar zou met behulp van climate engineering een oplossing voor gevonden kunnen worden. Door stofjes, aerosolen, toe te voegen aan een wolk, groeit dat vermogen weer. Rondom aerosolen vindt namelijk druppelvorming plaats. Hoe meer druppels een wolk bevat, hoe meer zonlicht die reflecteert. Het is wel zaak om de juiste aerosolen aan de wolk toe te voegen, dit op de juiste plek uit te voeren en het proces op gang te houden.”

Boven de oceaan

De meest voor de hand liggende locatie om aerosolen de wolken in te spuiten, is boven de oceaan, zegt Russchenberg. Enerzijds omdat de lucht daar schoner is dan boven land. Daarnaast vindt boven oceanen veel wolkvorming plaats en is er water in overvloed om waterdamp van te maken. Zodra zoutkristallen een wolk bereiken, ontstaat daar druppelvorming. Een idee is volgens Russchenberg om onbemande schepen onder wolkendekken door te laten varen om de zoutkristallen de wolken in te blazen. “Belangrijk is wel dat ze op schone energie varen en het pomp- en blaasproces duurzaam verloopt. Anders ben je alsnog de atmosfeer aan het vervuilen.”

Risico’s en gevolgen

Maar de ontwikkeling van zulke schepen is nog lang niet aan de orde, benadrukt Russchenberg. “We zijn nu vooral bezig met onderzoek naar fysische processen in een wolk en de effecten op het klimaat. Een risico kan bijvoorbeeld zijn dat je meer kleine druppels krijgt, waardoor een wolk eerder verdampt. Dan ontstaat juist meer directe zonnestraling en is het effect averechts. Ook kan het wolkendek zich tijdens de druppelvorming zodanig verplaatsen dat de regenverdeling op aarde verandert. Dat heeft weer gevolgen voor de voedsel- en drinkwatervoorziening. Pas als we de processen en gevolgen goed begrijpen, kunnen we vervolgstappen zetten en bepalen of dit thuishoort in de gereedschapskist om klimaatverandering tegen te gaan.” 

Brandweerauto

Tot slot maakt Russchenberg duidelijk geen voorstander te zijn van het inzetten van climate engineering. “Als wetenschapper ben ik erg geïnteresseerd in technologie, maar het toepassen ervan is niet mijn ultieme doel. Dat is namelijk het leefbaar houden van deze wereld. Maar we zijn het wel aan onszelf verplicht om alle opties om klimaatverandering tegen te gaan open te houden. Wanneer we wedden op één paard, gaat het fout. Ik vergelijk climate engineering weleens met brandweerauto’s. Die hoop je ook nooit te hoeven gebruiken. Maar je moet ze wel ontwikkelen en wil ze graag in de buurt hebben als het nodig is.”

Gepubliceerd: september 2021

Over het Climate Action programma

In april 2019 publiceerde de TU Delft haar visie op de noodzaak van ingrijpende klimaatactie. Het Climate Action Programma is een concrete en uitgebreide uitwerking van dit visiedocument, met plannen voor onderzoek, onderwijs, klimaatactie op de Delftse campus, en samenwerking met politiek en bedrijfsleven. Prof.dr.ir. Herman Russchenberg treedt op als voorzitter-wetenschappelijk directeur van het programma.
De onderzoekscomponent van het programma wordt uitgewerkt aan de hand van vier thema’s: Climate Science (met meten en modelleren inzichtelijk maken wat er met het klimaat gebeurt), Climate Change Mitigation (wat kunnen we (nog) doen om klimaatverandering tegen te gaan?), Climate Change Adaptation (wat kunnen we doen om ons aan te passen aan een veranderend klimaat?) en Climate Governance (hoe kunnen we politiek en maatschappij ondersteunen bij het nemen van klimaatmaatregelen).