De vulkaanuitbarsting Hunga Tonga-Hunga Ha’apai op 15 januari 2022. (afb: Geologische Diensten Tonga)
Een grote vulkaan in de Stille Oceaan heeft mogelijk een nieuwe manier ontdekt om het krachtige broeikasgas methaan te ontleden. Na de uitbarsting van Hunga Tonga-Hunga Ha’apai in 2022 zagen wetenschappers enorme hoeveelheden formaldehyde (CH2O; officiële naam methanal) in de atmosfeer. Dat zou een duidelijk teken zijn dat methaan werd afgebroken. Ze denken nu dat vulkanische as, gemengd met zout zeewater en zonlicht, reactieve chloordeeltjes creëerde die een deel van het door de uitbarsting vrijgekomen methaan effectief ‘opruimden’.Ze speculeren al op een manier om methaan uit de lucht te halen.
Met behulp van satellietwaarnemingen detecteerden wetenschappers ongewoon hoge concentraties formaldehyde in de enorme vulkanische pluim die door de uitbarsting was ontstaan. Deze ontdekking trok onmiddellijk hun aandacht, aangezien formaldehyde ontstaat wanneer methaan in de atmosfeer wordt afgebroken.
“Toen we de satellietbeelden analyseerden, waren we verrast een wolk te zien met een recordhoge concentratie formaldehyde”, zegt eerste auteur Maarten van Herpen van Acacia Impact Innovation BV. “We konden de wolk tien dagen lang volgen, helemaal tot in Zuid-Amerika. Omdat formaldehyde maar een paar uur bestaat, toonde dit aan dat de wolk meer dan een week lang continu methaan moet hebben afgebroken. Het is bekend dat vulkanen methaan uitstoten tijdens uitbarstingen, maar tot nu toe was niet bekend dat vulkanische as deze vervuiling ook gedeeltelijk kan opruimen.” De onderzoekers denken dat de eruptie een chemisch proces heeft geactiveerd dat ze eerder in een totaal andere omgeving hadden waargenomen.
In eerder onderzoek, gepubliceerd in 2023, ontdekten wetenschappers dat stof dat vanuit de Sahara over de Atlantische Oceaan waait, zich kan combineren met zout uit zeezoutnevel om kleine deeltjes te vormen die ijzerzoutaerosolen worden genoemd. Wanneer zonlicht op deze deeltjes valt, komen chlooratomen vrij. Deze chlooratomen reageren met methaan en helpen het in de atmosfeer af te breken. Deze ontdekking heeft het inzicht van wetenschappers in de atmosferische scheikunde in de troposfeer aanzienlijk veranderd.
“Wat nieuw is, en volkomen verrassend, is dat hetzelfde mechanisme zich lijkt voor te doen in een vulkanische pluim hoog in de stratosfeer, waar de fysische omstandigheden totaal anders zijn,” zegt medeonderzoeker Matthew Johnson van de universiteit van Kopenhagen.
Tijdens de uitbarsting van Tonga werden enorme hoeveelheden zout zeewater samen met vulkanische as de stratosfeer in geslingerd. Onderzoekers denken dat zonlicht in reactie met dit mengsel zeer reactief chloor creëerde, dat vervolgens hielp bij de afbraak van methaan dat tijdens de uitbarsting vrijkwam. De ongewoon hoge formaldehydeconcentraties die door satellieten werden gedetecteerd, dienden als bewijs dat methaanafbraak plaatsvond.
Mogelijk dat door deze ontdekking de wereldwijde methaanbalans, die schat hoeveel methaan de atmosfeer van de aarde binnenkomt en verlaat, moeten worden herzien, suggereren de onderzoekers. Johnson: “We weten nu dat atmosferisch stof, bijvoorbeeld afkomstig van een vulkaanuitbarsting, de methaanbalans beïnvloedt, oftewel de balans tussen de hoeveelheid methaan die aan de atmosfeer wordt toegevoegd en de hoeveelheid die eruit verdwijnt. Omdat stof voorheen niet in de berekeningen werd meegenomen, is het belangrijk dat we de gegevens aanpassen waarop deze schattingen gebaseerd zijn.”
Eenderde
Methaan is verantwoordelijk voor ongeveer eenderde van de huidige opwarming van de aarde. Gedurende een periode van 20 jaar houdt methaan ongeveer 80 keer meer warmte vast dan CO2. In tegenstelling tot koolstofdioxide blijft methaan echter niet eeuwenlang in de atmosfeer, maar breekt doorgaans binnen ongeveer 10 jaar af.
Omdat methaan een kortere levensduur in de atmosfeer heeft, kan het verminderen van methaanvervuiling relatief snel klimaatvoordelen opleveren. Wetenschappers beschrijven de vermindering van methaanuitstoot soms als een ‘noodrem’ voor klimaatverandering, omdat het verlagen van de methaanconcentratie de opwarming binnen de komende decennia zou kunnen vertragen.
Het onderzoek kan de klimaatschommelingen in de komende tien jaar aanzienlijk verminderen en mogelijk het risico op kantelpunten verkleinen. Onderzoekers benadrukken echter dat het terugdringen van CO2</sub-uitstoot cruciaal blijft voor klimaatstabiliteit op de lange termijn.
Het nauwkeurig meten van methaanverwijdering is een grote uitdaging gebleven. “Hoe bewijs je dat methaan uit de atmosfeer is verwijderd? Hoe weet je of je methode werkt? Dat is erg moeilijk”, zegt hoofdauteur Jos de Laat van het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut. “Hier pakken we dat probleem aan door aan te tonen dat de afbraak van methaan daadwerkelijk kan worden waargenomen met behulp van satellieten.”
Het onderzoek maakte gebruik van het TROPOMI-instrument aan boord van de Sentinel-5P-satelliet van het Europese ruimteagentschap ESA, die dagelijks broeikasgassen en luchtvervuiling over de hele wereld meet.
“Het meten van formaldehyde met TROPOMI in een stratosferische vulkanische pluim valt ver buiten de standaard bedrijfsomstandigheden van het instrument”, zegt Isabelle De Smedt van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-aeronomie. “We moesten de gevoeligheid van de satelliet zorgvuldig corrigeren voor de ongebruikelijke hoogte van het signaal en rekening houden met interferentie van de hoge zwaveldioxideconcentraties. Het correct uitvoeren van deze correcties was essentieel om te bevestigen dat wat we zagen echt was.”
Technische oplossing
Onderzoekers geloven dat de ontdekking uiteindelijk kan leiden tot praktische technische oplossingen om methaanvervuiling te verminderen. Johnson: “Het is een voor de hand liggend idee voor de industrie om dit natuurlijke fenomeen na te bootsen, maar alleen als bewezen kan worden dat het veilig en effectief is. Onze satellietmethode zou een manier kunnen bieden om te achterhalen hoe de mens de opwarming van de aarde kan vertragen.”
Onderzoekers schatten dat de uitbarsting van Tonga ongeveer 300 000 ton methaan heeft uitgestoten, een hoeveelheid die vergelijkbaar is met de jaarlijkse methaanuitstoot van meer dan twee miljoen koeien. Tegelijkertijd verwijderde de vulkanische pluim ongeveer 900 ton (Mg) methaan per dag, wat overeenkomt met de dagelijkse uitstoot van circa twee miljoen koeien. Of dat betekent dat de vulkaan zijn methaanrommel ook helemaal opruimt vertelt dit verhaal niet. Het onderzoek werd ondersteund door Spark Climate Solutions. Tja, vandaar die suggestie.
Bron: Science Daily