Tijdens het college van 9 oktober 2019 in het korfvak klimaatverandering bracht biologe Sara Vicca een les over de rol van natuurlijke ecosystemen in het klimaatverhaal. 

Landecosystemen zoals bossen en graslanden wisselen enorme hoeveelheden CO₂ uit met de atmosfeer. Globaal gezien circuleert maar liefst 12 keer meer CO₂ dan de mens uitstoot doorheen de ecosystemen (opname via fotosynthese, afgifte via respiratie). Dit betekent dat een relatief klein onevenwicht in deze uitwisselingsbalans een belangrijk effect kan hebben op ons klimaat.

Momenteel zijn opname en afgifte van CO₂ door landecosystemen niet in evenwicht. Globaal gezien nemen de ecosystemen op het land meer CO₂ op dan ze afgeven. Ze vormen zo een sink voor CO₂, en geen klein beetje. Over de voorbije decennia hebben ze maar liefst 30% van de CO₂ uitstoot door de mens opgeslagen. Dat is vooral een gevolg van de extra plantengroei dankzij de stijgende CO₂ concentraties in de atmosfeer. Planten ‘eten’ immers CO₂.

Zonder deze buffer zou klimaatverandering dus al veel erger zijn. De CO₂ concentratie in de lucht zou zonder de buffer op het land al bijna 500 ppm bedragen i.p.v. de huidige concentratie van ongeveer 410 ppm. De grens van 2 ⁰C opwarming (die naar schatting bij 450 ppm CO₂ bereikt wordt) zou al overschreden zijn. (ppm = parts per million = deeltjes per miljoen).

Het globale koolstofbudget (http://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/). De bronnen van CO₂ zijn opgesplits tussen fossiele brandstoffen (87% van de CO₂ emissies) en landgebruik/veranderingen in landgebruik (13% van de CO₂ emissies). Deze verdwijnen voor een belangrijk deel in de oceanen (~22%) en in ecosystemen op het land (~29%), waardoor er slechts zo’n 44% van onze emissies de in de CO₂ concentratie in de atmosfeer doet stijgen. De emissies worden uitgedrukt in gigaton CO₂ per jaar (GtCO₂/yr).

Maar in hoeverre kunnen we blijven rekenen op natuurlijke ecosystemen om onze uitstoot gedeeltelijk op te ruimen?

Dat zal heel erg afhangen van de mate waarin we klimaatverandering zullen beperken. Klimaatverandering vormt een belangrijke bedreiging voor de opslag van CO₂ in ecosystemen. Extreme weersgebeurtenissen zoals hittegolven, droogtes en orkanen kunnen in korte tijd enorme hoeveelheden CO₂ vrijstellen.

Hittegolven en droogtes beperken de CO₂-opname door planten en kunnen leiden tot sterfte van bomen en andere planten. De Europese hittegolf van 2003 bvb. reduceerde fotosynthese in Europese ecosystemen met 30% en veranderde de Europese ecosystemen tijdelijk van een CO₂ sink (die ze doorgaans zijn) in een bron van CO₂. Bijna 2 gigaton (Gt) CO₂ kwam vrij en er werd naar schatting 4 jaar opslag van koolstof in Europese ecosystemen teniet gedaan.

Vooral wanneer hittegolven en droogtes aanleiding geven tot branden, komt er veel CO₂ in 1 keer vrij. In de tropen bvb. gingen in 2005 en 2010 grote delen van het Amazonewoud in vlammen op. Daarbij kwam telkens tussen 5 en 7.5 Gt CO₂ vrij, wat overeenkomt met 12-18% van onze huidige uitstoot.

Wanneer door klimaatverandering weerextremen toenemen in frequentie en intensiteit, zal de bufferende capaciteit van onze ecosystemen aangetast worden. Dit is een van de redenen waarom het zo belangrijk is om opwarming te beperken tot ruim onder 2 ⁰C. Hoe verder we klimaatverandering drijven, hoe groter de kans dat landecosystemen veranderen in een bron van CO₂ en van klimaatverandering een zelfversterkend fenomeen maken.

Anderzijds kan de natuur ons ook nog een extra handje helpen in de strijd tegen klimaatverandering. De nodige emissiereducties tijdig te realiseren om de opwarming te beperken tot ruim onder 2°C is een gigantische uitdaging. Het lijkt bijna onvermijdelijk dat we te veel zullen uitstoten en daarom op termijn CO₂ uit de lucht zullen moeten halen en opslaan. M.a.w., we zullen waarschijnlijk negatieve emissietechnologieën (NETs) nodig hebben. Een aantal van deze NETs is zijn gebaseerd op natuurlijke processen. Ze behoren dus tot de nature-based solutions.

Door bosaanplant/herbebossing kan CO₂ worden vastgelegd in hout. Een van de nadelen hiervan is dat de opslag niet permanent is, en mogelijks bedreigd wordt door klimaatverandering. En er kunnen ook maatschappelijke problemen optreden wanneer er competitie voor vruchtbaar land optreedt tussen bosaanplant en voedselproductie. Een aantal andere NETs kunnen worden toegepast in de landbouw: soil carbon sequestration, biochar en enhanced weathering.

–        Soil Carbon Sequestration (SCS) omvat het aanpassen van het bodembeheer zodat er koolstof wordt vastgelegd (i.p.v. vrijgesteld, wat doorgaans het geval is). Net als bebossen heeft SCS het nadeel dat de koolstofopslag niet onomkeerbaar is en het risico bestaat dus dat het snel teniet gedaan wordt (bvb. wanneer een (nieuwe) landeigenaar beslist om te gaan ploegen).

–        Biochar (bvb. houtskool) is een stabiele vorm van koolstof die gevormd wordt wanneer biomassa verbrand wordt in een atmosfeer zonder zuurstof (pyrolyse). Biochar kan aangebracht worden als bodemverbeteraar, aangezien biochar onder andere de waterhuishouding kan verbeteren. Aangezien biochar een zeer stabiele vorm van koolstof is, kan deze opslag als onomkeerbaar beschouwd worden (opslag voor enkele eeuwen). Een nadeel is dat de productie van biochar economisch (nog) niet rendabel is.

–        Enhanced weathering (EW) omvat het versneld verweren van silicaathoudend gesteente (bv. basalt). Door dit gesteente te vermalen en bv. aan te brengen op landbouwgrond, wordt het natuurlijk verweringsproces versneld. Bij dit chemische proces wordt CO₂ vastgelegd; het wordt ingebouwd in carbonaten die uiteindelijk in de oceaan zullen sedimenteren. Op deze manier kan CO₂ voor millenia worden vastgelegd (tot het via een vulkaanuitbarsting eventueel weer vrijkomt). EW kan een heel aantal voordelen opleveren voor de landbouw (o.a. verhoogde productiviteit door vrijstellen van voedingsstoffen in het gesteente), maar is nog maar weinig onderzocht, waardoor er dus nog grote onzekerheden zijn omtrent de potentiele koolstofopslag en de neveneffecten.

De meeste NETs staan nog in hun kinderschoenen, en hun potentieel is dan ook nog niet helemaal duidelijk. Wel is duidelijk dat er geen wondermiddel bestaat en dat we in de toekomst waarschijnlijk verschillende NETs zullen moeten inschakelen om de opwarming enigszins te beperken. NETs zullen ook nooit onze huidige uitstoot kunnen compenseren. Ze zullen hoogstens kunnen ingezet worden om te compenseren voor de emissies die op relatief korte termijn (zeer) moeilijk de vermijden zijn, zoals de emissies van de luchtvaart. Deze beperkingen en onzekerheden omtrent de toekomstige capaciteit van NETs maakt een snelle en doorgedreven transitie naar een koolstofloze economie des te belangrijker.

Sara Vicca en Ann Crabbé