Vliegen is verantwoordelijk voor ongeveer 5% van de door de mens veroorzaakte klimaatverandering Wichudapa/Shutterstock
De commerciële luchtvaart is uitgegroeid tot een hoeksteen van onze economie en samenleving. Zij stelt ons in staat om goederen en mensen snel over de hele wereld te vervoeren, faciliteert meer dan een derde van alle wereldhandel in waarde, en zorgt wereldwijd voor 87,7 miljoen banen. De 80 ton wegende vliegmachines die met bijna supersonische snelheden door ons luchtruim razen, hebben echter ook een serieuze milieubelasting.
In een recent overzichtsartikel van mijn team worden enkele veelbelovende oplossingen belicht die de luchtvaartindustrie nu zou kunnen invoeren om de schade die vliegen aan onze planeet toebrengt, te beperken. Alleen al het veranderen van de routes die we vliegen zou de sleutel kunnen zijn tot drastische vermindering van de gevolgen voor het klimaat.
Moderne vliegtuigen verbranden kerosine om de voorwaartse kracht op te wekken die nodig is om weerstand te overwinnen en lift te produceren. Kerosine is een fossiele brandstof met een uitstekende energiedichtheid, die veel energie levert per verbrande kilogram. Maar bij verbranding komen schadelijke chemicaliën vrij: voornamelijk kooldioxide (CO₂), stikstofoxiden (NOₓ), waterdamp en stofdeeltjes (kleine deeltjes roet, vuil en vloeistoffen).
De luchtvaart staat algemeen bekend om zijn koolstofvoetafdruk, waarbij de sector 2,5% bijdraagt aan de wereldwijde CO₂-belasting. Hoewel sommigen kunnen aanvoeren dat dit verbleekt in vergelijking met andere sectoren, is koolstof slechts verantwoordelijk voor een derde van de volledige impact van de luchtvaart op het klimaat. Niet-CO₂-emissies (voornamelijk NOₓ en ijssporen gemaakt van waterdamp van vliegtuigen) maken de resterende tweederde uit.
Als alle vliegtuigemissies worden meegerekend, is vliegen verantwoordelijk voor ongeveer 5% van de door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Aangezien 89% van de bevolking nog nooit heeft gevlogen, de vraag naar passagiers elke 20 jaar verdubbelt, en andere sectoren veel sneller koolstofarm worden, zal dit cijfer naar verwachting omhoogschieten.
Vliegtuigsporen duren niet lang, maar hebben een enorme impact.
Daniel Ciucci/Unsplash
Het is niet alleen koolstof
Vliegtuigen vliegen het grootste deel van hun tijd op kruishoogte (33.000 tot 42.000 ft) waar de lucht ijl is, om de luchtweerstand te minimaliseren.
Op deze hoogten reageert vliegtuig-NOₓ met chemicaliën in de atmosfeer om ozon te produceren en methaan te vernietigen, twee zeer krachtige broeikasgassen. Deze door de luchtvaart veroorzaakte ozon moet niet worden verward met de natuurlijke ozonlaag, die veel hoger voorkomt en de aarde beschermt tegen schadelijke UV-stralen. Helaas veroorzaken vliegtuigemissies van NOₓ meer opwarming door de productie van ozon dan afkoeling door de vermindering van methaan. Dit leidt tot een netto opwarmingseffect dat 16% uitmaakt van het totale klimaateffect van de luchtvaart.
Wanneer de temperatuur onder -40℃ daalt en de lucht vochtig is, condenseert waterdamp van vliegtuigen op deeltjes in de uitlaat en bevriest. Dit vormt een ijswolk die bekend staat als een contrail. Contrails bestaan weliswaar uit ijs, maar ze verwarmen het klimaat omdat ze de warmte van het aardoppervlak vasthouden. Ondanks het feit dat ze maar een paar uur duren, zijn contrails verantwoordelijk voor 51% van de opwarming van het klimaat door de luchtvaartindustrie. Dit betekent dat ze de planeet meer opwarmen dan alle koolstofemissies van vliegtuigen sinds het begin van het motorvliegen.
In tegenstelling tot koolstof, veroorzaken niet-CO₂-emissies opwarming door interacties met de omringende lucht. Het effect ervan op het klimaat verandert afhankelijk van de atmosferische omstandigheden op het tijdstip en de plaats van uitstoot.
Vermindering van het effect op het klimaat van niet-CO₂
Twee van de meest veelbelovende opties op korte termijn zijn klimaatoptimale routering en formatievliegen.
Links: Klimaatoptimale routering. Rechts: Formatievluchtconcept.
Klimaatoptimale routering houdt in dat vliegtuigen een andere route nemen om gebieden in de atmosfeer te vermijden die bijzonder klimaatgevoelig zijn – bijvoorbeeld waar bijzonder vochtige lucht de vorming van langlevende en schadelijke contrails veroorzaakt. Uit onderzoek blijkt dat voor een kleine toename van de vliegafstand (gewoonlijk niet meer dan 1-2% van de reis), het netto klimaateffect van een vlucht met ongeveer 20% kan worden verminderd.
Vluchtuitvoerders kunnen de impact van hun vliegtuigen ook verminderen door in formatie te vliegen, waarbij het ene vliegtuig 1-2 km achter het andere vliegt. Het volgvliegtuig “surft” in het zog van het leidende vliegtuig, wat leidt tot een vermindering van 5% van zowel CO₂ als andere schadelijke emissies.
Maar in formatie vliegen kan ook de niet-CO₂ opwarming verminderen. Wanneer de uitlaatpluimen van vliegtuigen elkaar overlappen, stapelen de emissies zich op. Wanneer NOₓ een bepaalde concentratie bereikt, neemt de ozonproductie af en vertraagt het opwarmingseffect.
En wanneer contrails worden gevormd, groeien ze door de omringende waterdamp te absorberen. In formatievliegen concurreren de contrails van het vliegtuig om waterdamp, waardoor ze kleiner worden. Alle drie de reducties bij elkaar opgeteld, kan formatievliegen de klimaatimpact met 24% verminderen.
Decarboniseren van de luchtvaart zal tijd kosten
De luchtvaartindustrie heeft zich gefixeerd op het aanpakken van koolstofemissies. De huidige plannen voor de industrie om in 2050 een netto nuluitstoot te bereiken, zijn echter gebaseerd op een ambitieuze 3.000-4.000-voudige toename van de productie van duurzame vliegtuigbrandstof (SAF), problematische koolstofcompensatieregelingen en de introductie van waterstof- en elektrisch aangedreven vliegtuigen. Al deze maatregelen kunnen pas over enkele decennia hun vruchten afwerpen, dus is het van cruciaal belang dat de sector in de tussentijd zijn ecologische voetafdruk verkleint.
Klimaatoptimale routering en formatievliegen zijn twee belangrijke voorbeelden van hoe we veranderingen sneller kunnen doorvoeren, vergeleken met een puur op koolstof gerichte aanpak. Maar er is momenteel geen politieke of financiële stimulans om het over een andere boeg te gooien. Het wordt tijd dat regeringen en de luchtvaartindustrie gaan luisteren naar de wetenschap, en de niet-CO₂-uitstoot van vliegtuigen serieus gaan nemen.
Kieran Tait is een PhD onderzoeker aan de Universiteit van Bristol. Hij ontvangt financiering van de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).