Geo-engineering verwijst naar grootschalige interventies in het klimaatsysteem van de aarde om klimaatverandering tegen te gaan of te beperken. Er worden twee hoofdtypen geo-engineering besproken: solar radiation management (SRM) en carbon dioxide removal (CDR). Afhankelijk van de specifieke methode worden verschillende chemicaliën en materialen voorgesteld of gebruikt.
1. Solar Radiation Management (SRM)
SRM-technieken zijn erop gericht om zonlicht terug te kaatsen naar de ruimte om de aarde af te koelen. De volgende chemicaliën en deeltjes zijn voorgesteld of bestudeerd voor deze doeleinden:
- Zwaveldioxide (SO₂): Dit is de meest besproken chemische stof voor SRM. Wanneer het in de stratosfeer wordt geïnjecteerd, reageert zwaveldioxide en vormt het sulfaat-aerosolen, die zonlicht weerkaatsen. Dit bootst het verkoelende effect na dat te zien is na grote vulkaanuitbarstingen. De sulfaat-aerosolen creëren een reflecterende laag in de stratosfeer.
- Calciumcarbonaat (CaCO₃): Calciumcarbonaat wordt beschouwd als een alternatief voor sulfaten voor stratosferische aerosolinjectie. Het zou minder negatieve bijwerkingen hebben, zoals het verminderen van de ozonafbraak, vergeleken met zwavelgebaseerde methoden.
- Aluminiumoxide (Al₂O₃): Dit materiaal wordt soms voorgesteld als een reflecterende aerosol voor SRM. Het is meer reflecterend dan zwavelverbindingen, maar de milieueffecten en gezondheidsrisico’s zijn nog niet volledig begrepen.
- Titaandioxide (TiO₂): Bekend om zijn hoge reflectiviteit, wordt titaandioxide ook overwogen voor stratosferische aerosolinjectie. Het wordt in veel commerciële toepassingen gebruikt, zoals in verf en zonnebrandcrème, maar de effecten op het klimaatsysteem moeten nog verder worden onderzocht.
- Siliciumdioxide (SiO₂) of Silica: Silicadeeltjes kunnen ook worden gebruikt vanwege hun reflecterende eigenschappen. Net als bij andere deeltjes zijn de milieueffecten en haalbaarheid nog in onderzoek.
- Zoutaerosolen uit zee: Bij mariene wolkenhelderheid worden zeezoutdeeltjes in de atmosfeer gespoten om de albedo (reflectiviteit) van wolken te vergroten, zodat meer zonlicht wordt weerkaatst.
2. Carbon Dioxide Removal (CDR)
CDR-methoden zijn erop gericht om CO₂ uit de atmosfeer te verwijderen. Chemische stoffen die bij deze methoden worden gebruikt, vergemakkelijken het opvangen, opslaan of vastleggen van kooldioxide.
- Op amine gebaseerde oplosmiddelen: Deze worden gebruikt in directe luchtvangst (DAC) technologieën, waarbij deze chemicaliën zich binden aan CO₂ en het uit de lucht scheiden. Na het opvangen van CO₂ worden de amines geregenereerd door verhitting, waarbij zuivere CO₂ vrijkomt voor opslag.
- Natriumhydroxide (NaOH): In sommige koolstofopvangprocessen wordt CO₂ opgevangen door lucht door een oplossing van natriumhydroxide te leiden, dat reageert tot natriumcarbonaat (Na₂CO₃), waardoor de CO₂ effectief wordt vastgelegd.
- Calciumoxide (CaO): Dit wordt gebruikt in sommige koolstofopvangprocessen, waaronder minerale carbonatatie, waarbij CO₂ chemisch wordt gebonden aan mineralen om stabiele carbonaten te vormen.
- Biochar: Dit is een koolstofrijk materiaal dat wordt geproduceerd door het verbranden van organisch materiaal onder lage zuurstofomstandigheden (pyrolyse). Biochar wordt voorgesteld voor gebruik in koolstofopslag, waarbij het in de bodem kan worden begraven om koolstof voor lange periodes vast te leggen.
- Ijzersulfaat (FeSO₄): Gebruikt bij oceaanbemesting, wordt ijzersulfaat aan zeewater toegevoegd om de groei van fytoplankton te stimuleren, dat CO₂ opneemt tijdens fotosynthese. Dit is bedoeld om CO₂ uit de atmosfeer te verwijderen en op te slaan in oceaanbiomassa of sedimenten.
- Magnesiumsilicaat (MgSiO₃): Dit mineraal wordt gebruikt bij minerale carbonatatie om CO₂ te binden en stabiele carbonaten te vormen.
Andere Geo-engineering Materialen
- Reflecterende materialen voor oppervlakte albedo modificatie: Sommige voorstellen omvatten het bedekken van woestijnen of andere grote gebieden met reflecterende materialen, zoals witte oppervlakken of reflecterende plastics, om de albedo van de aarde te verhogen en de opwarming te verminderen.
Risico’s en Zorgen
Hoewel deze chemicaliën en methoden worden voorgesteld voor geo-engineering, zijn er aanzienlijke risico’s en onzekerheden aan verbonden, waaronder:
- Onbedoelde klimaatbijwerkingen (zoals het verstoren van weerspatronen).
- Milieu-impact (bijvoorbeeld oceaanverzuring door ijzerbemesting).
- Potentiële schade aan de ozonlaag (vooral bij op zwavel gebaseerde SRM-methoden).
- Bestuurs- en ethische kwesties met betrekking tot wie de controle heeft over de inzet van geo-engineering technologieën.
Deze voorstellen bevinden zich grotendeels nog in de onderzoeksfase en worden slechts op beperkte schaal toegepast.