Duurzaamheid
Versnellende methaanemissies brengen wetenschappers op het randje nu de aarde blijft opwarmen
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Klimaatverandering wordt snel een ernstig probleem nu de effecten overal ter wereld zichtbaar zijn. Zoals we meldden, heeft klimaatverandering de zomer van 2024 de heetste ooit geregistreerd gemaakt wereldwijd en voor Europa. Dit vraagt om inspanningen om het klimaat te stabiliseren door de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, wat zowel het klimaat als onze gezondheid ten goede komt.
Broeikasgassen zijn die gassen die warmte in de atmosfeer vasthouden. Koolstofdioxide (CO2) is de belangrijkste van deze gassen en wordt vrijgegeven als gevolg van verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool, aardgas, en olie evenals bomen en vast afval en als gevolg van bepaalde chemische reacties zoals cementproductie.
Een ander voorbeeld van een broeikasgas is lachgas (N2O). Het wordt uitgestoten tijdens landbouw- en industriële activiteiten tijdens de behandeling van afvalwater en de verbranding van fossiele brandstoffen. Gefluoreerde gassen worden ondertussen uitgestoten door diverse huishoudelijke en commerciële toepassingen.
Methaan (CH4) daarentegen wordt uitgestoten tijdens de productie en het transport van olie, aardgas, en steenkool. Echter, het overgrote deel van de CH4-emissies komt eigenlijk van menselijke activiteiten of “anthropogene” bronnen zoals stortplaatsen, landgebruik, vee, en andere landbouwpraktijken. Natuurlijke bronnen zoals termieten en wetlands zijn ook verantwoordelijk voor CH4-emissies.
Methaan is een kleurloos, reukloos, en brandbaar gas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde en klimaatverandering. Een hoofdcomponent van aardgas, methaan, wordt gebruikt als brandstof om warmte en licht te genereren en om organische chemicaliën te vervaardigen.
Volgens Rob Jackson, een wetenschapper aan de Stanford University die het Global Carbon Project voorzit, een groep die jaarlijks de uitstoot van broeikasgassen monitort:
“Methaan is een klimaatschurk die de wereld negeert. Methaan is veel meer en veel sneller gestegen dan koolstofdioxide.”
Terwijl de collectieve focus lag op de vermindering van koolstofdioxide vanwege de kortere atmosferische levensduur van methaan ten opzichte van CO2, verwarmt CH4 de atmosfeer van de aarde 90 keer effectiever dan koolstofdioxide gedurende de eerste twee decennia na de uitstoot.
In feite heeft een nieuwe studie aangetoond dat het tempo van methaanemissies zich in een snel tempo voordoet, wat een grote hindernis vormt voor het oplossen van het klimaatveranderingsprobleem.
Methaanemissies stijgen sneller dan ooit
Een perspectiefartikel dat eerder deze week werd gepubliceerd in Environmental Research Letters, samen met gegevens in Earth System Science Data, onthulde dat de concentraties methaan in de atmosfeer van de aarde de afgelopen vijf jaar met een recordtempo zijn gestegen.
De papers zijn het werk van het Global Carbon Project, een initiatief dat wereldwijd de uitstoot van broeikasgassen bijhoudt.
Hoewel meer dan 150 landen hebben beloofd de methaanemissies dit decennium met 30% te verminderen onder de Global Methane Pledge, is dat niet echt gebeurd. Deze wereldwijde verbintenis werd in 2021 gelanceerd door de EU en de VS.
Integendeel, de wereldwijde methaanemissies—waarvan nu twee derde afkomstig is van menselijke activiteiten, waaronder landbouw, gebruik van fossiele brandstoffen, stortplaatsen en ander afval—stijgen in feite sneller dan ooit.
De trend “kan niet doorgaan als we een bewoonbaar klimaat willen behouden,” schreven de onderzoekers in het paper.
De atmosferische concentraties van CH4 zijn momenteel meer dan 2,6 keer hoger dan in pre‑industriële tijden. In feite zijn ze nu de hoogste in minstens 800.000 jaar.
De traject van stijgende methaanemissies is de meest extreme die door de toonaangevende klimaatwetenschappers wereldwijd wordt gebruikt in emissiescenario’s. Op dit tempo zou het leiden tot een opwarming van meer dan 5 graden Fahrenheit of 3 graden Celsius tegen het einde van deze eeuw.
Hoewel methaan een kortlevend broeikasgas is, zoals hierboven vermeld, is het zeer krachtig, waardoor het een belangrijk doelwit is om de opwarming van de aarde op korte termijn te beperken.
Als gevolg hiervan is er een groeiende beleidsfocus op het verminderen van methaanemissies, maar dat heeft eigenlijk geen effect gehad, aangezien de totale jaarlijkse methaanemissies de afgelopen twee decennia met 20% zijn gestegen. De menselijke bijdrage daaraan is ongeveer 18%, terwijl natuurlijke bronnen, voornamelijk uit wetlands, slechts met 2% zijn toegenomen in twee decennia.
De toename van 61 miljoen ton in CH₄-emissies is voornamelijk gedreven door olie- en gasproductie en -gebruik, samen met kolenmijnbouw, waarvan de emissies met 33% stegen. Het ontbinden van voedsel en organisch afval op stortplaatsen zag een stijging van 30%, terwijl emissies uit de landbouw met 14% toenamen. De grootste door de mens verbonden bron van methaanemissies, merkte Jackson op, zijn koeien.
Wie leidt de stijgende CH4-emissie
Als het gaat om landen die het meest bijdragen aan methaanemissies, staat China (16%) op de eerste plaats.
Als hoofd auteur van het Earth System Science Data-paper, merkte Marielle Saunois van de Université Paris‑Saclay in Frankrijk op dat de grootste regionale stijgingen in CH4-emissies afkomstig zijn uit China en Zuidoost‑Azië.
Een afzonderlijke studie van Global Energy Monitor (GEM) waarschuwde onlangs dat de uitbreiding van kolenmijnen in China haar methaanemissies verder zou kunnen verhogen en de klimaatdoelstellingen zou kunnen bedreigen.
In 2023 bereikte China’s kolenproductie een record van 4,7 miljard ton, ongeveer 50% van de wereldproductie. Nu plant het land een project om de productiecapaciteit jaarlijks met 1,2 miljard ton te verhogen. Deze uitbreiding kan de methaanemissies met 10 miljoen ton doen toenemen.
Terwijl China blijft investeren in kolen voor energie en een reeks “inactieve maar operationele” mijnen behoudt voor dringende behoeften, daalden de vergunningen voor kolencentrales dit jaar met 83%. Dit duidt op een mogelijke verschuiving in het energiebeleid van het land.
China wordt nu gevolgd door India (9%), de Verenigde Staten (7%), Brazilië (6%) en Rusland (5%) als ‘s werelds grootste methaanemissies.
Alleen de Europese Unie en mogelijk Australië lijken de methaanemissies uit menselijke activiteiten de afgelopen twee decennia te hebben verminderd.
“Only the European Union and possibly Australia appear to have decreased methane emissions from human activities over the past two decades.”
Het nationale wetenschapsagentschap van Australië stelde onlangs dat de wereldwijde methaanniveaus de wereld op een gevaarlijk pad zetten.
Het Global Methane Budget van het agentschap, geproduceerd in samenwerking met internationale onderzoeks partners, waaronder CSIRO, meldde dat door de mens veroorzaakte bronnen van methaan met 61 miljoen metrische ton per jaar waren gestegen, een stijging van 20% over de afgelopen twintig jaar.
Landbouw werd gerapporteerd als de grootste bijdrager aan het budget, met 40%, waarbij vee en rijstvelden de belangrijkste oorzaken waren. Dit werd gevolgd door de fossiele brandstofsector met 34%, vast afval en afvalwater met 19%, en tenslotte biomassa‑ en biobrandstofverbranding met 7%.
Betere kwantificering van de invloed van de mens op CH4-emissies
Om de menselijke invloed op methaanemissies beter te kwantificeren, keken de wetenschappers nog dieper en ontdekten dat in 2020, het meest recente jaar met volledige gegevens, 65% — of bijna 400 miljoen ton — van het wereldwijd uitgezonden methaan het resultaat was van menselijke activiteiten. Afval en landbouw samen vertegenwoordigden ongeveer twee ton CH4 voor elke ton van de fossiele brandstofindustrie.
Hoewel de pandemische lockdowns ongeveer vier jaar geleden de uitstoot van gassen hadden moeten verminderen, was dat niet echt het geval.
Tijdens de pandemie hoopte ongeveer 42 miljoen ton CH4 zich op in de atmosfeer — twee keer de gemiddelde jaarlijkse toename van 20,9 miljoen ton die werd gezien tussen 2010 en 2019. Dit is ook meer dan zes keer de toename die werd gezien tijdens het eerste decennium van de jaren 2000, toen het 6,1 miljoen ton per jaar was.
De lockdown verminderde de transportgerelateerde uitstoot van stikstofoxiden (NOx), wat volgens de onderzoekers hielp om wat methaan te voorkomen dat het zich ophoopte in de atmosfeer.
Echter, de tijdelijke daling van stikstofoxidvervuiling was slechts de helft van de stijging in atmosferische methaanconcentraties in 2020.
“We’re still trying to understand the full effects of COVID lockdowns on the global methane budget. COVID changed nearly everything – from fossil fuel use to emissions of other gasses that alter the lifetime of methane in the atmosphere.”
– Jackson
De nieuwste studie bracht ook een belangrijke wijziging aan in de boekhouding van wereldwijde methaanbronnen en “sinks”, die bossen en bodems zijn die methaan uit de atmosfeer verwijderen en opslaan.
Voorheen classificeerden de wetenschappers van het Global Carbon Project al het methaan uit rivieren, meren, vijvers en wetlands als natuurlijk. Echter, in hun laatste beoordeling maakten de wetenschappers een eerste poging om de toenemende hoeveelheid emissies uit deze soorten bronnen die voortkomen uit menselijke activiteiten te schatten.
Jackson merkte op hoe stuwmeren achter dammen, die door mensen zijn gebouwd, net zo’n directe menselijke bron van methaanemissies zijn als die uit een olie‑ en gasveld. Deze stuwmeren stoten naar schatting 30 miljoen ton methaan per jaar uit vanwege nieuw ondergedompeld organisch materiaal dat CH4 vrijgeeft bij afbraak.
Volgens wetenschappers hebben mensen in recente jaren een derde van de zoetwater‑ en wetlandmethaanemissies beïnvloed. Stijgende temperaturen, landgebruik, afvalwater en meststofafvoer hebben deze emissies verder verhoogd.
Bedrijven die het methaanemissiekwestie aanpakken
Met wereldwijd stijgende methaanemissies hebben veel bedrijven de taak op zich genomen dit probleem aan te pakken. BP (British Petroleum) is zo’n bedrijf, dat methaandetectietechnologieën gebruikt om CH₄‑emissies uit zijn olie‑ en gasactiviteiten te verminderen als onderdeel van zijn bredere netto‑nul doelen.
Evenzo ontwikkelt Carbon Clean modulaire technologieën om methaan uit industriële processen te vangen en om te zetten in waardevolle producten, terwijl Clarke Energy biogasoplossingen biedt om methaan uit bronnen zoals stortplaatsen en afvalwaterzuiveringsinstallaties te vangen en om te zetten in hernieuwbare energie.
Op technologisch gebied dragen bedrijven zoals Project Canary en GHGSat aanzienlijk bij. Project Canary helpt industrieën hun methaanemissies te volgen, en GHGSat biedt hoogresolutie satellietmonitoring om methaanemissies van industriële locaties te detecteren en te meten. Deze gegevens helpen industrieën lekken te identificeren en corrigerende maatregelen te nemen.
Laten we nu een bedrijf bekijken dat een innovatieve benadering van dit probleem heeft genomen, met name met Bitcoin‑mining.
Crusoe Energy Systems
Een Bitcoin‑miner startup, Crusoe Energy Systems, werd opgericht tijdens de crypto‑bear‑markt van 2018 om het probleem van het verbranden van aardgas aan te pakken. Een bijproduct van olie‑extraction, aardgas wordt vaak verbrand als er geen economische toepassingen voor zijn of als de olieveldoperators het niet kunnen transporteren. Methaan is een primaire component van aardgas, en het proces van gasverbranding faalt om CH4 volledig te verbranden.
Crusoe vangt hier afval‑methaanemissies van olie‑ en gasactiviteiten op en gebruikt het om modulaire datacenters voor Bitcoin‑mining van stroom te voorzien. Hiervoor verbrandt het bedrijf aardgas voor elektriciteitsproductie, waardoor methaan volledig verbrandt en CO2 als bijproduct ontstaat. Door een ‘afvalproduct’ te benutten en vervolgens om te zetten in bruikbare energie tegen ‘de laagste kosten’, vermindert Crusoe de emissies terwijl het duurzame Bitcoin‑mining operaties mogelijk maakt.
Er is een enorme hoeveelheid verbrand gas over de hele wereld. Als je het allemaal zou opvangen, zou het ongeveer twee derde van alle elektriciteit in Europa kunnen leveren en zou het de gehele datacenterindustrie vele malen kunnen voeden.
“There is a huge amount of flared gas around the world. If you captured it all, it would power like two thirds of all of Europe’s electricity and it would power the entire data center industry many times over.”
Het ‘koolstof‑negatieve’ bedrijf haalde $750 miljoen aan financiering op en kreeg in april 2022 een post‑money waardering van $1,75 miljard. Crusoe heeft ongeveer 30 locaties verspreid over alle grote olievelden in de VS, inclusief één in Argentinië. Volgens het impactrapport van 2023 verklaarde het bedrijf meer dan 200 MW geïmplementeerde capaciteit over cloud‑ en Bitcoin‑mining bedrijven.
In 2021 werkte de aardgasgigant ExxonMobil (XOM ) samen met Crusoe om overtollig gas uit zijn olievelden in North Dakota te gebruiken om BTC met een marktkapitalisatie van $1.14 trillion te minen.
Vorig jaar startte het Sustainable Bitcoin Protocol (SBP) een pilot met Crusoe om een methodologie te creëren die verifieert dat de inkoop van afvalgas en de technologie van Crusoe de uitstoot van broeikasgassen verminderen en bijdragen aan de transitie naar schone energie.
Een paar maanden geleden tekende het in Denver gevestigde bedrijf een multimiljarddeal met het technologiebedrijf Lancium om een datacenter van 200 megawatt te bouwen in de eerste fase van een grotere uitrol van 1,2 gigawatt om ‘te voldoen aan de unieke behoeften van AI‑bedrijven.’
Na de Bitcoin‑halving in april 2024, die de blokbeloningen verlaagde tot 3,125 BTC, zoeken miners naar diversificatie om hun operaties te financieren en winstgevend te blijven. Veel Bitcoin‑miners, waaronder Crusoe, hebben sindsdien hun aandacht verlegd naar de snelgroeiende AI‑industrie.
Op volle capaciteit zal het Crusoe‑Lancium datacenter een van de grootste AI‑datacentercampussen ter wereld zijn. De faciliteit zal naar verwachting volgend jaar operationeel zijn.
“Data centers are rapidly evolving to support modern AI workloads, requiring new levels of high-density rack space, direct-to-chip liquid cooling, and unprecedented overall energy demands.”
– CEO en mede‑oprichter van Crusoe, Chase Lochmiller
Voor het eerst in april kwam de omzet van Crusoe voornamelijk uit zijn AI‑datacenters, waardoor deze de Bitcoin‑omzet overtroffen.
Conclusie
Dus, zoals we hebben gezien, blijven de wereldwijde methaanemissies aanzienlijk stijgen, waarbij de bijdrage van de mens ook een constante toename laat zien. Aangezien dit broeikasgas de op één na grootste bijdrager aan klimaatverandering is en extreme hitte‑ en weersgebeurtenissen veroorzaakt, is het cruciaal om stevige stappen te ondernemen om methaanemissies te verminderen.
We zien al hoe veranderend klimaat kan leiden tot ernstig weer en hittegolven. De wereld, volgens de nieuwste studie, “heeft de drempel van 1,5 °C stijging in de wereldwijde gemiddelde oppervlaktetemperatuur bereikt en begint pas de volledige gevolgen te ervaren.”
Hoewel pogingen zijn ondernomen om methaanemissies te verminderen met regelgeving, decarbonisatie en de Global Methane Pledge, zijn ze grotendeels ineffectief gebleken. Er is een grotere behoefte aan een gecoördineerde aanpak die regelgeving combineert met verbeterde industriële praktijken, die de weg kan vrijmaken voor nieuwe technologische innovaties in de energiesector.
