De stikstofproblematiek is volop in de belangstelling en maakt bij veel mensen veel los.
Een bijdrage van Kees de Lange. 12-11-2022
Van de kant van de regering en uit de Tweede Kamer horen we vooral onzinverhalen zonder enige wetenschappelijke onderbouwing. Men schroomt zelfs niet hardwerkende boeren verdacht te maken en dreigt hun beroepsuitoefening onmogelijk te maken. Is dit allemaal terecht?
Ik ben lid van een Amerikaanse denktank, de CO2 Coalition. Men wordt lid op uitnodiging, en de leden zijn stuk voor stuk deskundig op beta-gebied (natuurkunde, scheikunde, biologie, bodemkunde, geologie, technische wetenschappen, etc.). Bij zaken die in de belangstelling staan, vraagt het bestuur of er leden zijn die mee willen werken aan een wetenschappelijk artikel. Onderstaand artikel is op die manier tot stand gekomen, met 4 auteurs, waaronder ik zelf.
Het artikel is natuurlijk nogal technisch-wtenschappelijk, en voor niet-specialisten niet eenvoudig. Daarom is er een Inleiding of Samenvatting bijgevoegd die zonder in technisch jargon te vervallen in gewone taal voor niet-specialisten en beleidsmakers aangeeft wat de essentie van het artikel is en wat de conclusies zijn.
Omdat stikstofverbindingen onderdeel van de stikstofcyclus zijn, is het niet mogelijk zaken los van elkaar te bekijken. Het is nodig om de samenhang tussen verbindingen die een rol spelen in de atmosfeer, de oceanen en in de bodem in samenhang te bekijken. Evenzo kan men de rol die de mens speelt niet los zien van de vele natuurlijke processen. We hebben er hard aan gewerkt om die samenhang zo goed mogelijk over het voetlicht te krijgen.
De samenvatting en de link naar het artikel: https://co2coalition.org/publications/nitrous-oxide-and-climate/
***
Samenvatting
Distikstofoxide (N2O) heeft zich nu verenigd met koolstofdioxide (CO2) en methaan (CH4) in het pantheon van antropogene ‘duivelse’-gassen van de voorstanders van klimaatalarm. Volgens hen leiden toenemende concentraties van deze moleculen tot een ongewone en ongekende opwarming, wat op zijn beurt catastrofale gevolgen zal hebben voor zowel onze ecosystemen als de mensheid.
Landen over de hele wereld zijn bezig met het sterk verminderen of elimineren van het gebruik van stikstofmeststoffen op basis van tot nu toe slecht begrepen eigenschappen van lachgas. Reductie van N2O-emissies wordt voorgesteld in Canada met 40 tot 45 procent en in Nederland tot 50 procent. Het volledige verbod op kunstmest van Sri Lanka in 2021 leidde tot de totale ineenstorting van hun voornamelijk agrarische economie.
Om de broodnodige informatie over N2O te verstrekken, heeft de CO2-coalitie een belangrijk en actueel document gepubliceerd waarin het opwarmende effect van het gas en zijn rol in de stikstofcyclus wordt geëvalueerd. Gewapend met deze essentiële informatie kunnen beleidsmakers nu overgaan tot het nemen van weloverwogen beslissingen over de kosten en baten van verplichte reducties van deze gunstige molecule.
Dit nieuwe artikel sluit aan bij eerdere rapporten van de CO2 Coalition over andere broeikasgassen, koolstofdioxide en methaan.
Belangrijkste punten uit het artikel:
- Bij het huidige tempo zou er in meer dan 400 jaar een verdubbeling van N2O plaatsvinden.
- De atmosferische opwarming door N2O wordt geschat op 0,064oC per eeuw.
- Toenemende gewasproductie vereist voortdurende toepassing van synthetische stikstofkunstmest om een groeiende bevolking te voeden.
N2O en zijn opwarmingspotentieel
Het eerste deel van het artikel is zeer technisch en bespreekt het broeikasopwarmingsvermogen van N2O. Net als CO2 is lachgas een lineair, chemisch inert molecuul dat infraroodstraling absorbeert. N2O heeft echter een langere levensduur in de atmosfeer dan CH4 omdat het beter bestand is tegen chemische of fysische afbraak. Toenemende atmosferische concentraties van N2O dragen waarschijnlijk bij aan een zekere mate van opwarming van de atmosfeer van de aarde. Om te beoordelen hoeveel waarschijnlijk is, beschouwen de auteurs goed gevalideerde stralingsoverdrachtstheorie en beschikbaar experimenteel bewijs in plaats van zeer complexe algemene circulatieklimaatmodellen, die onbetrouwbaar zijn gebleken.
De huidige N2O-concentratie op zeeniveau is 0,34 delen per miljoen (ppm) en neemt toe met een snelheid van ongeveer 0,00085 ppm/jaar. Dit stijgingspercentage is sedert 1985 constant gebleven, zonder enige indicatie van een versnelling. Een vergelijking met CO2 bij een huidige concentratie van circa 420 ppm is op zijn plaats. Voor de huidige concentraties van broeikasgassen is de stralingsforcering per toegevoegd N2O-molecuul ongeveer 230 keer groter dan de forcering per toegevoegd CO2-molecuul. Dit klinkt slecht, maar wat zijn de feiten?
De toenamesnelheid van CO2-moleculen is ongeveer 2,5 ppm/jaar, of ongeveer 3.000 keer groter dan de toenamesnelheid van N2O-moleculen. De bijdrage van lachgas aan de jaarlijkse stijging van de broei is dus 230/3.000 of ongeveer 1/13 die van CO2. Als de belangrijkste broeikasgassen CO2, CH4 en N2O ongeveer 0,1 C/decennium hebben bijgedragen aan de opwarming van de aarde die de afgelopen decennia is waargenomen, zou dit overeenkomen met ongeveer 0,00064 graden Celsius per jaar of 0,064 °C per eeuw opwarming door N2O, een cijfer dat nauwelijks waarneembaar is. Bij het huidige stijgingstempo zou een verdubbeling van de N2O-concentratie meer dan vier eeuwen duren en, volgens figuur 5 van de paper, zou de stijging van de opwarming onmerkbaar klein zijn.
De stikstofcyclus
Samen met water en koolstof is stikstof van cruciaal belang voor het plantenleven en het juiste aandeel ervan is van cruciaal belang voor een optimale groei. Koolstof is beschikbaar voor planten uit CO2 in de atmosfeer; stikstof moet in de bodem beschikbaar komen. Daartoe binden verschillende micro-organismen en plantensoorten, met behulp van symbiotische micro-organismen, diatomisch stikstof (N2) uit de atmosfeer in de bodem, waar het in ingewikkelde kringlopen van stikstofhoudende verbindingen terechtkomt die min of meer vrij in de bodem kunnen bewegen en voor veel planten van belamng zijn. Door de activiteit van micro-organismen (recent werk toont aan dat archaeabacteriën van vergelijkbaar belang zijn voor bacteriën) wordt de stikstofcyclus beëindigd door N2 en in veel mindere mate N2O terug in de atmosfeer af te geven. Vanwege verliezen naar de atmosfeer en uitspoeling naar waterwegen, moet bodemstikstof continu worden aangevuld om de plantengroei te optimaliseren.
Agrarische en natuurlijke vegetatieve groei dragen vergelijkbare hoeveelheden bij aan de stikstofcyclus. Voor een optimale gewasgroei zijn grote hoeveelheden stikstof nodig. Een deel van de stikstof wordt geleverd door dierlijke mest en rottende planten. Deze stikstofbronnen zijn echter onvoldoende om de landbouw nodig te hebben om een groeiende wereldbevolking te voeden.
Figuur 14 uit het artikel vergelijkt de relatie tussen het toenemende gebruik van kunstmest met stikstof en de toenemende opbrengsten van verschillende gewassen in de VS vanaf 1866. Opvallend is de sterke correlatie tussen stikstofbemesting en gewasopbrengst. Figuur 13 laat wereldwijd een vergelijkbare overeenkomst zien tussen het gebruik van stikstofkunstmest en de opbrengst van graangewassen. Veranderingen in ingewikkelde processen zijn natuurlijk niet aan één oorzaak toe te schrijven. Andere minerale meststoffen zoals fosfor en kalium, betere plantensoorten zoals hybride maïs en toenemende concentraties van atmosferisch CO2 zijn ook van aanzienlijk belang bij de productie van gewassen. De cruciale rol van stikstofmeststoffen bij het enorm verhogen van de gewasopbrengst is echter onmiskenbaar.
Figuur 14 – Gewasopbrengsten voor maïs, tarwe, gerst, grashooi, haver en rogge in de Verenigde Staten.
Figuur 13 – Jaarlijkse wereldproductie van stikstofmeststof gebruikt in de landbouw (blauw, in Tg) en wereldproductie van alle graangewassen (oranje, in Gigatonnes) van 1961 tot 2019.
Het voeden van een wereldbevolking die met 1,1 procent per jaar groeit, is geen sinecure. Verwoestende hongersnoden uit het verleden zijn de afgelopen eeuw op een afstand gehouden door de hierboven genoemde fundamentele wetenschappelijke ontwikkelingen. Op dit moment vertonen veel regeringen, onder invloed van ‘groene’ pressiegroepen, een gevaarlijke neiging om het gebruik van stikstofmeststoffen te beperken om boeren ’terug naar de natuur’ te brengen om de wereld te redden van een ‘klimaatramp’.
In Nederland overweegt de regering om grote aantallen boeren failliet te laten gaan om zogenaamd catastrofale opwarming door N2O-uitstoot te voorkomen. Zoals dit nieuwe artikel laat zien, zal de N2O-emissie een triviaal effect hebben op temperatuurstijgingen. Boeren moeten zelf, en niet overheidsbureaucraten, de optimale hoeveelheden stikstofmeststof bepalen om de gewasopbrengst te maximaliseren.
Landbouw zonder kunstmest kan, ondanks dat het zeer arbeidsintensief is en zeer lage opbrengsten oplevert, haalbaar zijn voor een kleine niche van de wereldbevolking die ervoor wil en kan betalen. Het is echter ondenkbaar dat de groeiende massa, of zelfs de huidige wereldbevolking, kan worden gevoed zonder het intelligente, wetenschappelijk onderbouwde gebruik van stikstof en andere meststoffen.
‘Groene’ illusies kunnen geen miljarden mensen voeden.
***
Kees de Lange.
Oorspronkelijk artikel en auteurs
Nitrous Oxide and Climate
C. A. de Lange 1, J. D. Ferguson 2, W. Happer 3, and W. A. van Wijngaarden 4
1 Atomic, Molecular and Laser Physics, Vrije Universiteit, De Boelelaan 1081, 1081 HV, Amsterdam, The Netherlands
2 University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine, USA
3 Department of Physics, Princeton University, USA
4 Department of Physics and Astronomy, York University, Canada
Download de gehele PDF Nitrous Oxide and Climate hier.
***
0 reacties :
Een reactie posten