De opwarming van de aarde wordt veroorzaakt door een verstoring van de radiatieve balans tussen de energie die de aarde ontvangt van de zon en de energie die de aarde weer uitzendt in de ruimte. Dit proces wordt sterk beïnvloed door de aanwezigheid van broeikasgassen (GHG) in de atmosfeer, die de uitstraling van langgolvige infraroodstraling (OLR) verminderen. Het gevolg hiervan is een verhoging van de temperatuur op het aardoppervlak, die we wereldwijd waarnemen als opwarming van de aarde. De mate van deze opwarming kan worden geschat aan de hand van de radiatieve dwang (ΔF), een maat voor de verstoring van de energie-uitwisseling door de aanwezigheid van broeikasgassen, zoals CO2, CH4 en N2O.

De formule voor radiatieve dwang voor kooldioxide (CO2) kan bijvoorbeeld worden uitgedrukt als:

ΔF=a′ln⁡(CC0)\Delta F = a' \ln \left(\frac{C}{C_0}\right)

waarbij α′\alpha' een waarde heeft van ongeveer 5.2488 en CC de actuele concentratie van CO2 in de atmosfeer in ppm (delen per miljoen) is, terwijl C0C_0 de concentratie is die in 1750 bestond, vóór de industriële revolutie. De radiatieve dwang kan vervolgens worden gebruikt om de wereldwijde temperatuurstijging ΔTS\Delta T_S te schatten, met behulp van de volgende vergelijking:

ΔTS=λΔF\Delta T_S = \lambda \Delta F

waarbij λ\lambda de zogenaamde klimaatgevoeligheidsparameter is, die de mate van temperatuurstijging beschrijft als gevolg van een verandering in de radiatieve dwang.

Een andere belangrijke maat voor de opwarming van de aarde is de Annual Greenhouse Gas Index (AGGI), die een direct overzicht biedt van de mondiale broeikasgasconcentraties en de radiatieve dwang in een bepaald jaar. De AGGI gebruikt 1990 als basisjaar en kent aan dit jaar een waarde van 1 toe. Zo kan men eenvoudig zien hoe de mondiale opwarming in de loop der jaren vorderde. In 2022 was de AGGI bijvoorbeeld 1.487, wat betekent dat de gecombineerde radiatieve dwang van alle broeikasgassen in de atmosfeer in 2022 met 48,7% was gestegen ten opzichte van 1990.

Het is belangrijk om te begrijpen dat de verschillende broeikasgassen niet gelijkelijk bijdragen aan de wereldwijde opwarming. Dit komt doordat ze verschillen in hun vermogen om straling op te nemen (de stralingsversterking) en in hun levensduur in de atmosfeer. Methaan (CH4) heeft bijvoorbeeld een veel hoger potentieel om opwarming te veroorzaken dan CO2, hoewel het minder lang in de atmosfeer blijft. Het globale opwarmingspotentieel (GWP) is een maat voor hoeveel straling een bepaald volume gas absorbeert over een specifieke periode, vaak gemeten over 100 jaar. In het geval van methaan is de GWP 28, terwijl de GWP van stikstofdioxide (N2O) 265 is, vergeleken met 1 voor CO2.

De emissies van broeikasgassen kunnen worden geschat door gebruik te maken van de methodologie van het IPCC, zoals beschreven in de IPCC-richtlijnen van 2006 en hun update uit 2019. Het proces om emissies van broeikasgassen te schatten is afhankelijk van gegevens over de menselijke activiteiten die leiden tot emissies, bekend als de 'activiteitsgegevens'. Deze gegevens worden vervolgens vermenigvuldigd met de emissiefactor (EF), die aangeeft hoeveel broeikasgas per eenheid activiteit wordt uitgestoten. De schatting van de totale emissie wordt gedaan door de som van de emissies van verschillende sectoren van de economie: energie, industriële processen, landbouw en bosbouw, afvalverwerking, en andere. De emissies worden vervolgens genormaliseerd door de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer te vergelijken met de hoeveelheid CO2-equivalent (CO2-eq).

Deze emissies kunnen op drie niveaus worden geschat: Tier 1, Tier 2 en Tier 3. Tier 1 is de eenvoudigste en minst nauwkeurige methode, die gebruik maakt van standaard emissiefactoren, terwijl Tier 3 de meest complexe en nauwkeurige benadering is, die rekening houdt met land- en landgebruikspecifieke gegevens en de variëteit van emissiefactoren per land.

Met de implementatie van de Overeenkomst van Parijs moeten landen hun jaarlijkse emissies schatten en periodiek bijwerken. Dit proces houdt in dat elk land een nationale inventaris van broeikasgasemissies opstelt, zodat de wereldwijde emissies beter kunnen worden gemonitord en beheerst. Dit helpt landen niet alleen om hun verplichtingen na te komen, maar ook om doelstellingen te stellen voor de vermindering van emissies en de overgang naar duurzamere energiebronnen.

Het is cruciaal te begrijpen dat hoewel de emissiegegevens belangrijk zijn voor het verminderen van de wereldwijde opwarming, het enkel meten van de uitstoot van broeikasgassen niet voldoende is. De effectiviteit van beleidsmaatregelen is afhankelijk van het vermogen om de werkelijke emissies in de verschillende sectoren van de economie te reduceren en de implementatie van innovaties die zowel de uitstoot als de impact van de broeikasgassen minimaliseren. De focus moet dus niet alleen liggen op het bijhouden van de emissies, maar ook op het verbeteren van de technologieën en het creëren van beleid dat wereldwijd effect heeft.

Hoe werkt het Klimaatakkoord van Parijs in de praktijk?

Het Klimaatakkoord van Parijs, aangenomen tijdens COP21 in 2015, vormt het belangrijkste resultaat van decennia aan multilaterale onderhandelingen onder het raamverdrag van de Verenigde Naties inzake klimaatverandering (UNFCCC). Dit verdrag, dat zijn oorsprong vond tijdens de Aardetop in Rio de Janeiro in 1992, heeft als uiteindelijke doel het stabiliseren van de concentraties van broeikasgassen op een niveau dat gevaarlijke antropogene verstoringen van het klimaatsysteem voorkomt. Dat doel moest bereikt worden binnen een tijdsbestek dat de ecosystemen in staat zou stellen zich op natuurlijke wijze aan te passen, zonder dat voedselzekerheid of duurzame economische ontwikkeling in gevaar kwamen.

Het Parijsakkoord bouwt inhoudelijk en juridisch voort op dit raamverdrag en verankert concrete, bindende verplichtingen voor staten om nationale klimaatdoelstellingen te formuleren en periodiek te herzien. De kern van het akkoord wordt gevormd door de zogenaamde Nationally Determined Contributions (NDCs): nationaal vastgestelde bijdragen aan de wereldwijde reductie van emissies. Elk land bepaalt zelf de mate en het tempo van zijn inspanningen, waarbij echter een verplicht kader van transparantie, monitoring en verslaglegging wordt opgelegd. Deze NDC’s worden elke vijf jaar geëvalueerd en geactualiseerd in het licht van nieuwe wetenschappelijke inzichten en technologische mogelijkheden, met de bedoeling om de ambitie te verhogen.

Het akkoord erkent het principe van “gemeenschappelijke maar gedifferentieerde verantwoordelijkheden en respectieve capaciteiten” (CBDR-RC). Dat principe betekent dat rijke landen historisch meer verantwoordelijkheid dragen voor de uitstoot van broeikasgassen en dus ook meer verplichtingen hebben inzake mitigatie, financiering en technologische ondersteuning. Ontwikkelingslanden krijgen meer tijd en ruimte om hun economische groei te verenigen met klimaatactie, al worden ook zij gestimuleerd om zo snel mogelijk bij te dragen aan de mondiale inspanning.

Naast emissiereductie bevat het Parijsakkoord bepalingen over adaptatie aan klimaatverandering, capaciteitsopbouw in ontwikkelingslanden, klimaatfinanciering en technologische overdracht. De ontwikkelde landen hebben zich ertoe verbonden om jaarlijks 100 miljard dollar ter beschikking te stellen aan ontwikkelingslanden, onder meer via het Groene Klimaatfonds. Die financiering moet helpen bij het implementeren van duurzame energieoplossingen, klimaatbestendige infrastructuur en de overgang naar koolstofarme economieën.

Het akkoord bestaat uit 29 artikelen, waarin onder meer het doel wordt vastgelegd om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot ruim onder de 2°C boven het pre-industriële niveau, met inspanningen om deze stijging te beperken tot 1,5°C. Dit is een belangrijk verschil met eerdere klimaatverdragen, omdat het Parijsakkoord expliciet verwijst naar deze ambitieuzere ondergrens, mede op aandringen van kwetsbare eilandstaten en klimaatgevoelige ontwikkelingslanden.

Hoewel het akkoord juridisch bindende verplichtingen bevat op het vlak van rapportage en procesverplichtingen, zijn de NDC’s zelf niet juridisch afdwingbaar. Het akkoord vertrouwt in plaats daarvan op een systeem van peer pressure, publieke transparantie, internationale evaluatie en toenemende maatschappelijke druk om landen tot actie aan te zetten. De jaarlijkse klimaatconferenties (COP’s) fungeren als platformen waar vooruitgang (of het gebrek daaraan) wordt besproken, en waar landen worden aangespoord om hun inspanningen op te voeren.

Belangrijk is dat het akkoord functioneert als een ‘levend document’, dat voortdurend wordt aangevuld, bijgestuurd en verfijnd op basis van de voortschrijdende klimaatwetenschap en veranderende geopolitieke verhoudingen. In die zin is het geen eindpunt, maar een raamwerk dat landen verplicht om zich continu opnieuw te positioneren ten opzichte van de collectieve mondiale uitdaging.

Wat van essentieel belang is voor de lezer om te begrijpen, is dat het succes van het Parijsakkoord uiteindelijk niet afhangt van de elegantie van zijn juridische structuur, maar van de bereidheid van staten, bedrijven, instellingen en burgers om hun gedrag structureel te veranderen. Technologische innovatie is slechts een deel van het verhaal. Even cruciaal zijn institutionele stabiliteit, publieke betrokkenheid, eerlijke verdeling van lasten en baten, en een gedeeld mondiaal besef van urgentie. Zonder die componenten dreigt het akkoord een papieren overwinning te blijven in een wereld die geen papieren problemen kent, maar fysieke grenzen.

Wat zijn de technologische oplossingen voor een netto-nulstrategie?

De technologische vooruitgangen die richting een netto-nulemissiedoel leiden, zijn veelzijdig en door de jaren heen gevarieerd in schaal en uitvoering. Van bio-energie, zowel vast, vloeibaar als gasvormig, tot de steeds geavanceerdere opslagtechnologieën voor hernieuwbare energie: de mogelijkheden zijn er, maar de toepassing ervan op grote schaal vereist grondige afwegingen op het gebied van middelen, kosten en infrastructuur. De initiatieven voor schone energie zijn talrijk, maar hun effectiviteit hangt af van hoe goed ze in praktijk kunnen worden toegepast en welke middelen er beschikbaar zijn voor de implementatie.

Een aantal al gevestigde technologieën heeft bewezen een rol te kunnen spelen in het vervangen van fossiele brandstoffen. Zonne-energie, zowel fotovoltaïsche als thermische systemen, vormen een solide basis in de wereldwijde energietransitie. Windenergie, zowel op land als op zee, biedt bovendien een veelzijdige oplossing voor elektriciteitsproductie. In de energiesector kunnen we ook de opkomst van waterkrachttechnologieën (nano, micro, mini en grote schaal) zien, die solide fundamenten leggen voor schone energieproductie. Thermische centrales die gebruik maken van biogas en biomethaan, geproduceerd uit organisch afval, zijn eveneens goed gevestigde technologieën, die al in verschillende landen operationeel zijn.

Echter, bij de inzet van biomassa, die vaak wordt verkregen uit energiegewassen, bos- en landbouwresiduen, ligt de uitdaging in de schaalbaarheid en de duurzaamheidsaspecten van de betrokken teeltmethoden. De vraag is hoe we deze bronnen in voldoende hoeveelheden kunnen aanvoeren zonder de ecologische balans te verstoren.

Vloeibare biobrandstoffen zoals biodiesel, bio-ethanol en biobutanol, evenals pyrolyseolie, vinden steeds meer toepassing in de energieproductie. Hoewel bio-ethanol en biodiesel inmiddels goed ingeburgerd zijn, blijft de discussie over de netto-emissies van bio-ethanol onverminderd. Bio-olie, geproduceerd door snelle pyrolyse van organisch materiaal, biedt nog veel ruimte voor verdere ontwikkeling, vooral als alternatief voor aardolie.

Opslagtechnologieën vormen een integraal onderdeel van elke betrouwbare netto-nulstrategie. De opslag van energie, zowel in de vorm van batterijen (zoals lithium-ion) als via waterkrachtpompsystemen, biedt een antwoord op de intermitterende aard van hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind. Nieuwe ontwikkelingen, zoals natrium-ion batterijen en regeneratieve brandstofcellen, wijzen op een verdere uitbreiding van de mogelijkheden om hernieuwbare energie op te slaan en op afroep beschikbaar te stellen.

Op het gebied van transport heeft de overstap naar elektrische voertuigen (EV’s) al veel momentum gekregen, ondersteund door een groeiend netwerk van laadstations en de dalende kosten van de voertuigen. Toch blijft de toepassing van waterstof als alternatief voor fossiele brandstoffen in voertuigen, in de vorm van waterstofbrandstofcelvoertuigen (HFCEV’s), een veelbelovende maar nog niet wijdverspreide technologie. De ontwikkeling van infrastructuur voor de productie en distributie van waterstof blijft een beperkende factor.

Een ander belangrijk aspect is de vraag hoe de industriele sector kan bijdragen aan de netto-nulambitie. Groene waterstof, geproduceerd via elektrolyse van water met hernieuwbare energie, biedt een potentieel antwoord op de uitdagingen van de staal- en cementindustrie, die momenteel moeilijk te decarboniseren zijn met behulp van traditionele technologieën.

Het is belangrijk om te beseffen dat de overgang naar schone energie en netto-nuluitstoot niet alleen draait om de ontwikkeling van nieuwe technologieën, maar ook om de implementatie ervan op grote schaal. De beschikbaarheid van grondstoffen voor de productie van hernieuwbare energie, zoals de materialen voor batterijen of de biogrondstoffen voor bio-energie, is cruciaal voor het succes van deze technologieën. Het gebruik van schone energie kan echter pas volledig doorbreken als er voldoende infrastructuur, investeringen en politieke wil zijn om de omschakeling van fossiele brandstoffen naar duurzame energiebronnen te realiseren.

Het is ook van belang om de bredere maatschappelijke en economische implicaties van de energietransitie te overwegen. De vervangingen van fossiele brandstoffen door hernieuwbare energie zullen niet alleen de industrie, maar ook de arbeidsmarkt beïnvloeden, met nieuwe kansen voor werkgelegenheid in de hernieuwbare energiesector en de opkomende industrieën. Tegelijkertijd moeten er strategieën worden ontwikkeld om de kosten van deze transitie te beheersen, aangezien de initiële investering voor veel hernieuwbare technologieën nog steeds hoog is.

Endtext

Hoe holisme en sjamanisme ons begrip van genezing verdiepen
Hoe Rust omgaat met geheugen: van stack tot heap
Hoe de Zuidzee-bel in 1720 de Britse economie verstikte en de financiële markten verstorde
Hoe worden de geurige moleculen in kaas en brood gevormd?