Klimaat Waar zit het grote gaslek?

Waar komt al dat methaan ineens vandaan?

Beeld Rein Janssen

Uit de ingewanden van de aarde – en die van u – lekt een gas dat de wereld kan veranderen: methaan. De laatste jaren neemt de uitstoot toe, maar niemand weet precies waarom. Wat is er aan de hand?

Het is maar een grafiekje, een kringelend lijntje op een stuk papier. Toch is de beroering om de nieuwe meetreeks van het Amerikaanse centrum voor atmosfeeronderzoek NOAA er niet minder om.

‘Het lijkt wel alsof de grafiek sinds vorig jaar weer een knikje omhoog maakt’, zegt Han Dolman, hoogleraar ecohydrologie aan de Vrije Universiteit Amsterdam.

‘Uitermate zorgwekkend dat het groeitempo weer het niveau nadert dat we zagen in de jaren tachtig’, reageerde hoogleraar klimaatwetenschap Keith Shine van de Universiteit van Reading meteen.

‘Het verontrustende is dat we niet weten welke processen hiervoor verantwoordelijk zijn’, zei Ed Dlugokencky van het NOAA.

Want eigenlijk hoort het kringelende lijntje in de grafiek helemaal niet te stijgen. Al in de jaren negentig van de vorige eeuw vlakte het met een flauwe bocht af, om rond de eeuwwisseling helemaal tot stilstand te komen. Een statistische flatline, jarenlang. Einde stijging. Dacht men.

Tot het lijntje een jaar of tien geleden opeens weer begon te klimmen. In 2011 doorbrak de grafiek de waarde van 1.850 ‘deeltjes per miljard’, zoals kenners zeggen. In 2015 ging het nog harder omhoog. En hoewel het nog te vroeg is om het helemaal zeker te weten, lijkt de lijn in 2018 wéér iets steiler te zijn gestegen:

Beeld NOAA

Dat is erg onplezierig, zeggen wetenschappers unaniem. Het lijntje gaat namelijk over een broeikasgas dat in zijn eentje verantwoordelijk is voor een procent of 30 van de opwarming van de aarde: methaan. ‘Als de waargenomen methaantoename doorgaat met de huidige ongeveer 5 deeltjes per miljard per jaar, is dat genoeg om de klimaatafspraken van Parijs in gevaar te brengen’, noteerde een internationaal team van 23 klimaatwetenschappers onlangs in een vakartikel.

En dat was nog voordat de toename verdubbelde. Vorig jaar steeg het methaan met 10,7 deeltjes per miljard, de op een na hoogste stijging deze eeuw. ‘Er moet ergens een feedback ofzo zijn, die de boel verergert’, zegt Dolman.

Zuurstofvrij

Het duivelsgas kent vele namen. Moerasgas, aardgas, zeggen sommigen. ‘Hét gas’, zeggen we thuis, want ook het gas uit het fornuis is er grotendeels uit samengesteld. Overal waar organisch materiaal vergaat zonder zuurstof in de buurt, ontstaat methaan. In rijstvelden. In riviermodder. In dooiende permafrost. En in de ingewanden van koeien en andere dieren, waaruit het ontsnapt via winden.

Daarachter zit een wonderlijk verhaal. Ooit – tot zo’n 3,5 miljard jaar geleden – was de dampkring zuurstofloos. De aarde werd bevolkt door methaanproducerende microben. Toen vond het leven de fotosynthese uit, een proces waarbij zuurstof vrijkomt. Eindelijk lucht! Maar voor de methaanmakers is zuurstof puur vergif. Morrend trok het oervolk zich terug, onder de zeebodem, in modder, diep in de aarde, in uw darmen – overal waar de zon niet schijnt en het nog lekker zuurstofvrij is.

En daar zitten ze nu, in ontiegelijke hoeveelheden, methaan te maken. Geef ze organische materie (alles van dode diertjes tot neerdwarrelende algjes) en ze breken het af om er elektronen uit te oogsten. Wat je dan overhoudt, is een koolstofatoom omwolkt door vier waterstofatomen: CH4, oftewel methaan.

Dat is niet het enige, want het gas ontstaat ook als je fossiele brandstoffen en vooral hout of bossen verbrandt. Vuur waarbij de zuurstoftoevoer niet optimaal is. Het gevolg is dat koolstofatomen worden afgescheept met waterstof- in plaats van zuurstofatomen, zoals bij een goede fik eigenlijk hoort. Krijg je CH4, in plaats van CO2. Ongeveer een kwart van al het aardse methaan ontstaat op die manier.

Dat is allemaal tot daaraan toe, ware het niet dat methaan zo’n sterk broeikasgas is dat warmtestraling over een eeuw wel 28 keer zo veel absorbeert als CO2. Geen spul dat je in je dampkring wilt, als er toch al zo veel zorgen zijn over de opwarming van de aarde.

Maar dat is precies wat er sinds 2007 gebeurt. ‘We dachten dat het methaan een evenwichtstoestand had bereikt’, zegt Thomas Röckmann, hoogleraar atmosfeerchemie aan de Universiteit Utrecht. ‘Maar dat blijkt niet zo te zijn.’

Wetenschap: word maar eens wijs uit wat hier aan de hand is.

De eerste verdachte: de dooiende polen

Het is er ’s zomers altijd drassig, vertelt aardwetenschapper Jorien Vonk, in haar werkkamer driehoog achter aan de VU Amsterdam. ‘Niet dat je wegzakt in de grond, maar eerder dat je een beetje op en neer veert als je loopt.’

Vonk doet veel onderzoek naar en in de Siberische poolgebieden. ‘Op landschapsschaal zie je van alles veranderen. Er zitten smeltgaten in het landschap, soms vol water, en sommige zo groot als een voetbalveld. Vooral met een drone of helikopter is dat goed te zien.’

Dooi op de polen leidt onder meer tot smeltgaten in het landschap. Beeld Lisa Bröder

Het moet de dooiende permafrost zijn, was tien jaar geleden zo ongeveer de eerste gedachte die bij wetenschappers opkwam toen het methaan weer begon toe te nemen. Aan de polen gaat de opwarming immers ongeveer twee keer sneller dan gemiddeld, onder meer doordat de pool behalve warmer ook donkerder wordt en daarmee meer zonlicht absorbeert.

En in de eeuwig bevroren bodem van Siberië en Canada zit voor zo’n 1.500 miljard ton koolstof aan bevroren plantenresten (met hier en daar een mammoet). In de loop van deze eeuw kan daarvan 50- tot 175 miljard ton vrijkomen als de resten gaan rotten, berekende een internationaal team met onder meer Vonk enkele jaren geleden. In de vorm van CO2 en, jawel, methaan.

Toch acht Vonk het ‘niet superaannemelijk’ dat de dooi achter de versnelling in de methaanuitstoot zit. Het meeste methaan komt uit de grond als CO2. ‘Als het de permafrost was, zou je een heel geleidelijk, constant signaal zien’, zegt ook Dolman. ‘Niet in één keer zo’n klap, zoals de afgelopen tien jaar.’

Goed, maar wat dan wél?

De tweede verdachte: de moerassen

Het moet gaan om ‘vers’ methaan, van microbiële oorsprong, zegt hoogleraar klimaatwetenschap Sander Houweling (VU Amsterdam, SRON). De alarmerende grafieken van de laatste jaren laten namelijk nog iets zien: het extra methaan is ook subtiel lichter van gewicht, doordat het is verrijkt met het lichtgewicht koolstofatoom ‘koolstof-12’. En dat is een vingerafdruk van levende wezens. ‘Dan heb je het over landbouw, rijstteelt, afvalverwerking’, zegt Houweling.

Én tropische moerassen, zoals de uitgestrekte Pantanal in de Amazone, of de Okavango-moerassen in Botswana, zegt Dolman. Uitgestrekte zompige gebieden, waar de ondergrondse methaanmakers naar hartelust organisch materiaal omzetten in CH4. ‘Het methaansignaal zit ook meer in de tropen dan elders’, zegt Houweling, wijzend op nieuwe satellietmetingen.

De Pantanal in Brazilië. Beeld Getty

Wellicht komt hier de versnelling vandaan, vermoedt hij. Door de opwarming van de aarde regent het meer en langer, en treden rivieren zoals de Amazone verder en langduriger uit hun oevers. ‘Hele gebieden lopen onder. En microben vinden dat heerlijk’, schetst Houweling. Los nog van het directe effect van opwarming, zegt Dolman. ‘Een graad warmer, en die microben gaan gewoon harder.’

Verontrustend, want zoiets kan zichzelf versterken. Meer methaan betekent immers meer warmte, en meer warmte betekent... nou ja, meer overstromingen – en meer methaan.

De derde verdachte: de hand van de mens

Maar er is nog iets. Behalve het methaan (CH4) neemt sinds 2007 ook de hoeveelheid ethaan (C2H6) in de dampkring toe. Dat wijst weer op fossiele brandstoffen – de hand van de mens.

Dit verklaart de toename, opperde een paar jaar geleden een onderzoeksteam dat ethaan meet boven op de berg de Zugspitze in Zuid-Duitsland. ‘We produceren meer olie en gas, en daarbij komt meer methaan vrij’, aldus de groep in vakblad Atmospheric Chemistry and Physics.

‘De veestapel groeit. En in de VS is er een verschuiving in de energievoorziening naar meer gas’, zegt ook Houweling. ‘Ik vloog laatst boven Colorado, en vanuit het vliegtuig zie je dan een landschap met overal boorgaten. Ze zijn daar enorm bezig met het winnen van schaliegas. En daarbij lekt heus weleens iets weg. Er zijn zelfs onderzoeksgroepen die denken dat de toename van methaan vooral door de schaliegaswinning komt.’

En dat de methaantoename na 2000 stilviel? Dat zal komen door de val van de Sovjet-Unie, volgens een analyse van het Nieuw-Zeelandse klimaatonderzoekscentrum NIWA. Toen de Russische gas- en olie-industrie opveerde, ging men lekkende pijpleidingen repareren. ‘Met als gevolg minder ontsnappend methaan’, zegt hoogleraar Röckmann, die het idee ‘best aannemelijk’ vindt.

Verwarrend is het ook. Want wat is het nou: de moerassen, de koeien, de houtvuurtjes, de gaswinning of toch gewoon de schoorsteen van de fabriek? Röckmann en Houweling staken de koppen bijeen met wetenschappers van Nasa en berekenden: ‘slechts’ de helft van het extra methaan komt rechtstreeks van microben; de andere helft moet afkomstig zijn van fossiele brandstoffen.

Misschien biedt het nieuwe meetinstrument Tropomi uitkomst, een gasdetector die vanuit een baan om de aarde speurt naar methaanbronnen. Tropomi doet dat met een resolutie van 7 bij 7 kilometer: genoeg om zaken als landbouwgebieden, fabriekszones en steden uit elkaar te houden. ‘We krijgen hartstikke mooie metingen’, zegt Röckmann.

Kijk naar de eerste methaankaart van Tropomi, die men deze lente onthulde, en je oog valt direct op de dikke, rode dotten methaan die opstijgen vanuit vooral India en Oost-Azië. Helemaal in lijn met een analyse die vaststelde dat de methaantoename hem vooral zit in de groeiende veestapel en de toenemende rijstteelt van die landen. ‘Uiteindelijk geldt vooral: hoe hoger de bevolkingsdichtheid, des te meer methaan’, zegt Houweling.

Methaankaart van het nieuwe meetinstrument Tropomi. Beeld ESA / Tropomi

De vierde verdachte: hydroxyl

Terwijl de meeste methaandetectives de bodem afspeuren, houdt Thomas Röckmann ook een oogje op de lucht. Hij vertrouwt de scheikunde van de dampkring niet. Het is nog altijd denkbaar dat het methaan niet alleen in grotere hoeveelheden wordt bijgemaakt, zegt hij, maar ook dat het minder goed wordt afgebroken.

Dat zit zo. CH4 houdt het doorgaans niet langer dan een jaar of tien vol in de dampkring, voordat andere moleculen het bespringen en zijn overtollige elektronen jatten, in ruil voor wat zuurstof: CH4 wordt CO2 plus waterdamp en ozon (O3). Waarmee de broeikaswerking van methaan niet voorbij is – ook die drie restproducten zijn broeikasgassen – maar wel minder sterk.

Maar voor die overval op methaan is wel ‘hydroxyl’ nodig, een driftig, kortstondig verbindinkje van zuurstof en waterstof (OH) dat hunkert naar elektronen. Hydroxyl is een soort breekijzer van de dampkring: elk methaanmolecuul dat het tegenkomt, maakt het prompt kapot. Maar is er minder hydroxyl, dan kan de dampkring methaan minder goed afbreken – de ‘oxidatieve capaciteit van de dampkring neemt af’, voor wie indruk wil maken op feestjes.

En minder hydroxyl, dat zou weleens kunnen meespelen. Dat komt, idioot genoeg, onder meer door de schonere lucht. Doordat landen als Nederland minder stikstofoxide uitstoten, wordt er in de dampkring minder van het breekijzermolecuul gemaakt – met als gevolg meer overlevingskansen voor CH4.

Maar als puntje bij paaltje komt, zijn kenners toch niet overtuigd. ‘Alles op het conto schrijven van de levensduur van methaan, dat spreekt ook de waarneming tegen’, zegt Houweling. Röckmann is het met hem eens: ‘Ik geloof niet dat het de enige of de belangrijkste verklaring is.’

Meerdere aanjagers

Zo ligt de geheimzinnige methaantoename niet netjes aan het een of het ander – maar aan van alles tegelijk. ‘We hebben de neiging één factor te willen vinden’, zegt Houweling. ‘Terwijl ik denk dat we te maken hebben met een heel samenspel van factoren.’

Het is vooral de opwarming die ervoor zorgt dat al die factoren zich vertalen naar het stijgende lijntje van de methaangrafiek, denkt Röckmann. ‘Want als het warmer wordt, gaan veel CH4-producerende processen sneller.’ Bacteriën werken dan harder, moerassen worden groter, de permafrost smelt sneller, bosbranden nemen toe. ‘Ik weet het niet zeker, maar het lijkt erop dat de opwarming de opwarming voedt’, zei de Londense hoogleraar atmosfeerwetenschap Euan Nisbet, in gesprek met de Britse vakpers.

In een recent overzichtsartikel komen Röckmann en Dolman, samen met collega’s uit onder meer Nijmegen, tot een voorzichtige prognose. Houd deze eeuw de moerassen in de gaten: tot 2100 zullen die de voornaamste aanjagers zijn van extra methaan. Daarna kan het gas weleens steeds meer uit meren en rivieren komen, en uit de permafrost van het hoge noorden.

Het goede nieuws: uit hoe meer kieren en gaten het duivelsgas weglekt, des te meer mogelijkheden om er hier en daar wat te dichten, zegt Houweling. Denk aan het repareren van gaslekken, ‘methaanarm’ veevoer, schonere vuilnisbelten, betere verbrandingsovens, minder houtvuren of installaties die biogas afvangen. Zo lukt het in Azië steeds beter om de methaanuitstoot van rijstvelden te beperken door andere rijstvariëteiten te telen of het rijstveld af en toe te luchten, door het droog te zetten. ‘Het gevolg: minder methaan en meer opbrengst’, zegt Houweling. ‘Een win-winsituatie.’

De methaangrafiek lijkt zich er, tot frustratie van de kenners, voorlopig weinig van aan te trekken. Naar verwachting passeert het lijntje dit jaar nog de 1.870 deeltjes per miljard, een nieuw record.

‘De kans dat dit snel gaat afvlakken, lijkt me niet zo groot’, zegt Dolman. ‘Je staat hier toch een beetje met de bek vol tanden.’

De Bermudadriehoek, methaanongeluk?

Rond 2000 was het opeens dé mode. De Bermudadriehoek, toneel van diverse raadselachtige verdwijningen van vliegtuigen en schepen, zou het gevolg zijn van opborrelend methaangas. Een schip dat in een zee van methaanbubbels belandt, kan immers zinken, omdat een gassende zee schepen niet langer drijvende houdt. En hoog in de lucht zou het methaangas passerende vliegtuigen spontaan laten ontploffen.

Jerry Dickens zat net op een onderzoeksschip in de Bermudadriehoek toen de theorie populair werd. ‘Op een dag kwam er per helikopter een documentaireploeg naar ons schip om over de theorie te praten. Ik zei ze: je staat nu op een schip dat drijft boven een van de grootste lagen methaanijs die we hier kennen. Voel je je nog veilig?’ Waarop de cameraploeg, naar Dickens’ zeggen, enigszins bleek wegtrok.

Bewijs dat methaan schepen en vliegtuigen verslindt, is nooit gevonden. Waarschijnlijker is het mysterie van de Bermudadriehoek een voorbeeld van het ‘straatlampeffect’, naar de mop van de dronkelap die zijn sleutels verliest en ze verderop bij de straatlantaarn gaat zoeken omdat het daar licht is. De Bermudadriehoek is een van de drukste stukken zee op aarde. Niet vreemd dat daar soms voertuigen verdwijnen.

Ontwaakt de slapende reus?

Jerry Dickens is een van de weinige aardbewoners die weleens heeft gesnoept van een van de grootste gevaren op aarde. Dat was eind jaren negentig, op een schip voor de Amerikaanse kust, en het gevaar smaakte naar modder.

‘Zout en zanderig, met stukjes erin. Er was weinig aan’, vertelt hij twintig jaar later, op werkbezoek in Utrecht. Dickens, een enorme man die momenteel een beetje mank loopt omdat hij nota bene door een truck is aangereden, bulderlacht. ‘We haalden er zo veel van aan boord dat we het uit balorigheid op toastjes smeerden. Op een conferentie zag ik eens een van onze foto’s terug. Dat groene dat erop zit zijn waarschijnlijk algen, zei de spreker. Maar ik wist wel beter. Het was de tabascosaus die we eroverheen hadden gegoten.’

Wat Dickens en zijn collega’s aten, is een verschijningsvorm van methaan genaamd clathraten of hydraten. Luchtig ijs met methaan erin, een beetje zoals softijs. Overal waar de continentale platen afdalen in de diepzee, moet het ijs zitten, opgesloten in de zeebodem. In onvoorstelbare hoeveelheden, zegt Dickens: wel 1.000- tot 10 duizend gigaton (miljard ton). Dat is meer dan álle voorraden steenkool, olie en gas aan broeikasgassen in zich hebben.

Het gevaar is niet eens denkbeeldig. Zo’n 55 miljoen jaar geleden, bij een geologische ramp die experts aanduiden met de toverspreuk het ‘paleoceen-eoceen thermale maximum’, kwam het gas ook vrij en duwde het de temperatuur zomaar 5 graden omhoog. Begraven in de bodem van de zee ligt een ‘slapende reus’, of zelfs een ‘geladen kanon’, zoals de meer apocalyptische klimaatboekjes zeggen.

Zou de zee al aan de grote ontgassing zijn begonnen? In 2016 ontdekten oceaanwetenschappers liefst vijfhonderd nog onbekende barsten in de zeebodem voor de Amerikaanse westkust, waaruit onder meer methaan bubbelt. Tekenen dat de reus ontwaakt, beweren klimaatactivisten.

Maar Dickens, de man die de ontgassingstheorie in 1995 voor het eerst beschreef, gelooft er niets van. ‘Totale sensatiezoekerij’, vindt hij de verhalen over de ontgassende zeebodem. ‘Wie zegt dat die schoorstenen voor de kust er niet altijd al waren?’

Dickens pakt de blocnote af van de verslaggever en slaat aan het tekenen. Eerder dan als een steeds vollere ballon die opeens kan knallen, moet je het methaan in de zeebodem zien als een reservoir, dat van onderaf wordt bijgevuld door microben die organisch materiaal verteren, maar waaruit ook altijd methaan weglekt, legt hij uit. ‘Een dynamisch evenwicht. Net als een bos. Dat blijft ook niet almaar groeien; er verdwijnen ook bomen.’

Bovendien duurt het duizenden jaren voordat de aardopwarming doordringt tot in de ijzige diepten van de zeebodem en de clathraten in gevaar komen, zegt Dickens. Begrijp hem goed: ‘Het tempo waarin de dingen momenteel veranderen is waarschijnlijk sneller dan in welk tijdperk ook’, zegt hij. Maar de clathraten afsmelten ‘is toch een beetje alsof je een blok ijs probeert te smelten door er een 30 meter lange koperen buis tegenaan te leggen en die aan het andere uiteinde te verhitten met een aansteker’.

Schets van de methaankringloop. Beeld de Volkskrant

Zit er een limiet aan het aantal mensen dat je kunt kennen? Wat bewijst de uitslag van een schriftelijke test eigenlijk? In onze Grote Vragen Podcast beantwoorden we ‘vragen waar je nooit over na hebt gedacht maar plotseling dolgraag een antwoord op wilt hebben’.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden