Duurzaam doorrekenen Zijn de nieuwe windmolens en zonnecellen ook praktisch uitvoerbaar?
De opleiding industriële ecologie kijkt kritisch naar nieuwe duurzame technologie. ‘In het laboratorium is de nieuwste generatie zonnecellen prachtig, maar voordat je de productie hebt opgeschaald zijn de grondstoffen op.’
DOOR BENJAMIN SPRECHER Feest bij het Centrum voor Milieuwetenschappen Leiden (CML): het vijf jaar oude MSc-programma Industriële Ecologie - een samenwerkingsverband met de TU Delft - is eindelijk als zelfstandige studierichting geaccrediteerd. De ruim twintig studenten die zich hiervoor jaarlijks aanmelden hoeven voortaan niet meer als scheikundigen door het leven te gaan. Wat gebeurt er eigenlijk bij de afdeling, internationaal gerenommeerd maar lokaal volstrekt onbekend?
‘Studenten leren hoe de vork echt in de steel zit bij globale milieuproblemen, en wat daar nou realistisch gezien aan te doen valt’, zegt dr. Ester van der Voet. ‘Ons onderzoek gaat voornamelijk over de analyse van complexe milieuproblemen, bijvoorbeeld de gevolgen van het grootschalig toepassen van duurzame energiebronnen of de relatie tussen verschillende grondstoffen.’
Neem het gebrek aan drinkwater. Het is mogelijk om van zeewater drinkwater maken, maar dit kost ongelooflijk veel energie, wat weer leidt tot allerlei nieuwe problemen. Het lijkt logisch om rekening te houden met dit soort verbanden, maar in de praktijk gebeurt dit nauwelijks. Toen de EU de productie van biobrandstoffen ging stimuleren, leidde dit tot allerlei onbedoelde bijeffecten, zoals stijgende voedselprijzen en de versnelde kap van tropische regenwouden.
Van der Voet: ‘Vaak komt uit dit soort onderzoek verrassende inzichten. Zo is het bekend dat er steeds minder hoge kwaliteit ertsen beschikbaar zijn voor metalen als koper of nikkel. Het kost exponentieel meer energie om metalen te winnen uit lagere kwaliteit erts. Toen we deze informatie combineerden met de voorspelde toekomstige vraag naar metalen, bleek dat in 2050 het produceren van voldoende metalen meer dan twee keer het totale huidige energieverbruik van de gehele wereld in beslag zou nemen. Dat kan natuurlijk niet, maar daar heeft tot nog toe niemand rekening mee gehouden.
‘De EU doet met haar Resource Strategy nu een eerste poging om dit soort integratie van informatie systematisch aan te pakken. We willen naar een situatie waarin het mogelijk is om bepaalde technologieën te stimuleren, zonder dat we achteraf voor nare verrassingen komen te staan. Het doel is om economische groei te ontkoppelen van milieueffecten. Historisch gezien was het bijvoorbeeld altijd zo dat economische groei een proportionele stijging in CO2-emissies tot gevolg had. In de toekomst moet het mogelijk zijn om economische groei te realiseren zonder bijbehorende milieueffecten. Samen met een aantal andere Europese onderzoeksinstituten bedenken we een methode om die ontkoppeling te meten. Dan kunnen we bijvoorbeeld niet alleen simpele verbanden leggen tussen economische groei en CO2-uitstoot, maar ook rekening kunnen houden met grondstoffenverbruik.’
Een ander belangrijk onderzoeksveld zijn de problemen die optreden met het materiaalgebruik van duurzame energiebronnen, vult collega René Kleijn aan. ‘Bij veel duurzame technologieën worden torenhoge verwachtingen geschept. Vaak gelden er echter keiharde grenzen aan de mogelijkheden tot opschaling. Voor Shell hebben we een promotieonderzoek uitgevoerd naar het materiaalgebruik van ondergrondse CO2 -opslag. Wat bleek? Als je deze technologie wil toepassen op een schaal die enigszins interessant begint te worden, heb je al gauw een behoorlijk percentage van de totale wereldproductie nikkel nodig.’
Veel van de nieuwe generatie zonnecellen hebben dat probleem, zegt Kleijn. ‘Ze zijn in het laboratorium en bij kleinschalige productie prachtig, maar voordat je de technologie hebt opgeschaald naar een duizendste van je wereldelektriciteitsbehoeften zijn de bijzondere metalen die je nodig hebt om het licht in elektriciteit om te zetten al op. Hetzelfde geldt voor Neodymiummagneten die gebruikt worden in windmolens om de bewegingsenergie om te zetten in elektriciteit of het platina dat in brandstofcellen nodig is als katalysator om waterstof en zuurstof te veranderen in water en elektriciteit. Een student zoekt nu uit of het überhaupt mogelijk is om een significante hoeveelheid auto’s met lithiumbatterijen rond te laten rijden. Hoewel dat materiaalgebruik vaak een beperkende factor lijkt te zijn voor duurzame energie wordt er nauwelijks onderzoek naar gedaan, laat staan dat het een rol speelt in het publieke debat. Dat is natuurlijk jammer.’
Van der Voet: ‘Eigenlijk is onze core business: methodeontwikkeling. Vaak moeten we wel, omdat veel van onze onderzoeksvragen zich op methodologisch onontgonnen gebied bevinden. Bijvoorbeeld, om onderzoek te kunnen doen naar materiaalgebruik moest eerst een methode bedacht worden om de analyse systematisch te kunnen doen: material flow analysis. In de begindagen van industriële ecologie waren we ook nauw betrokken bij de definiëring van de ISO-standaard voor levenscyclusanalyse. In 2002 hebben we in opdracht van het Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer een grote handleiding gepubliceerd, die nu wereldwijd als standaard geldt. Hoewel dat een grote doorbraak was, willen we nu verder kijken. Een van de grotere vraagstukken op dit moment is: hoe kun je de milieuprestaties van verschillende technologieën met elkaar vergelijken als je aanneemt dat het hele systeem mee verandert? Nu wordt bijvoorbeeld bij windenergie rekening gehouden met het feit dat de productie van het ijzer dat voor de windmolens gebruikt wordt een bepaalde CO2 -uitstoot met zich mee brengt. Maar wat als we willen kijken wat er gebeurt in een toekomstbeeld waar ijzer gemaakt wordt met windenergie? Daar kunnen huidige methodes zoals levenscyclusanalyses niet mee omgaan.’
