De wereldwijde verspreiding van het coronavirus hindert reizigers. Blijf op de hoogte van de wetenschap achter de uitbraak>>

Groenere luchtvaart zal berusten op deze nieuwe technologieën

Elektrische motoren, alternatieve brandstoffen en betere navigatie zouden de CO2-uitstoot kunnen terugdringen en de gevolgen van een terugkeer naar het normale vliegverkeer kunnen verzachten.

Gepubliceerd 19 jan. 2021 12:54 CET
In de hemel boven Keulen wemelt het van de condenssporen van passagiersvliegtuigen. Omdat de vervuilende deeltjes ...

In de hemel boven Keulen wemelt het van de condenssporen van passagiersvliegtuigen. Omdat de vervuilende deeltjes in deze ‘vliegtuigstrepen’ bijdragen aan de klimaatverandering, zoeken wetenschappers naar manieren om ze te voorkomen. Het is een van de vele benaderingen die momenteel worden onderzocht om het vliegen duurzamer te maken.

Foto van Federico Gambarini, AP

Je hebt het woord de afgelopen jaren misschien al eens gehoord: ‘vliegschaamte’, als aanduiding van het besef dat vliegen niet goed is voor het milieu. Na 2020, waarin het vliegverkeer met 66 procent is afgenomen, zou je denken dat de term een beetje is achterhaald.

Maar in de laatste maanden is het aantal vluchten in de wereld weer sterk toegenomen. Verwacht wordt dan ook dat de luchtvaart zich in 2021 dankzij de nieuwe vaccins tegen COVID-19 zal herstellen en dat ‘vliegschaamte’ weer relevant wordt. Het woord dook oorspronkelijk in 2017 op in een campagne voor een milieuvriendelijker benadering van het vliegen, niet alleen door minder vaak het vliegtuig te nemen maar ook door nieuwe technologieën in de luchtvaart te omarmen. Daarbij wordt gestreefd naar een sterke vermindering van de CO2-uitstoot, die volgens experts in 2050 zal zijn verdrievoudigd als er niets wordt gedaan.

De luchtvaart is schuld aan slechts een klein deel van de totale CO2-uitstoot in de wereld, namelijk 2,5 procent. Grotere boosdoeners, zoals het elektriciteitsverbruik en de landbouw, zorgen weliswaar voor een veel hogere uitstoot, maar daartegenover staat dat ze miljarden mensen ten goede komen. De uitstoot van de burgerluchtvaart daarentegen komt grotendeels ten goede aan welgestelde reizigers in rijke landen: een passagier in de gemiddelde business class zorgt voor zesmaal zoveel CO2-uitstoot als een passagier in de gemiddelde economy class, terwijl één procent van de mensen die geregeld vliegen verantwoordelijk zijn voor de helft van alle uitstoot in de luchtvaart.

Zal de enorme daling in het vliegverkeer als gevolg van de pandemie genoeg zijn om de sector wakker te schudden en blijvende voordelen voor het milieu opleveren? Door de afname van het vliegverkeer in 2020 zijn er naar schatting enkele honderden miljoenen tonnen aan CO2 minder in de atmosfeer beland. Sommige mensen pleiten er nu voor om deze afname tot iets blijvends te maken, onder meer door condenssporen te elimineren, nieuwe brandstoffen te gebruiken en de vluchtnavigatie te verbeteren. Omdat de klimaatverandering mogelijk al in 2035 een ‘point of no return’ zal bereiken, zal er snel iets moeten gebeuren.

Uiteraard zou de grootste verbetering worden bereikt als we minder zouden vliegen. Sommige mensen vragen reizigers dan ook om nog maar één keer per jaar of een heel jaar niet te vliegen en roepen op om congressen voortaan virtueel te organiseren. Maar het vliegverkeer zal echt niet verdwijnen, dus hoe schoner het kan, hoe beter. Hieronder hebben we enkele benaderingen op een rijtje gezet die de luchtvaart de komende jaren groener kunnen maken.

Minder condenssporen

Vliegtuigen stoten niet alleen CO2 uit, maar ook waterdamp, aerosolen en stikstofoxiden. Deze vervuilende deeltjes absorberen meer zonnestraling dan er door de aarde weer wordt uitgestraald, zodat ze de atmosfeer langzaam opwarmen. Dat betekent dat de invloed van de luchtvaart op de opwarming van de aarde nog groter zou kunnen zijn dan zijn voetafdruk als gevolg van de CO2-uitstoot.

Van alle gevolgen die niet CO2-gerelateerd zijn, zijn die van de condenssporen het schadelijkst. Deze kunstmatige wolken in de vorm van ‘vliegtuigstrepen’ ontstaan door de uitlaatgassen van passagiersvliegtuigen. De sporen vormen zich alleen op een hoogte in de atmosfeer waar het koud en vochtig genoeg is, wat betekent dat de meeste condenssporen door een relatief klein aantal vluchten worden veroorzaakt.

Het vermijden van die hoogten zou veel uitmaken voor de niet-CO2-gerelateerde verontreiniging van de luchtvaart. Uit een onderzoek waarin het luchtruim van Japan op de computer werd gesimuleerd, bleek dat de vorming van condenssporen met 59 procent kon worden verminderd als deze hoogten voortaan werden vermeden en dat zoiets kon worden bereikt door slechts een klein aantal vliegroutes en -hoogten aan te passen. De aanpassingen zouden bovendien niet meer bedragen dan zo’n zeshonderd meter boven of onder de betreffende hoogten. Hoewel een straalvliegtuig op een bepaalde (grotere of lagere) hoogte efficiënter vliegt en minder brandstof verbruikt, bleek uit het onderzoek dat de vermindering van het aantal condenssporen desalniettemin de extra CO2-uitstoot zou compenseren.

“Het besef groeit dat de invloed van condenssporen een aanzienlijk percentage van de klimaatvervuiling van een vliegtuig uitmaakt,” zegt Marc Stettler, docent transport en milieu aan Imperial College London en een van de auteurs van dat onderzoek.

De locaties waar condenssporen kunnen ontstaan, veranderen van dag tot dag, dus zullen luchtvaartmaatschappijen moeten beschikken over gedetailleerde, meerdaagse weersvoorspellingen om ze te kunnen vermijden. In de toekomst zouden piloten condenssporen kunnen melden, zoals ze dat nu ook met turbulentie doen, zodat andere vliegtuigen hun route of hoogte kunnen aanpassen.

De Europese luchtverkeersleiding EUROCONTROL is vorig jaar begonnen aan een proefproject om condenssporen te vermijden. Stettler en zijn collega’s willen verder onderzoek doen naar maatregelen waarmee de vorming van condenssporen kan worden voorkomen.

“Het is de snelste manier waarop de luchtvaart zijn bijdrage aan de opwarming van de aarde kan verlagen,” zegt hij.

Alternatieve brandstoffen

Passagiersvliegtuigen maken gebruik van brandstof op basis van kerosine, maar er zijn al maatschappijen die experimenteren met biobrandstoffen van plantaardige oliën en zelfs met derivaten uit gebruikte luiers. Uit sommige studies komt naar voren dat deze biobrandstoffen de CO2-uitstoot van vliegtuigen met meer dan zestig procent kunnen verminderen. Maar niet alle biobrandstoffen zijn even milieuvriendelijk.

Brandstoffen op basis van ingrediënten die ook als voedsel gebruikt zouden kunnen worden, zijn niet duurzaam omdat ze de wereldvoedselproductie voor een steeds dichtbevolkter planeet belasten. Gebruikte bakoliën en pulpafval uit de land- en bosbouw zijn duur om te verwerken en worden niet op voldoende grote schaal geproduceerd om echt veel uit te maken. Maar dat betekent nog niet dat er geen nieuwe duurzame brandstoffen voor de luchtvaart worden ontwikkeld.

“Er wordt gezegd dat de luchtvaart heel moeilijk is op te schonen,” zegt Andrew Murphy, directeur luchtvaart van Transport and Environment, een Europese ngo. “Maar dat is slechts de helft van het verhaal. De andere helft is dat we het nog niet eens hebben geprobeerd.”

Veelbelovender ontwikkelingen zijn ‘ecobrandstoffen’ of synthetische brandstoffen, die niet met behulp van energievretende processen geproduceerd hoeven te worden. Voor de productie van ecobrandstof wordt gebruik gemaakt van (het liefst hernieuwbare) elektriciteit om water te splitsen in waterstof en zuurstof, waarna het waterstof wordt gecombineerd met CO2 om er vliegtuigbrandstof van te maken.

Een andere ontwikkeling is het onttrekken van CO2 aan de atmosfeer om die vervolgens te gebruiken als bestanddeel in brandstoffen. Hoewel deze technologie nog in de kinderschoenen staat, zou ze zich snel verder kunnen ontwikkelen.

“De pandemie laat zien dat de ontwikkeling van nieuwe technologie versneld kan worden als we dat willen,” zegt Murphy.

Elektrisch of hybride

Auto’s zijn niet de enige vervoersmiddelen die momenteel een elektrische innovatie ondergaan. Uit een telling bleek dat er wereldwijd momenteel honderd verschillende projecten voor elektrisch aangedreven vliegtuigen lopen.

De eerste elektrische vluchten zullen gemaakt worden in kleine vliegtuigjes met een reikwijdte van enkele honderden kilometers. Noorwegen streeft ernaar om alle korte binnenlandse vluchten in dit bergachtige land met zijn ontelbare eilandjes – waar kleine vliegtuigjes een noodzaak zijn – in 2040 door elektrische vliegtuigen te laten verzorgen. Afgelegen gebieden zouden in de nabije toekomst dankzij kleine, elektrische vliegtuigjes beter met de buitenwereld verbonden kunnen worden.

“Een enorme vloot van dat soort vliegtuigjes zou plaatselijke vervoersnetwerken grondig kunnen veranderen,” zegt Ron Steenblik, ex-directeur van het Global Subsidies Initiative van het International Institute for Sustainable Development.

Een vliegtuig landt bij zonsopgang op de luchthaven van Mexico-Stad. Er wordt steeds meer gebruik gemaakt van kunstmatige intelligentie om de beste vluchtroutes te berekenen en vertragingen te voorkomen, zodat vliegtuigen minder lang ongebruikt op de landingsbaan staan of boven een luchthaven moeten rondcirkelen.

Foto van Marco Ugarte, AP

Maar ook in de nabije toekomst zal het nog niet mogelijk zijn om met grotere vliegtuigen over langere aftanden elektrisch te vliegen. Sommige luchtmaatschappijen doen onderzoek naar hybride systemen die zowel elektriciteit als waterstof gebruiken, waardoor die actieradius vergroot zou kunnen worden. Maar Boeing en andere bedrijven zien waterstof ook als brandstof zónder elektriciteit. Airbus presenteerde onlangs ontwerpen voor drie verschillende waterstofvliegtuigen en kondigde het streven aan om één of meerdere ervan in 2035 in gebruik te nemen.

“We willen het niet alleen technisch haalbaar maken,” zegt Glenn Llewellyn, vicepresident voor het project ‘Zero-Emission Aircraft’ van Airbus. “We willen het ook economisch haalbaar maken.”

De ramp met de zeppelin Hindenburg in 1937 betekende het einde van het eerste ‘waterstoftijdperk’ in de luchtvaart. In 2010 probeerde de sector het gebruik van waterstof opnieuw maar liet het meteen weer vallen omdat het te duur was. Llewellyn wijst erop dat andere bedrijfstakken wél vooruitgang hebben geboekt in de toepassing van waterstof, zoals de auto- en ruimtevaartindustrie. Daar is de veiligheid en het gebruik van deze technologie verbeterd en zijn de kosten ervan sterk verlaagd.

“Dat ecosysteem ontwikkelt zich nu heel anders dan tien jaar geleden,” zegt Llewellyn. “We hebben nu een beter uitgangspunt.”

Upgrade voor navigatie

Luchtvaartmaatschappijen maken al tientallen jaren gebruik van computers om de best mogelijke tijdstippen en routes voor hun vluchten uit te zoeken, maar ze doen nu een beroep op kunstmatige intelligentie (KI) om het brandstofverbruik nog verder terug te dringen.

Air France-KLM, Norwegian en Malaysia Airlines gebruiken al een technologie die ‘Sky Breathe’ wordt genoemd en berust op KI om miljarden vluchtgegevens te analyseren, in een poging om zoveel mogelijk brandstof te besparen. Volgens het bedrijf achter Sky Breathe konden zijn klanten in 2019 dankzij deze software ruim 150 miljoen dollar op brandstof besparen en hun CO2-uitstoot met 590.000 ton verlagen.

De Amerikaanse Federal Aviation Administration (FAA) is halverwege een meerjarige software-upgrade voor haar luchtverkeersleidingssysteem NextGen. Het gaat om een reeks onderling gekoppelde systemen waarmee luchtverkeersleiders beter kunnen waarnemen, navigeren en communiceren. Volgens de FAA maakt deze technologie het mogelijk om strakkere vertrek- en aankomstschema’s te hanteren en het aantal vertragingen te verminderen, zodat vliegtuigen minder lang ongebruikt op de landingsbaan staan of boven een luchthaven moeten rondcirkelen.

“KI is heel erg goed in het bestuderen van patronen,” zegt Ashish Kapoor, een KI-onderzoeker van Microsoft die werkt aan luchtvaartprojecten. “We hebben vele jaren van ervaring met het besturen van vliegtuigen, dus we kunnen heel veel gegevens raadplegen.”

Er zullen nog meer van dat soort vluchtgegevens bijkomen als vliegtuigen eenmaal zijn uitgerust met sensoren, wat tot meer inzichten en dus verbeteringen zal leiden. Al die data zorgen ervoor dat de volgende generatie vliegtuigen er waarschijnlijk anders zal uitzien. Nieuwe vliegtuigontwerpen en vluchtroutes zouden voortaan op algoritmen berusten, waarin rekening wordt gehouden met zaken als snelheid, comfort en CO2-uitstoot.

“We hoeven de ontwikkeling van de luchtvaart van de laatste honderd jaar niet op dezelfde manier voort te zetten,” zegt Kapoor.

Maar daarvoor zal er meer moeten gebeuren dan alleen de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Landen zullen hun wetgeving moeten aanpassen en luchtvaartmaatschappijen zullen veel en duur onderzoek moeten doen. Er zullen ook aansporingen nodig zijn om de sector duurzamer te maken. Volgens milieuwetenschapper en ontwikkelingseconome Janice Lao-Noche zal er heel wat vliegschaamte aan te pas moeten komen – en zullen de gevolgen van de klimaatverandering tot verstoringen in de sector zelf moeten leiden – om al deze innovaties een kans te geven.

“Ik denk niet dat dit alles geen zin heeft,” zegt Lao-Noche. “Maar de luchtvaartsector gaat wel – excusez le mot – turbulente tijden tegemoet.”

Journaliste Jackie Snow schrijft over technologie en reizen en woont in Washington DC. Volg haar op Instagram.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.