Het verminderen van het totale brandstofverbruik is mogelijk niet de optimale strategie om de gezondheidsimpact van de luchtvaart te beperken. En een vlucht van Amsterdam naar Rome draagt, verrassenderwijs, bij aan vroegtijdig overlijden in Azië. Dr. Irene Dedoussi modelleert de wereldwijde gezondheidsrisico’s van luchtvervuiling veroorzaakt door luchtvaartemissies. Haar onderzoek biedt vliegtuigontwerpers en beleidsmakers handvatten voor het afwegen van verschillende strategieën om de luchtvaart duurzamer te maken. 

Tijdens haar studie vond Irene Dedoussi vloeistofmechanica zo elegant dat ze besloot om af te studeren in luchtvaarttechniek in plaats van civiele techniek. Daarna volgde een stage bij het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, waarin ze onderzoek deed naar vliegtuiggeluid. ‘Ik verwachtte dat mijn focus zou liggen op de akoestiek van de motoren, maar tijdens de landing produceert het landingsgestel het meeste geluid,’ zegt ze. ‘Ik vond dat zowel vreemd als interessant. Het maakte me nieuwsgierig naar de andere milieuaspecten van de luchtvaart, en naar hoe deze het beste aangepakt kunnen worden.’ Nu richt ze, als tenure track assistent professor binnen de Aircraft Noise and Climate Effects-sectie haar eigen groep op voor onderzoek naar emissies en luchtkwaliteit. ‘De TU Delft is voor mij de ideale plek om dit onderzoek te doen omdat het een van de weinige instituten ter wereld is die naar alle milieuaspecten van de luchtvaart kijkt,’ zegt ze. ‘Om duurzaamheid te bereiken, moeten we geluidsoverlast, luchtkwaliteit en klimaateffecten niet los van elkaar zien. Er zijn wezenlijke afwegingen te maken tussen deze milieueffecten.’

Toekomstige atmosferische omstandigheden moeten een rol spelen bij de huidige keuzes in technologie en beleidsmaatregelen voor de luchtvaart.

Van kerosine naar gezondheidseffecten

Bij het verbranden van kerosine komt niet alleen CO2 vrij – een belangrijk broeikasgas – maar ook andere stoffen, waaronder stikstofoxides (NOx). Chemische interacties tussen deze stikstofoxides en de atmosfeer leiden tot de vorming van fijnstof en ozon. Deze zijn beiden schadelijk voor de gezondheid van de mens. Ze kunnen bijvoorbeeld luchtwegaandoeningen veroorzaken die in het uiterste geval tot vroegtijdig overlijden kunnen leiden. ‘Er is geen een-op-een-relatie tussen brandstofverbruik en deze gezondheidseffecten,’ zegt Dedoussi. ‘Als je bijvoorbeeld sneller vliegt en daarbij twee keer zoveel brandstof verbruikt, dan kan dat de hoeveelheid uitgestoten stikstofoxides meer dan verdubbelen.’ Daarnaast zijn ook de chemische reacties in de atmosfeer niet-lineair. Andere sectoren, zoals het wegtransport en de zware industrie, beïnvloeden de chemische samenstelling van de atmosfeer en daarmee hoe snel en effectief de stikstofoxides worden omgezet in fijnstof en ozon. En de stap van luchtkwaliteit naar gezondheidseffecten is helemaal ingewikkeld. Het verdubbelen of halveren van de emissies betekent dus niet dat de gezondheidseffecten twee keer zo groot of twee keer zo klein zullen zijn. Dedoussi: ‘We moeten al deze afhankelijkheden zo goed mogelijk modelleren en de daaruit voortvloeiende onzekerheden zo klein mogelijk houden.’

Lokale emissies, wereldwijde gevolgen

De luchtvaart is van nature een sector die internationaal opereert. Er zijn dan ook wereldomspannende simulaties nodig om de gezondheidsimpact van de luchtvaart in te schatten. Naast alle bovengenoemde effecten neemt Dedoussi in haar simulaties ook de (wereldwijde) atmosferische circulatiepatronen mee. Dit heeft tot inzichten geleid die soms nogal verrassend zijn. ‘De gezondheidsimpact van stikstofoxides hangt af van waar in de atmosfeer deze zijn uitgestoten,’ zegt Dedoussi. ‘Vliegtuigen zijn geoptimaliseerd om snel en op grote hoogte te vliegen, met economische redenen als grootste drijfveer. Dit zou misschien anders zijn als de milieueffecten volledig worden meegewogen.’ Daarnaast heeft het verbranden van kerosine boven Europa een vijftig procent hogere wereldwijde impact op de gezondheid dan het verbranden van eenzelfde hoeveelheid kerosine boven Noord-Amerika of Azië. ‘Vanuit een mondiaal perspectief, waarbij we aan elk mens evenveel gewicht toekennen, zouden we eerst de duurzaamheid van de luchtvaart in Europa moeten verbeteren,’ zegt Dedoussi. ‘Maar dankzij de atmosferische circulatiepatronen zie je dan de grootste gezondheidswinst in Azië. Om de luchtkwaliteit in Europa te verbeteren, moeten we ook naar luchtvaart buiten Europa kijken.’

Gezonde beleidsvorming

Voordat Dedoussi bij de TU Delft aan de slag ging, behaalde ze haar doctoraat aan het Massachusetts Institute of Technology. Tijdens haar promotie onderzocht ze de impact van verbrandingsgassen op de atmosfeer – zowel uitgestoten op de grond als hoog in de lucht. Ze raakte toen ook geïnteresseerd in de overlap met beleidsvorming. ‘Het werd mij al snel duidelijk dat beleidsmakers een hele moeilijke taak hebben,’ zegt ze. ‘We moeten ze niet ook nog eens belasten met atmosferische niet-lineariteiten, met de details van de onderliggende fysica. Als wetenschappers is het onze taak om hen de tools te geven waarmee ze makkelijk uit de voeten kunnen. Dat kan dus niet een algoritme zijn dat wekenlang op een supercomputer moet draaien. Het moet zo eenvoudig zijn als een Excel-spreadsheet.’ Natuurlijk proberen Dedoussi en haar collega’s hun simulaties te versnellen, maar wat hun aanpak uniek maakt is dat ze met hun experimenten kijken naar hoe (kleine) veranderingen in de emissies de wereldwijde gezondheid beïnvloeden. De gezondheidsimpact van verschillende beleidsmaatregels en technologie – een andere motor, een flying-V ontwerp – kan vervolgens geschaald worden evenredig aan de mate waarin deze de emissies beïnvloeden. ‘Het is waarschijnlijk naïef te denken dat we de gezondheidsimpact van vliegen volledig terug zullen zien in de ticketprijs of nieuwe vliegtuigontwerpen,’ zegt Dedoussi. ‘Maar het kan nu ten minste wel een rol spelen in de kosten-baten analyses.’ Voor haar onderzoek naar de atmosferische impact van verbrandingsgassen werd Dedoussi recent erkent als een Europese Forbes 30 under 30 in de categorie Wetenschap en Gezondheid.

Een blik op de toekomst

Kort na haar verhuizing naar Nederland raakte Dedoussi betrokken bij de enigszins uniek-Nederlandse discussies omtrent de neerslag van stikstof, waarbij ze zelfs een nationale adviescommissie adviseerde. ‘Op dit moment wordt dit in de luchtvaart niet volledig meegenomen,’ zegt ze. ‘Vooral van de emissies op grote hoogte is onbekend of deze hieraan bijdraagt.’ Ze is zich er ook van bewust dat de gezondheids- en stikstofeffecten van de luchtvaart in de toekomst anders kunnen zijn. Ze heeft daarom recent een VENI-subsidie aangevraagd, en toegekend gekregen. ‘In de toekomst kan de wereldwijde gemiddelde temperatuur hoger liggen,’ zegt ze. ‘Ook kan het ammoniakgehalte in de atmosfeer anders zijn. Dit beïnvloedt de chemische reacties waarmee stikstofoxide wordt omgezet in fijnstof en ozon. Ik wil deze effecten modelleren zodat toekomstige atmosferische omstandigheden een rol kunnen spelen bij de huidige keuzes voor technologie en beleidsmaatregelen.’ Wat dat betreft hebben de reisbeperkingen door COVID-19 tot een unieke onderzoeksmogelijkheid geleid. ‘De data die we nu verzamelen is heel waardevol voor ons begrip van hoe de atmosfeer op de emissie van verbrandingsgassen reageert, en van de bijdrage van de luchtvaart aan de samenstelling van de atmosfeer,’ zegt ze. ‘Maar de uitstoot van andere sectoren, zoals het wegtransport, is ook flink afgenomen. Ook hier geldt dat we de luchtvaart niet los kunnen zien van andere sectoren.’

De TU Delft is voor mij de ideale plek om dit onderzoek te doen omdat het een van de weinige instituten ter wereld is die naar alle milieuaspecten van de luchtvaart kijkt.

― Irene Dedoussi
/* */