Aardgas is een veel ‘viezere’ energiebron dan gedacht

Steenkool, olie en gas zijn verantwoordelijk voor veel meer van het superkrachtige broeikasgas methaan in de atmosfeer dan eerder bekend was.vrijdag 21 februari 2020

Door Alejandra Borunda

Tijdens het veldwerk dat ze deden in  de zomer van 2015 deden Benjamin Hmiel en zijn onderzoeksteam boringen tot diep in het binnenste van de Groenlandse ijskap. De onderzoekers haalden eens in de zoveel tijd een stuk kristalijs ter grootte van een flinke schoenendoos naar boven. Het ijs bevatte een gedeeltelijk antwoord op de vraag die wetenschappers al jaren bezighoudt: hoeveel van het methaan in de atmosfeer, een van de belangrijkste veroorzakers van de opwarming van de aarde, is afkomstig uit de olie-en gasindustrie?

Er werd altijd aangenomen dat geologische bronnen, zoals vulkanen en moerassen waaruit gassen ontsnappen, zo'n tien procent van het methaan uitstoten dat jaarlijks in de dampkring belandt. Maar uit een nieuw onderzoek waarover onlangs een publicatie verscheen in het vakblad Natureblijkt dat een veel kleinere hoeveelheid methaan in onze huidige atmosfeer afkomstig is van natuurlijke geologische bronnen. Volgens de onderzoekers is het waarschijnlijk met name de industrie die het methaan voortbrengt. Bij elkaar opgeteld wijzen de resultaten van het onderzoek uit dat de methaaneffecten van het winnen van fossiele brandstoffen tot wel veertig procent hoger liggen dan altijd werd gedacht.

Dat is tegelijkertijd slecht en goed nieuws als het gaat om de klimaatverandering, zegt hoofdonderzoeker Hmiel die verbonden is aan de Amerikaanse University of Rochester. Het is slecht nieuws omdat het betekent dat de productie van olie en gas een nadeliger invloed heeft op de hoeveelheid broeikasgassen dan wetenschappers wisten. En dat is volgens Hmiel toch ook goed nieuws: hoe meer de uitstoot van methaan kan worden toegeschreven aan menselijke activiteiten als het winnen van olie en gas, hoe beter beleidsmakers, ondernemingen en regelgevers in staat zijn om het probleem op te lossen.

“Als je de totale hoeveelheid methaan in de atmosfeer ziet als een taart die in stukken kan worden verdeeld, dan is één stuk afkomstig van herkauwers, en een ander stuk van wetlands. Het stuk dat we hadden gedefinieerd als geologisch methaan, was te groot,” aldus Hmiel. “Dat betekent dat het stuk dat afkomstig is van fossiele brandstoffen groter is dan we dachten, en dat we meer invloed kunnen hebben op de omvang daarvan, omdat we dat zelf in de hand hebben.”

Methaan, de ‘brugbrandstof’ - maar waar leidt die brug heen?

Methaan is een krachtig broeikasgas. Met zijn kern van koolstof en armen van waterstof heeft het molecuul een structuur die zeer geschikt is voor het absorberen van warmte. Over een tijdsperiode van twintig jaar is een methaanmolecuul grofweg negentig keer effectiever in het vasthouden van warmte in de atmosfeer dan een CO2-molecuul, het broeikasgas dat de grootste rol speelt in de toekomstige opwarming van de aarde.

Sinds het begin van de industriële revolutie is de concentratie methaan in de atmosfeer  met minstens 150 procent toegenomen. Door de krachtige effecten van het gas wordt het, naarmate er meer in de lucht terechtkomt, steeds moeilijker om ervoor te zorgen dat de temperatuur op aarde niet hoger wordt dan vastgesteld in de wereldwijde klimaatdoelen.

Methaan is daarnaast ook de hoofdrolspeler in een vraag die al tientallen jaren wereldwijd de gemoederen bezighoudt: waar komt al die extra methaan vandaan die de atmosfeer tegenwoordig verwarmt? Is het afkomstig van de koeien die boeren laten of uit rijstvelden? Lekt het weg bij de productie van olie en gas? Stijgt het op uit moddervulkanen of vervliegt het via de randen langs schuivende aardplaten?

In de Verenigde Staten en de rest van de wereld zijn in de afgelopen tientallen jaren veel kolencentrales gesloten, naarmate de roep om beperking van de CO2-uitstoot luider werd en de technologie voor het winnen van natuurlijk gas, zoals bijvoorbeeld via fracking, goedkoper werd. In de V.S.sloten meer dan vijfhonderd kolencentrales hun deuren sinds 2010. Vaak werden ze vervangen door centrales op aardgas (dat voornamelijk bestaat uit methaangas). Tegenwoordig voorzien die in bijna 40 procent van de energiebehoefte van de V.S.

De verbranding van methaan is efficiënter dan die van steenkool, waardoor het gas, gemeten naar koolstofbelasting en luchtvervuiling een betere optie is. Het blijft ook minder lang in de atmosfeer aanwezig dan CO2; gemiddeld zo'n negen jaar, vergeleken met honderden jaren voor CO2.

Vanwege deze eigenschappen wordt aardgas ook wel een ‘brugbrandstof’ genoemd, die kan bijdragen aan een soepele overgang naar een energietoekomst zonder fossiele brandstoffen. Met behulp van gascentrales kan worden voldaan aan de huidige energiebehoeften terwijl intussen schone, duurzame technologieën worden ontwikkeld.

"De vraag is: is dit een brugbrandstof, of is dit iets dat er nog heel lang zal zijn?” zegt Sheila Olmstead, milieu-econoom van de University of Texas bij Austin. “Als je naar de markt kijkt, zijn we er waarschijnlijk nog lang niet vanaf.”

De berekening van de klimaatbelasting is gebaseerd op de aanname dat aardgas minder koolstofuitstoot oplevert dan andere energiebronnen. Maar in de afgelopen jaren is er door een fiks aantal wetenschappelijke onderzoeken twijfel ontstaan over die aanname. Daarbij werd vooral gekeken naar de hoeveelheid gas die verloren gaat tijdens het productieproces.

Als er tijdens het proces nauwelijks gas weglekt, minder dan enkele procenten van de totale hoeveelheid gewonnen gas, dan is aardgas even goed of beter. Maar als dat ‘lekkage-percentage’ meer is dan ongeveer 1 procent van de totale hoeveelheid gewonnen gas, dan wordt het onduidelijk hoe de balans uitpakt, vertelt Robert Howarth, klimaatwetenschapper aan de Cornell University.

Uit een recent onderzoek bleek dat het algemeen toegepaste ‘lekkage-percentage’ voor de aardgasproductie in de V.S. mogelijk meer dan 2 procent is. In andere onderzoeken, waarbij specifiek werd gekeken naar ‘super-uitstoters’ in belangrijke winregio's in de V.S. werden zelfs hogere percentages gevonden.

“Naar mijn mening is in de afgelopen jaren het argument dat methaan een goede brugbrandstof is, echt wel onderuitgehaald,” aldus Howarth. “Maar als we desondanks zeggen dat we toch echt een poosje aardgas nodig hebben, dan hangt de berekening af van de vraag wanneer methaan beter is. En we weten niet zeker of we dat halen.”

Het is van cruciaal belang om de CO2-emissie te verminderen, benadrukt Jessika Trancik, een deskundige op het gebied van energie aan het Amerikaanse MIT. Dat gas zorgt ervoor dat de opwarming van de aarde lange tijd aanhoudt. Maar voor de klimaatdoelen die de wereld nu probeert te bereiken - de in het Parijs-akkoord afgesproken maximale opwarming van 2 graden Celsius - is het ook heel belangrijk om te voorkomen dat er extra methaan in de atmosfeer belandt.

“Het is onmogelijk om die klimaatdoelen te halen en toch methaan toe te passen,” stelt Lena Höglund Isaksson, een broeikasgas-expert van het in Oostenrijk gevestigde International Institute for Applied Systems Analysis.

Het antwoord zit in het ijs

Het is opvallend moeilijk om te achterhalen hoeveel van het methaan in de atmosfeer afkomstig is van menselijke activiteiten als het winnen en verbranden van olie en gas, hoeveel er afkomstig is van andere menselijke bezigheden als de veeteelt en hoeveel wegsijpelt via natuurlijke bronnen, bijvoorbeeld via vulkanen.

De herkomst van het methaan bepaalt wat mensen ertegen kunnen doen. Als olie en gas de belangrijkste bron zijn, kunnen we het systeem zo inrichten dat we er minder van produceren. Als het de vulkanen zijn, is er waarschijnlijk minder dat we kunnen doen om de uitstoot te beperken.

“Het is een soort een detectiveverhaal,” aldus Höglund Isaksson.

In het verleden stelden wetenschappers ramingen op over hoeveel zogenaamd natuurlijk methaan afkomstig is uit geologische bronnen, door onderzoek te doen naar een bepaalde spleet of moddervulkaan, en de uitstoot daarvan zorgvuldig te meten. Vervolgens trokken de onderzoekers die resultaten door om een schatting te maken voor de gehele aarde. Op basis van die methode kwamen de meeste schattingen van de hoeveelheid methaan uit geologische bronnen uit op zo'n 50 teragram (50 miljoen ton) per jaar, circa 10 procent van de totale jaarlijkse hoeveelheid uitgestoten methaan. Volgens recente ramingen is de totale jaarlijkse methaanproductie door de winning en verbranding van fossiele brandstoffen iets minder dan 200 teragram (200 miljoen ton).

Hmiel en zijn collega's vermoedden dat het aandeel de geologische bronnen wel eens nog kleiner zou kunnen zijn. Ze vonden een plek om dat vermoeden te onderzoeken: de weidse vlakte van de Groenlandse ijskap. Het ijs dat zich meer dan honderd meter onder het oppervlak bevindt, ontstond voordat de industriële revolutie uitbrak in de negentiende eeuw. De piepkleine luchtbelletjes die gevangen raakten in het bevroren kristalrooster bevatten dan ook pre-industrieel methaan.

De onderzoekers haalden zo'n duizend kilo ijs naar boven. Vervolgens zogen ze de methaan bevattende lucht uit de belletjes in het ijs.

Methaan uit natuurlijke bronnen heeft een iets andere chemische samenstelling dan methaan uit andere bronnen, zoals moerassen. Het methaan dat afkomstig was uit het 250 jaar oude ijs bleek slechts voor een klein deel afkomstig uit geologische bronnen. En omdat de monsters van vóór de industriële revolutie waren, met zijn toename in methaan uit steenkool en olie, waren er geen sporen te vinden van methaan afkomstig van fossiele brandstoffen.

In de monsters van na de industriële revolutie waren daarentegen wel degelijk de sporen van fossiele brandstoffen terug te vinden.

Maar de belangrijkste ontdekking was hoe weinig methaan uit geologische bronnen er in het ijs aanwezig was: het equivalent van niet meer dan 5 teragram (5 miljoen ton) belandde jaarlijks in de atmosfeer in die tijden van voor de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Het is niet waarschijnlijk dat de geologie van de aarde in die korte periode erg is veranderd, dus die schatting maakt duidelijk wat de hedendaagse bijdrage is van geologische bronnen, aldus Hmiel.

Die bijdrage is maar liefst tien keer zo klein als eerdere schattingen, van onder meer de U.S. Environmental Protection Agency en het Intergovernmental Panel on Climate Change, waarop wetenschappelijke oordelen en beleidsbeslissingen werden gebaseerd.

Wetenschappers weten al lange tijd precies hoeveel methaan de atmosfeer in totaal bevat. Die hoeveelheid is niet veranderd: nog steeds belandt er ieder jaar zo'n 570 teragram (570 miljoen ton) methaan in de atmosfeer. Maar als veel minder daarvan afkomstig is van geologische bronnen, dan moet een andere bron dus meer produceren. Het onderzoeksteam wist aan te tonen dat olie- en gasactiviteiten de meest waarschijnlijke bron zijn.

Als de winning en het gebruik van olie en gas een veel groter effect hebben op de methaanuitstoot dan eerder werd gedacht, dan betekent dat dat die emissies ook kunnen worden tegengegaan, zo redeneerde Hmiel. Dan zou de hoeveelheid gebruikt gas kunnen worden verminderd en zou er bovendien iets kunnen worden gedaan aan de lekken, branden en andere vormen van verspilling van gas tijdens het proces.

“Energiecentrales staan nu voor de keuze of ze zich gaan richten op wind- en zonne-energie of gas. Als ze voor gas kiezen, is het belangrijk om te weten dat die centrales er nog tientallen jaren staan,” aldus Olmstead.

“Ze kunnen heel goed ook langer worden gebruikt dan wat nu hun uiterste gebruiksdatum wordt genoemd. Verandert die kennis de besluiten die we nu nemen? Dat we nu de methaan-emissie voor de komende tien, twintig, dertig, veertig jaar beïnvloeden?”

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

lees verder

Methaan: de smeltende tijdbom

De permafrost in het noordpoolgebied is al duizenden jaren bevroren. Met de opwarming van de aarde komt daarin langzaam verandering. Het leefgebied van bepaalde diersoorten verdwijnt, maar er ligt een groter gevaar op de loer: methaangassen.

Hoe Londen het centrum van de wereld werd

Drie decennia van groei hebben het stedelijke landschap van Londen opnieuw uitgevonden - en getransformeerd tot vooraanstaande internationale stad. Haar expansie lijkt onstuitbaar, ook nu zwaar weer op komst is. Is de Britse hoofdstad too big to fail?
Engeland

48 uur in Londen

Londen is in alle opzichten een wereldstad; elke cultuur is er vertegenwoordigd en niets is er onmogelijk. Hoe ervaar je het beste van zo'n allesomvattende stad – Europa’s City of Christmas – in slechts twee dagen?
Lees meer