Het (versterkte) broeikaseffect

Wat is het (versterkte) broeikaseffect?

Zonder het broeikaseffect zouden er geen mensen op aarde kunnen leven. Het zou er dan namelijk veel te koud zijn. Zonder het broeikaseffect zou het er gemiddeld – 18oC zijn terwijl dat nu 15oC is.

De werking van het broeikaseffect is als volgt: de zon beschijnt de aarde, dit zorgt niet alleen voor licht maar ook voor energie. Deze energie wordt omgezet in warmte. Een deel van deze warmte blijft binnen de atmosfeer en een deel word teruggekaatst de ruimte in. Niet alle teruggekaatste warmte verdwijnt, een deel word tegengehouden door broeikasgassen. Deze gassen zijn voornamelijk waterdamp, koolstofdioxide, methaan en stikstofoxiden. In principe geeft dit geen problemen, want hierdoor ontstaat er een leefbaar klimaat.
Fig. 1.1 schematische weergave broeikaseffect.

Wat echter wel een probleem is, is het versterkte broeikaseffect. Door toedoen van de mens worden de hoeveel-heden broeikasgassen in de atmosfeer steeds meer verhoogd. Deze gassen worden onder andere uitgestoten door fabrieken en auto’s.

Fig. 1.2 uitstoot broeikasgassen

De hogere concentratie broeikasgassen zorgt ervoor dat er een steeds grotere hoeveelheid warmte in de aardse atmosfeer blijft hangen. Hierdoor stijgt de gemiddelde temperatuur op aarde.


Wat versterkt het broeikaseffect?

De belangrijkste oorzaak van het versterken van het broeikaseffect is de toename van CO2 in de atmosfeer. CO2 komt in de atmosfeer wanneer iets verbrandt waar het element koolstof in aanwezig is. Naast het feit dat er bij de verbranding CO2 in de atmosfeer komt, komt er ook warmte vrij bij dit proces. Deze warmte kan voor een gedeelte niet uit de atmosfeer komen, omdat deze wordt tegen gehouden door de deken van broeikasgassen om de aarde. Hetzelfde gebeurt bij de straling van de zon; deze heeft geen moeite om de aarde te bereiken, maar komt vaak niet naar het heelal doordat hij wordt tegengehouden door de deken van broeikasgassen.

Figuur 1. In en uitstraling

Daarnaast zijn ook andere gassen verantwoordelijk voor dit proces. Voorbeelden hiervan zijn methaangas (afkomstig uit de magen van herkauwers en moerasgas) en een verzameling fluorverbindingen (te vinden in koel-vloeistoffen, schoonmaakmiddelen, brandblussers en piepschuim)

Precies het omgekeerde van het proces van verbranding is fotosynthese (foto = licht; synthese = aanmaak). Planten (en algen) gebruiken zonlicht als energiebron om water en CO2 om te zetten in koolhydraten en zuurstof. De planten nemen het water op met hun wortels. De CO2 en zuurstof worden in het blad met de lucht uitgewisseld. De koolhydraten worden als bouwstenen in de cellen van de plant gebruikt. Als de plant wordt gegeten door mensen of dieren, dan komt bij de verbranding de opgeslagen CO2 weer vrij. Deze wordt uitgeademd en de kringloop is rond.

Hoe meer planten en bomen er zijn, hoe minder CO2 er in de atmosfeer zit. Door de verwarming van huizen, de industrie en het rijden met auto\'s wordt de deken van broeikasgassen steeds dikker. Hierdoor kan er minder warmte het heelal in ontsnappen en neemt de opwarming van de aarde dus toe. Als wij steeds minder bomen en planten overhouden door overbevolking, veeteelt en ontbossing, komt er steeds meer CO2 in de atmosfeer en wordt er minder CO2 omgezet in zuurstof.

Een laatste oorzaak van het versterkte broeikaseffect is de uitstoot van fijn stof, waaronder roetdeeltjes. Deze overblijfselen van verbranding blijven in de atmosfeer hangen en beperken de uitstraling.


Welke problemen geeft het broeikaseffect?

Wat zijn de gevolgen van klimaatverandering op mondiale schaal?
De gevolgen van de klimaatverandering door het broeikaseffect zijn op mondiale schaal goed merkbaar. Gletsjers smelten, koraalriffen sterven af door het stijgende zeewaterpeil en de kusten moeten steeds beter beschermd worden. Daarnaast staat ook de gezondheid van de mens op het spel. Er vallen ieder jaar meer doden door het toenemende aantal hittegolven (en bosbranden). Ook krijgen (sub-)tropische ziekten steeds betere omstandigheden om zich te verspreiden.

Het is moeilijk om de exacte gevolgen te kunnen voorspellen. Men weet dat het op sommige plaatsen nog droger en warmer zal worden, terwijl het op sommige plaatsen juist kouder en/of natter wordt. Ontwikkelings-landen en de laaggelegen tropische gebieden zullen het zwaarst getroffen worden.

Je moet je voorstellen dat een temperatuurstijging van 2 tot 4 graden Celsius negatieve effecten heeft op de biodiversiteit. Sommige dier- en plantensoorten kunnen zich niet goed aanpassen aan de nieuwe omstandigheden. Daarnaast zal de landbouwproductie achteruit gaan door de te droge, of juist te natte seizoenen.

Wat merkt Nederland van de klimaatverandering?
In Nederland zullen de gevolgen van de klimaatverandering ook zeer goed merkbaar zijn. We zullen te maken krijgen met zachtere winters en warmere zomers. De regenbuien die in Nederland plaatsvinden zullen steeds extremere vormen aannemen. Daarnaast wordt Nederland direct bedreigd door een stijgende zeespiegel.

De kans dat rivieren uit hun oevers treden en de dijken het water niet meer aan kunnen wordt groter. Dat er een tweede watersnoodramp komt, is steeds waarschijnlijker. Er wordt gesproken over ‘het water de ruimte geven’. Nederland is al dicht bevolkt, dus dan zal er zeker ruimtegebrek ontstaan.

Als de zeespiegel stijgt, betekend het ook dat in de gebieden langs de kust het grondwater zouter wordt. Niet alle gewassen en inheemse soorten kunnen hier meer groeien. We spreken dan van verzilting van de landbouwgrond.


Welke maatregelen kunnen getroffen worden om het versterkte broeikaseffect te verminderen?

Er zijn verschillende manieren om het versterkte broeikaseffect terug te dringen. Enkele manieren staan hieronder kort beschreven:
• De uitstoot van broeikasgassen moet minder, we hebben dus andere energie bronnen nodig.
• Er moet minder houtkap plaats vinden en de bossen moeten weer worden aangeplant.
• Synthestische bomen
• Een groot zonnescherm tussen de aarde en de zon in plaatsen die een deel van het zonlicht weerkaatst.
• Een zwavelscherm om zonnestralen tegen te houden.
• Een vloot van wolkenmakers.
• Het gebruik van fytoplankton. Deze plankton slaat CO2 op en zorgt dat deze niet vrij komt, net zoals dode planten resten die in fossiele brandstoffen zijn veranderd.

Alle manieren worden hierna uitgebreider behandeld.

De uitstoot verminderen
Een van de manieren om het versterkte broeikaseffect terug te dringen is door te zorgen voor een lagere hoeveelheid vervuilende uitstoot. Mensen en bedrijven hebben energie nodig voor bijvoorbeeld hun auto en huishoudelijke apparaten.

Deze energie werd vroeger opgewekt op een zeer milieu-onvriendelijke manier. Er was hierdoor een zeer grote uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer. Gelukkig is er in het heden al minder uitstoot maar, deze is er echter nog steeds!

In het jaar 1997 is het verdrag van Kyoto geïntroduceerd in de wereld. Landen met veel industrie maakten de afspraak om de uitstoot van de broeikasgassen te verminderen. De grootste vervuilers deden echter niet mee met deze overeenkomst. De Verenigde Staten weigerden het verdrag te ondertekenen, omdat President Bush bang was dat de economie zou verminderen als hij dit wel ondertekende. Hierdoor haakte Australië ook af.

Met het alleen tegengaan van CO2-uitstoot zijn we er nog niet helemaal, er zijn meerdere schadelijke stoffen in de atmosfeer.

Om het versterkte broeikaseffect te verminderen zullen de mensen hun energievoorziening anders moeten aanpakken. Een manier om dit te doen is met behulp van duurzame energie. Dit wordt ook wel groene stroom genoemd.

Groene stroom wordt opgewekt door onuitputbare bronnen, zoals zonlicht, de wind en het stromen van water.
Energie die op deze manier wordt opgewekt levert verder geen schadelijke uitstoot die het broeikaseffect versterken.

Andere alternatieve energie kan worden opgewekt door middel van kernreacties. Het opwekken van kernenergie versterkt het broeikaseffect niet, het is echter wel heel erg slecht voor het milieu. Het afval van kernenergie moet vele jaren worden opgeslagen. Dit komt doordat het nucleair (radioactief) afval is. Greenpeace en andere milieu organisaties zijn tegen het gebruik van kernproeven,

Met behulp van alternatieve energie wordt niet het versterkte broeikaseffect verminderd, maar het in mindere mate toenemen. Er moet dus een manier gevonden worden om de broeikasgassen uit de lucht te halen en deze ergens op te slaan. Dit kan door middel van het aanplanten van bomen en fytoplankton.

Minder houtkap en aanplanten van bomen
Het broeikaseffect wordt ook versterkt doordat er veel bomen gekapt worden. Vooral in Zuid-Amerika wordt het regenwoud op grote schaal gekapt. Dit wordt gedaan om plaats te maken voor landbouwgrond en om de gekapte bomen te verkopen.

Bomen gebruiken onder andere CO2 om te groeien. Als er minder bomen zijn, zullen zijn ook minder Co2 uit de atmosfeer halen. Daarbij komt er tijdens het kappen van bomen weer CO2 in de lucht doordat takken, bladeren en boomstammen langzaam wegrotten.

Doordat de temperatuur op aarde gestegen is, zijn er meer bosbranden. Door deze branden gaan er grote stukken bos verloren. Hierdoor komt er meer CO2 in de lucht en kunnen deze bomen dit niet meer consumeren. Het broeikaseffect versterkt zichzelf dus op deze manier.

Wat een oplossing voor de afname van het aantal bomen zou kunnen zijn, is zorgen voor minder houtkap. Er worden iedere dag nog veel bomen illegaal gekapt.

FSC is organisatie die zorgt voor duurzame houtkap. Hout met het FSC-keurmerk erop kan dus veilig worden gekocht. Als dit logo niet op hout aanwezig is, kan dit wijzen op illegale houtkap. Dat moet met worden tegengegaan zodat de atmosfeer zich kan herstellen van de schadelijke stoffen.
Wat mensen zelf kunnen doen, is meer bomen aanplanten in hun tuin en alleen hout met het FSC-keurmerk kopen.

Milieuorganisaties vechten onder andere tegen het vele gebruik van energie. Gelukkig zijn er organisaties als deze. Ze maken mensen bewust van het versterkte broeikaseffect en het gebruik van veel energie. Er moet dus niet alleen een duurzame oplossing komen, al het energiegebruik moet worden teruggedrongen. Mensen die bewust zijn van het probleem, zijn eerder geneigd juist te handelen. Dit zorgt ook voor een afname van energiegebruik.

Mensen stoken hun huizen minder warm en zijn tegen het kappen van bomen. De regering verbiedt het gebruik van spaarlampen van 100W en meer, dit helpt ook het energie gebruik tegen te gaan.

Kunstmatige bomen
Een onderzoeker uit Amerika denkt door middel van kunstmatige bomen CO2 uit de lucht te kunnen halen. Dit zijn machines die de functie van natuurlijke bomen nabootst. Langs de kunstbladeren van de kunstmatige boom stroomt lucht.

Deze lucht wordt langs een oplossing van water met Natriumhydroxide (NaOH) ook wel natriumloog of loog genoemd. De CO2 uit de lucht reageert met het natriumloog en samen vormen zij een nieuwe stof: natriumcarbonaat (NaCO3)

Dat geeft deze reactievergelijking:
2 NaOH + CO2 + H2O → CO32- + 2Na+ + H2O
waarbij de H2O aan beide kanten weggestreept kan worden

Het voordeel van deze bomen is dat ze minder oppervlakte innemen dan normale bomen. Normale bomen hebben hun bladeren zo wijd mogelijk verspreid staan om zoveel mogelijk fotosynthese plaats te laten vinden. Bij kunstmatige bomen kunnen de “takken” dicht bij de stam zitten.

Een groot nadeel aan deze methode is dat deze bomen niet gebruikt kunnen worden door hun omgeving. Bij normale bomen dienen de bladeren als bescherming en voedsel voor veel insecten. Deze insecten vormen dan weer voedsel voor ander organismen. Hierdoor kan er een heel ecosysteem niet meer gebruikt worden.

Het voordeel van dit systeem is dat er veel CO2 uit de lucht gehaald kan worden. Daarnaast kunnen deze kunstmatige bomen staan op plekken waar er weinig ecosystemen afhankelijk van ze zijn. Denk bijvoorbeeld aan de woestijn of op plaatsen waar normaal geen bomen groeien (boven een bepaalde hoogte op een berg bijvoorbeeld). Dit zou wel het landschap kunnen verpesten.

Er is zelfs al een oplossing voor het natriumcarbonaat dat wordt gevormd bij de reactie. Het opgevangen natriumcarbonaat kan in de open gaten worden gestopt die ontstaan bij het boren naar olie.

Volgens de schattingen van deze professor, zou elke kunstmatige boom 90,000 ton koolstofdioxide per jaar uit de lucht kunnen halen. Dit staat gelijk aan de emissies van 20,000 auto\'s.


Wolken creëren
Dit is niet echt een oplossing voor het versterkte broeikas-effect, maar meer een oplossing voor het gevolg hiervan. Het zorgt dat de temperatuur lager wordt op aarde.

Een wetenschapper (naam onbekend) kwam erachter dat wolken een weerkaatsend effect hebben op inkomend licht. Hij ging op zoek naar een manier om meer wolken te maken die het inkomend zonlicht terugkaatsen. Hierdoor daalt de gemiddelde temperatuur op aarde. Dit compenseert de toegenomen hoeveelheid CO2 die door het verbranden van fossiele brandstoffen in de lucht is gekomen.

De wolken worden gecreëerd op afstand bestuurbare boten. Deze boten hebben ongeveer 50 kubieke meter water per seconde nodig. Ze pompen constant zeer kleine waterdeeltjes de lucht in. De boten zelf werken op windenergie en stoten dus geen broeikasgassen uit.

Deze machine wordt gecontroleerd door satellieten. Mocht er zich een speciale situatie voordoen, dan kunnen de wolkmachines worden uitgezet. De professor verwacht dat de situatie dan binnen enkele dagen weer normaal is.

Dit systeem zou ook gebruikt kunnen worden voor het beschermen van koraalriffen. Deze sterven af doordat de temperatuur van het water te hoog is geworden. Dit geldt ook voor de ijskappen.

Zwavelscherm
Deze oplossing werkt bijna hetzelfde als het creëren van wolken. Bij het zwavelscherm wordt er dan in plaats van wolken met zwaveldeeltjes gewerkt. Het idee is ontstaan naar aanleiding van een grote vulkaanuitbarsting die plaats vond in 1991 in Azië.

Door de grote hoeveelheid zwaveldeeltjes die in de lucht geschoten werd, was de gemiddelde temperatuur op aarde 0.6°C graden lager. Dit effect werd versterkt doordat de vulkaan op de evenaar staat. De zwaveldeeltjes verspreidden zich langzaam over de hele wereld.

Een vulkaanuitbarsting kan niet worden veroorzaakt door mensen, dit zou ook teveel risico’s met zich meebrengen. Daarom wil de Nederlandse onderzoeker, raketten de lucht in schieten die zwavel loslaat in de atmosfeer.

Deze oplossing is zeer milieu onvriendelijk. Zwavel kan zure regen veroorzaken. Dan wordt het reeds versterkte broeikaseffect juist nog meer versterkt en niet verminderd.

Zonnescherm
In plaats van elk individu tegen de zon beschermen, beschermen we de hele aarde tegen de zon. Hoe? Door middel van een gigantisch scherm in de ruimte.

Dit scherm bestaat uit 16 triljoen (16x10^18) glasscherven. Dit moet het broeikaseffect tegengaan. Het is de bedoeling dat dit scherm 2% van de zonnestralen blokkeert. Uit berekeningen blijkt dat het scherm dan 100.000 km breed zou moeten zijn. Het scherm zou op 1.5 miljoen km afstand van de aarde moeten worden geplaatst.

Deze wetenschapper is van plan het scherm in een groot aantal kleinere schermen de ruimte in te schieten. Om deze glasscherven de ruimte in te krijgen heeft deze weten-schapper een speciale lanceerinstallatie nodig die de scherven de ruimte in schiet. Deze baan is 2 km lang. Hierin bevinden zich speciale elektronenrollen. Deze geven elke een elektrische schok waardoor de raket steeds sneller gaat. De schermen wegen maar 1 gram per stuk. Deze komen in een speciale baan terecht waar ze de aarde dan tegen de zon blijven beschermen.

Dit project zou 4 triljoen dollar (1018) kosten en 30 jaar duren om uit te voeren.

Waarom is er nog geen (duurzame) oplossing?

Hoewel de meeste wetenschappers niet twijfelen over het probleem dat er een versterkt broeikaseffect is, is de oorzaak van dit probleem nog niet helemaal bekend. Er zijn nog steeds twijfels over wat het broeikaseffect nou eigenlijk veroorzaakt.

Er zijn wel maatregelen om de gevolgen van het versterkte broeikaseffect te verminderen. Maar om een oplossing te vinden, moet de oorzaak aangepakt worden.

Verder geldt dit probleem voor de hele wereld, de hele wereld is dus samen verantwoordelijk voor een oplossing. Niet elk land draagt evenveel bij aan de uitstoot van broeikasgassen. Dit maakt het moeilijk om een oplossing te vinden waar iedereen achter staat. Cultuurverschillen en budgetverschillen maken dit ook moeilijker.

Niet elk land heeft een groot budget beschikbaar voor milieuzaken. De oplossingen die eerder genoemd zijn, zijn elk wel oplossingen die verschrikkelijk veel geld kosten.