Als gevaarlijke stoffen adviseurs krijgen we regelmatig vragen binnen die indirect met gevaarlijke stoffen te maken hebben. In de rustige zomermaanden daarom eens een behandeling van die witte strepen aan de lucht en gevaarlijke stoffen. Laten we in het kader van de titel van dit artikel eerst eens kijken naar zo’n vraag: of Bio fuel kerosine vervuilender is in de lucht dan gewone kerosine.
Om maar met de deur in huis te vallen. Nee, bio-kerosine (vaak SAF of Sustainable Aviation Fuel genoemd) is in de lucht juist minder vervuilend dan gewone, fossiele kerosine. Hoewel er tijdens de verbranding in de vliegtuigmotor nog steeds stoffen vrijkomen, scoort bio-kerosine op vrijwel alle fronten beter voor het milieu en de luchtkwaliteit dan traditionele kerosine.
De feiten op een rij: Vliegtuigen stoten verschillende stoffen uit. Dit is hoe bio-kerosine presteert ten opzichte van fossiele kerosine:
1. CO₂-uitstoot (Klimaat)
Tijdens de vlucht: Als je puur naar de uitlaat van het vliegtuig kijkt, stoot bio-kerosine nagenoeg evenveel CO₂ uit als gewone kerosine. De hele cyclus (netto): Dit is waar de winst zit. Fossiele kerosine brengt koolstof in de lucht die miljoenen jaren onder de grond opgeslagen zat. Bio-kerosine wordt gemaakt van organisch materiaal (zoals gebruikt frituurvet of plantenresten) dat tijdens de groei al CO₂ uit de lucht heeft opgenomen. Over de hele levenscyclus (van productie tot verbranding) vermindert bio-kerosine de netto CO₂-uitstoot met 70% tot wel 90%.
2. Fijnstof en roet (Lokale luchtkwaliteit)
Bio-kerosine is chemisch gezien veel ‘schoner’ dan fossiele brandstof. Het bevat vrijwel geen aromaten (bepaalde chemische verbindingen in ruwe olie) en zwavel. Dit zorgt voor een reductie van 30% tot 60% in fijnstof- en roetdeeltjes die de motor uitstoot. Dit is met name een groot voordeel voor de luchtkwaliteit rondom vliegvelden en voor de gezondheid van omwonenden en platformmedewerkers.
3. Vliegtuigstrepen (Condenssporen)
Wanneer een vliegtuig op grote hoogte vliegt, ontstaan er vaak witte condensstrepen (contrails). Deze strepen houden warmte vast in de atmosfeer en dragen flink bij aan de opwarming van de aarde. Condensstrepen ontstaan doordat waterdamp uit de motor zich hecht aan roetdeeltjes. Omdat bio-kerosine veel minder roetdeeltjes uitstoot, ontstaan er minder en dunnere condensstrepen. Wetenschappelijk onderzoek (onder andere door NASA en de TU Delft) laat zien dat vliegen op een mengsel met bio-kerosine de opwarmende impact van deze strepen met wel 26% tot 50% kan verminderen.
Belangrijke kanttekening: Hoewel bio-kerosine dus aanzienlijk schoner brandt, is het momenteel nog erg duur en schaars. Luchtvaartmaatschappijen mengen nu vaak nog maar een heel klein percentage (meestal rond de 1% à 2%) bio-kerosine bij de gewone kerosine, al verplichten Europese regels om dit de komende jaren snel op te bouwen.
Maar waarom is de hoeveelheid strepen zo onecenredig dam toegenomen tov 10 jaar geleden?
Dat het idee ontstaat dat de hoeveelheid strepen (condenssporen of contrails) in de lucht de afgelopen tien jaar enorm is toegenomen, klopt helemaal met de werkelijkheid. Dat is geen inbeelding: er zijn de afgelopen tien jaar inderdaad veel meer en hardnekkigere strepen bijgekomen. De verklaring hiervoor is een optelsom van een enorme groei in vliegverkeer, technologische veranderingen aan vliegtuigmotoren en veranderingen in onze atmosfeer.
1. De explosieve groei van het vliegverkeer
De simpelste reden is dat er simpelweg veel meer vliegtuigen in de lucht zijn dan tien jaar geleden.
– Wereldwijd is het aantal passagiersvluchten in de tien jaar voorafgaand aan de coronacrisis (en ook in de jaren van herstel daarna) extreem hard gegroeid.
– In Europa is die groei vooral aangejaagd door budgetmaatschappijen die veel vaker en op meer routes zijn gaan vliegen. Meer vliegtuigen in de lucht betekent simpelweg meer bronnen die waterdamp en roetdeeltjes uitstoten.
2. Moderne vliegtuigmotoren zijn ‘beter’ in strepen maken
Het klinkt tegenstrijdig, maar modernere, zuinigere vliegtuigmotoren veroorzaken juist méér en hardnekkigere condensstrepen dan de oudere, meer vervuilende motoren van vroeger. Dit werkt als volgt: moderne turbofan-motoren halen veel meer energie uit hun brandstof. Hierdoor zijn de uitlaatgassen die de motor verlaten een stuk kouder dan bij oudere motoren. Snellere condensatie: Omdat de uitlaatgassen kouder zijn wanneer ze de ijskoude buitenlucht (op 10 km hoogte is het vaak kouder dan -40 °C) raken, bereikt de luchtmassa sneller het punt van verzadiging. De waterdamp uit de motor condenseert en bevriest daardoor sneller en makkelijker tot ijskristallen. Het resultaat: moderne, stillere en zuinigere vliegtuigen trekken sneller en dikkere strepen dan de vliegtuigen van twintig of dertig jaar geleden.
3. Atmosferische omstandigheden: de strepen blijven langer ‘leven’
Of een streep na tien seconden verdwijnt of urenlang blijft hangen en uitwaaiert tot een brede sluierwolk, hangt volledig af van de luchtvochtigheid en temperatuur op vlieghoogte. Door klimaatverandering warmt de troposfeer (de onderste laag van de atmosfeer) op. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden. Dit vocht stijgt ook op naar de vlieghoogtes. Wanneer een vliegtuig door zo’n vochtige luchtlaag vliegt, lossen de ijskristallen in de streep niet op. Sterker nog: ze trekken het aanwezige vocht uit de omringende lucht aan en groeien. Eén dun streepje kan zo binnen een paar uur veranderen in een brede, kunstmatige sluierwolk (*contrail cirrus*) die soms een groot deel van de hemel bedekt.
4. ‘Snelwegen’ in de lucht
Vliegtuigen vliegen niet kriskras door elkaar, maar volgen strakke, virtuele luchtroutes (de snelwegen van het luchtruim). Omdat het luchtruim steeds drukker is geworden, vliegen er op dezelfde route vaak meerdere vliegtuigen kort achter elkaar op nagenoeg dezelfde hoogte. Wanneer de weersomstandigheden op die specifieke hoogte gunstig zijn voor streepvorming, zorgt deze achter elkaar vliegende ’trein’ van vliegtuigen ervoor dat de strepen zich opstapelen en samensmelten tot één grote grijze of witte waas.
Wist je dat? Slechts een heel klein deel van alle vluchten verantwoordelijk is voor het leeuwendeel van de hardnekkige strepen. Wetenschappers hebben berekend dat ongeveer 2% van alle vluchten verantwoordelijk is voor 80% van de hardnekkige vliegtuigbewolking. Als we die specifieke vluchten door middel van satellietdata slechts een klein stukje hoger of lager laten vliegen (om de vochtige luchtlagen te vermijden), kunnen we een enorm deel van deze strepen in één klap voorkomen.
Maar beschermen we daarmee niet de aarde?
Het is heel begrijpelijk dat je dat denkt! Sluierwolken en witte strepen reflecteren immers zonlicht, net zoals een wit dak of een ijskap dat doet. Dat effect bestaat ook echt: overdag kaatsen condensstrepen inderdaad een deel van het binnenkomende zonlicht terug de ruimte in, wat een afkoelend effect heeft. De werkelijkheid is helaas een stuk complexer en minder gunstig. Onder de streep warmen deze strepen de aarde juist op. Dit heeft te maken met de manier waarop onze atmosfeer warmte vasthoudt.
Het broeikaseffect van vliegtuigstrepen
De dunne sluierwolken (contrail cirrus) die door vliegtuigen ontstaan, werken als een soort deken om de aarde. Ze doen namelijk twee dingen tegelijk:
1. Ze reflecteren zonlicht (Afkoeling)
Overdag kaatsen de witte strepen het felle zonlicht terug de ruimte in. Dit heeft een tijdelijk, licht afkoelend effect.
2. Ze houden aardwarmte tegen (Opwarming)
Tegelijkertijd straalt de aarde zelf ook warmte (infrarode straling) uit naar de ruimte om af te koelen. De ijskristallen in de kunstmatige sluierwolken absorberen deze opstijgende warmte en stralen een groot deel ervan weer terug naar beneden. Dit is precies hoe een broeikas of een warme deken werkt.
Het opwarmende effect is om twee hoofdredenen veel sterker dan het afkoelende effect. ’s Nachts is er geen zonlicht om te reflecteren (dus geen afkoeling), maar de ‘deken’ houdt nog wel steeds de opstijgende aardwarmte tegen. Nachtvluchten dragen hierdoor extreem veel bij aan de opwarming. Zelfs overdag is het warmtevasthoudende effect (infrarood) van deze dunne, hooghangende ijswolken gemiddeld sterker dan de hoeveelheid zonlicht die ze reflecteren.
Wetenschappelijk onderzoek laat zien dat de netto impact van condenssporen warmtevasthoudend is. Sterker nog: de opwarming die veroorzaakt wordt door deze strepen en sluierwolken is naar schatting net zo groot als – of zelfs groter dan – de opwarming door de CO₂-uitstoot van alle vliegtuigmotoren bij elkaar. Als we die 2% van de vluchten die de hardnekkigste strepen veroorzaken een klein stukje hoger of lager laten vliegen om de strepen te voorkomen, helpen we de aarde dus juist enorm. We halen daarmee namelijk een heel effectieve warmtedeken weg.
Kun je met het sprayen van akuminiundeeltes in de lucht de opwarming tegengaan?
In theorie kan dat. Het opzettelijk verspreiden van reflecterende deeltjes in de stratosfeer (op zo’n 15 tot 20 kilometer hoogte) om zonlicht tegen te houden en zo de aarde te koelen, is een serieus onderzocht idee. Deze techniek heet Stratospheric Aerosol Injection (SAI) en valt onder de noemer geo-engineering (of klimaatmanipulatie). Hoewel aluminiumoxide (alumina) in wetenschappelijke modellen vaak is genoemd als een kandidaat-materiaal, kleven er enorme risico’s en nadelen aan.
Het idee is afgekeken van de natuur. Wanneer een grote vulkaan uitbarst, spuwt deze miljoenen tonnen zwaveldeeltjes hoog de lucht in. Die deeltjes werken als miljarden microscopisch kleine spiegeltjes die het zonlicht terug de ruimte in kaatsen, waardoor de aarde tijdelijk afkoelt. Wetenschappers hebben onderzocht of we dit effect kunstmatig kunnen nabootsen met speciaal ontworpen vliegtuigen. Naast zwavel worden ook harde deeltjes zoals aluminiumoxide (Al_2O_3) of calciumcarbonaat (kalk) geopperd. Aluminiumoxide reflecteert zonlicht extreem goed en zou theoretisch de aarde zeer snel kunnen afkoelen.
Hoewel de techniek relatief goedkoop is in vergelijking met de economische schade van klimaatverandering, zijn wetenschappers en overheden uiterst terughoudend vanwege de gevaren:
1. Schade aan de ozonlaag
De stratosfeer is de plek waar onze beschermende ozonlaag zich bevindt. Vaste deeltjes zoals aluminiumoxide kunnen chemische reacties versnellen die ozon afbreken. Als we de ozonlaag beschadigen, bereikt juist meer schadelijke uv-straling van de zon het aardoppervlak, wat gevaarlijk is voor mens, dier en gewas.
2. Onbedoelde opwarming van de stratosfeer
Recent wetenschappelijk onderzoek laat zien dat aluminiumoxide niet alleen maar reflecteert; het absorbeert ook een klein beetje kortgolvige zonnestraling. Hierdoor kan de stratosfeer lokaal juist sterk opwarmen. Dit kan de wereldwijde windpatronen, de straalstroom en daarmee het weer op aarde volledig ontregelen.
3. Ontregeling van de wereldwijde regenval
Als we de zon “dimmen”, veranderen we de warmtebalans van de aarde. Modellen laten zien dat dit kan leiden tot grote verschuivingen in neerslagpatronen. Dit zou bijvoorbeeld de moesson in Azië of Afrika kunnen verzwakken, met catastrofale droogtes en mislukte oogsten voor miljarden mensen tot gevolg.
4. Het “Termination Shock”-gevaar
Geo-engineering lost de oorzaak van het probleem (de CO₂ in de atmosfeer) niet op; het maskeert alleen de symptomen. Als we hiermee beginnen en er na bijvoorbeeld 20 jaar plotseling mee stoppen (door oorlog, een economische crisis of technische problemen), krijgt de aarde direct de volle laag van de opgebouwde broeikasgassen. De temperatuur zou dan binnen enkele jaren explosief stijgen, wat een ecologische ramp zou veroorzaken waar de natuur zich onmogelijk zo snel aan kan aanpassen.
Wist je dat? Er op dit moment al ongewild metaaldeeltjes in de stratosfeer terechtkomen. Onderzoek van de Amerikaanse klimaatdienst NOAA laat zien dat de stratosfeer steeds meer vervuild raakt met aluminium, niobium en andere metalen. Deze zijn afkomstig van oude satellieten en raketonderdelen die bij hun terugkeer in de dampkring verbranden.
Hoewel het technisch dus mogelijk is om de opwarming met aluminiumdeeltjes te dempen, zijn de ecologische, politieke en ethische risico’s zo gigantisch groot dat er wereldwijd een zeer sterke lobby is om dit soort experimenten in de buitenlucht voorlopig strikt te verbieden.
Welke andere vormen van solar geo-engineering, zoals marine cloud brightening, worden momenteel onderzocht?
Naast het in de stratosfeer spuiten van deeltjes (zoals aluminium of zwavel) en het witter maken van wolken op zee (marine cloud brightening), onderzoeken wetenschappers nog een aantal andere vormen van Solar Radiation Modification (SRM).
Deze methoden variëren van ingrepen hoog in de ruimte tot het aanpassen van het aardoppervlak zelf. De belangrijkste alternatieven die momenteel worden bestudeerd, vallen uiteen in vier categorieën:
1. Cirrus Cloud Thinning (CCT) – Het uitdunnen van sluierwolken
In tegenstelling tot andere methoden is dit niet bedoeld om zonlicht te *reflecteren*, maar juist om warmte makkelijker te laten *ontsnappen*. Hoge cirruswolken (sluierwolken) gedragen zich als een deken: ze laten zonlicht door naar de aarde, maar houden de opstijgende warmte van de aarde vast. Wetenschappers onderzoeken of ze deze wolken kunnen “bezaaien” met specifieke deeltjes (zoals ijskiemvormende stoffen). Hierdoor groeien de ijskristallen in de wolken sneller, worden ze zwaarder en vallen ze als neerslag naar beneden. De sluierbewolking wordt dunner of verdwijnt, waardoor de warmte van de aarde ongehinderd de ruimte in kan stralen.
2. Aanpassen van de reflectie op het water (Marine Albedo Enhancement)
Ongeveer 70% van de aarde is bedekt met water. Oceanen zijn donker en absorberen daardoor enorm veel warmte. Wetenschappers onderzoeken methoden om het wateroppervlak reflecterender te maken. Er wordt onderzocht of schepen miljarden microscopisch kleine luchtbelletjes of milieuvriendelijk schuim in het kielzog kunnen achterlaten. Dit creëert tijdelijk witte banen op de oceaan die werken als spiegels. Bescherming van zee-ijs: In de poolgebieden wordt nagedacht over het sproeien van een dun laagje reflecterende glaskorrels (silicium) over smeltend ijs om te voorkomen dat het ijs absorbeert en smelt, of over het kunstmatig oppompen van zeewater over het ijs om de ijslaag dikker te maken.
3. Aanpassen van het landschap (Terrestrial Albedo Enhancement)
Dit zijn vormen van geo-engineering die we lokaal direct op het land kunnen toepassen. Ze zijn minder riskant dan atmosferische ingrepen, maar hebben ook een kleiner koelend effect. Het op grote schaal wit verven van daken en wegen in stedelijke gebieden (het ‘cool roof’-principe) om hitte-eilanden in steden tegen te gaan is een mogelijkheid. Of genetisch modificeren of selecteren van landbouwgewassen die glanzendere of lichtere bladeren hebben, zodat landbouwgebieden meer zonlicht terugkaatsen.
4. Spiegels in de ruimte (Space-Based Geo-engineering)
Dit is de meest sciencefiction-achtige, maar theoretisch zeer schone methode. Hoe werkt het? Het plaatsen van een gigantisch “zonnescherm” of een zwerm van miljoenen kleine, ultradunne spiegels in de ruimte, precies op het Lagrange-punt L1 (het punt tussen de aarde en de zon waar de zwaartekracht van beide in evenwicht is). Het voordeel: Het blokkeert of buigt een klein percentage (ongeveer 1% tot 2%) van het zonlicht af *voordat* het überhaupt de atmosfeer van de aarde bereikt. Er worden dus geen chemicaliën in onze lucht gespoten en de ozonlaag blijft onaangetast.
Dus op de korte termijn is het regelen met software hoe hoog vliegtuigen vluegen het meest haalbaar om opwarm8ng tegen te gaan
Dit is momenteel veruit de meest haalbare, goedkoopste en snelste manier om de klimaatimpact van de luchtvaart op korte termijn drastisch te verminderen. Terwijl de ontwikkeling van waterstofvliegtuigen, elektrische vluchten en voldoende bio-kerosine (SAF) nog tientallen jaren in beslag gaat nemen, kan het aanpassen van de vlieghoogte via slimme software vandaag al worden toegepast. Dit is waarom deze softwarematige aanpak zo revolutionair is:
1. De techniek is er al (en het werkt)
Grote techbedrijven (zoals Google, in samenwerking met Breakthrough Energy) en luchtvaartmaatschappijen (zoals American Airlines en Delta) hebben hier de afgelopen jaren grootschalige tests mee gedaan. AI en satellietbeelden: Software voorspelt met behulp van kunstmatige intelligentie en weermodellen heel nauwkeurig waar de vochtige, ijskoude luchtlagen hangen die voor hardnekkige strepen zorgen. Kleine aanpassing: De software stelt de piloot of de vluchtplanner voor om bijvoorbeeld slechts 600 meter (2.000 voet) hoger of lager te gaan vliegen om die specifieke vochtige luchtlaag te ontwijken. Het resultaat: In tests met duizenden vluchten leidde deze methode tot een **reductie van ruim 50% tot 60%** in de vorming van condensstrepen.
2. Het is extreem kosteneffectief
Als een vliegtuig lager gaat vliegen om een vochtige luchtlaag te vermijden, verbruikt het door de dikkere lucht iets meer brandstof. Maar dit nadeel is verwaarloosbaar klein: De extra brandstof die nodig is voor de omleiding (de zogenaamde *fuel penalty*) is gemiddeld slechts 0,3% tot 2% per vlucht. Omdat we alleen de vluchten hoeven om te leiden die de allerergste strepen veroorzaken (onthoud: slechts 2% tot 3% van alle vluchten veroorzaakt 80% van de schade), is de extra CO₂-uitstoot voor de hele vloot verwaarloosbaar. Het netto klimaatvoordeel is vele malen groter.
3. Geen nieuwe vliegtuigen nodig
Voor deze oplossing hoeven we niet te wachten op nieuwe motoren of miljardeninvesteringen in fabrieken voor synthetische kerosine. Het vereist: Geen aanpassingen aan de huidige vliegtuigvloot. Alleen een update van de flight planning software die dispatchers en luchtverkeersleiders dagelijks gebruiken. Europa loopt hierin voorop. De Europese Unie heeft regelgeving ingevoerd die luchtvaartmaatschappijen verplicht om de klimaatschade van hun condensstrepen (de zogenaamde non-CO₂ effecten) te monitoren en te rapporteren. Dit is de eerste stap om maatschappijen te dwingen deze software ook daadwerkelijk standaard te gaan gebruiken.