Onderzoekers: Technologie voor oxidatie van atmosferisch methaan helpt het klimaat niet

Als de atmosfeer zich blijft vullen met broeikasgassen door menselijke activiteiten, zijn er veel voorstellen gedaan om “geo-engineering” oplossingen te ontwikkelen. Dit houdt in dat de atmosfeer op wereldschaal wordt aangepast om de concentraties van koolstof te verminderen of het opwarmende effect ervan te verzwakken.

Een recent voorstel stelt voor om waterstofperoxide in de atmosfeer te brengen, met de bewering dat het zowel methaan (CH4), een uiterst krachtig broeikasgas, zou oxideren als de luchtkwaliteit zou verbeteren. De studie, getiteld “Potentiële Bijeffecten voor de Luchtkwaliteit van het Stoten van H2O2 om Methaanoxidatie te Verbeteren als Klimaatoplossing,” werd op 6 januari gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Science & Technology.

Te mooi om waar te zijn?

Wetenschappers van de Universiteit van Utah, Alfred Mayhew en Jessica Haskins, waren sceptisch en besloten de claims van dit voorstel te testen. Hun resultaten, gepubliceerd op 3 januari, bevestigen hun twijfels en bieden een realiteitscheck voor instanties die dergelijke voorstellen overwegen als een manier om klimaatverandering tegen te gaan.

“Ons onderzoek toonde aan dat de efficiëntie van de voorgestelde technologie vrij laag was, wat betekent dat wijdverbreide adoptie van de technologie vereist zou zijn om enige betekenisvolle impact op atmosferisch CH4 te maken,” zei Mayhew, een postdoctoraal onderzoeker aan het Wilkes Center for Climate Science & Policy van de U. “Onze resultaten geven aan dat als deze technologie op grote schaal wordt aangenomen, we enkele negatieve bijeffecten voor de luchtkwaliteit beginnen te zien, vooral voor de luchtvervuiling door fijnstof in de winter.”

Om de studie uit te voeren, modelleerden de Utah-wetenschappers wat er zou gebeuren als je de technologie van een Canadees bedrijf zou inzetten, dat voorstelt om geaërosoliseerd waterstofperoxide, of H₂O₂, in de atmosfeer te spuiten vanuit 600-meter hoge torens. Deze torens zouden bijna de hoogte bereiken van de hoogste radio torens ter wereld.

“Wanneer dat waterstofperoxide in de aanwezigheid van zonlicht is, zal het een zeer krachtige oxidator maken, de hydroxylradicaal OH,” zei Haskins, een assistent-professor in de atmosfeerwetenschappen. “Dat is een natuurlijke scrubber in de atmosfeer, en het zal helpen om de omzetting van methaan naar CO₂ te versnellen.”

De buitengewone impact van methaan op het klimaat

Hoewel kooldioxide van fossiele brandstoffen veel van de schuld krijgt voor klimaatverandering, is methaan ook een grote bijdrager. Uiteindelijk breekt methaan af in kooldioxide en water. Methaan, of CH4, heeft 76 keer meer opwarmend potentieel dan kooldioxide over een periode van 20 jaar. Methaan blijft slechts 12 jaar in de atmosfeer, maar het gas is verantwoordelijk voor bijna een derde van de stijging in wereldtemperaturen sinds de industriële revolutie, volgens de Internationale Energieagentschap. Anthropogene bronnen, voornamelijk olie-, gas- en kolenbedrijven en stortplaatsen, zijn goed voor 60% van de wereldwijde methaanemissies.

Het kunstmatig versnellen van methaanoxidatie zou klimaatverandering kunnen vertragen, maar dergelijke geo-engineeringprojecten kunnen negatieve milieu-effecten met zich meebrengen, die het laboratorium van Haskins probeert te karakteriseren. Een recent rapport van de Nationale Academie van Wetenschappen concludeerde dat de onbedoelde gevolgen van technologieën voor het verwijderen van atmosferisch methaan waarschijnlijk aanzienlijk zijn, maar slecht begrepen. De studie van Haskins volgt de oproep van het rapport om deze technologieën grondig te onderzoeken, zoals die welke enorme hoeveelheden waterstofperoxide zouden vrijgeven.

“We zouden ons ongeveer 50 jaar kunnen kopen en enkele van de onmiddellijke gevolgen van klimaatverandering kunnen vermijden als we dit zouden doen, maar niemand heeft eerder studies naar bijeffecten uitgevoerd om te zien wat er zou gebeuren,” zei Haskins. “Dit is het allereerste artikel dat enige bijeffecten voor de luchtkwaliteit van dergelijke geo-engineeringoplossingen beoordeelt.”

Potentiële bijeffecten van geo-engineering

Het manipuleren van een systeem zo complex als de aardatmosfeer is inherent gevaarlijk, met mogelijk onvoorziene problemen als gevolg. “Er zijn zoveel feedbackmechanismen die in het klimaat kunnen optreden. Atmosferische chemie is slechts een voorbeeld. Je verandert één ding en denkt dat het dit zal doen, maar het kan in werkelijkheid het tegenovergestelde effect hebben op de ene plek vergeleken met een andere,” zei Haskins. “Je moet echt voorzichtig zijn en dit soort beoordelingen doen. Is dit een verantwoordelijke stap? Wat zal de impact zijn?”

Als voorbeeld verwees Haskins naar de zorgwekkende geschiedenis van door de mens gemaakte gassen, bekend als chloorfluorkoolwaterstoffen (CFC’s), die de beschermende ozonlaag aantasten die de aarde beschermt tegen schadelijke ultraviolette straling. “We begonnen CFC’s in de industrie te gebruiken als drijfgassen en koelmiddelen, en plotseling veroorzaken we het ozongat,” zei ze. “En we hebben 40 jaar lang met de gevolgen daarvan te maken gehad. En het zal waarschijnlijk tot 2060 duren voordat we een volledig opgelost jaar zonder ozongat hebben, dus we moeten voorzichtig zijn met wat we doen.”

Mayhew en Haskins gebruikten een wereldwijd chemisch transportmodel, genaamd GEOS-Chem, om het voorstel te simuleren om waterstofperoxide uit torens vrij te geven. Het doel was om te schatten hoeveel methaan zou worden geoxideerd onder drie verschillende emissiescenario’s, van licht tot extreem. Hun simulatie voorzag het gebruik van 50 torens verspreid over Noord-Amerika. Het middelgrote emissiescenario vereiste dat elke toren 612 gram, of 1,35 pond, per seconde zou spuiten gedurende 10 uur per dag gedurende een jaar.

“Deze voorgestelde oplossing zal gewoon geen betekenisvolle hoeveelheid methaan uit de atmosfeer verwijderen. Het zal de wereldwijde opwarming niet oplossen. We hebben vastgesteld dat 50 torens maximaal 0,01% van de jaarlijkse antropogene methaanemissies zouden kunnen verminderen,” zei Haskins. “Je zou ongeveer 352.000 torens nodig hebben om 50% van het antropogene methaan te verwijderen. Dat is een krankzinnig aantal. En als je 50 torens met hoge emissies zou hebben, zou je nog steeds ongeveer 43.000 nodig hebben.”

In de tussentijd kunnen gebieden met een slechte luchtkwaliteit in de winter veel slechtere fijnstofvervuiling ervaren. “Er is een mogelijkheid dat toekomstig onderzoek zou kunnen aantonen dat de luchtkwaliteitsimpact van het plaatsen van deze torens dicht bij methaanbronnen minimaal is, als ze op bepaalde tijden van het jaar worden geactiveerd en ver van grote bevolkingscentra,” zei Mayhew. “Als dat het geval is, zou deze technologie (of soortgelijke benaderingen) een zeer kleine rol kunnen spelen in de strijd tegen opwarming, maar het is duidelijk uit ons werk dat de bijeffecten voor de luchtkwaliteit als centrale overweging moeten worden geplaatst voor elke voorgestelde implementatie van technologie zoals deze.”