Verontreiniging en uitputting hebben vooral te maken met stoffen en energie. Stoffen zijn bijvoorbeeld ijzer, fosfaat, kolen, olie etc. Zeg maar alles wat we uit de aarde halen. Energie is wat complexer. Je zou kunnen zeggen dat het gebruik van energie op zich geen probleem is maar dat het vooral te maken heeft met de bij-effecten van het gebruik van energie. En dan hebben we het weer over verontreiniging en uitputting. Het winnen van fossiele brandstoffen en het omzetten hiervan in nuttige energie leidt tot een groot aantal milieuproblemen. Logisch dus dat er veel aandacht is voor energiebesparing want dat leidt direct tot minder uitputting en minder verontreiniging.

Voorraden en stromen

Als we het over stoffen hebben dan bedoel ik alle stoffen, dus bijvoorbeeld ijzer, goud, CO2, water, steenkool, aardgas, zware metalen, klei, zand, grond etc.

Een belangrijk onderscheid dat we maken bij stoffen zijn voorraden en stromen. IJzer, goud, aardgas en steenkool zijn voorbeelden van stoffen die afkomstig zijn uit een voorraad. Voor voorraden geldt, op is op. Als we alle olie uit de bodem hebben gehaald dan is ook echt alle olie op (voor zover je dat ooit zeker kunt weten). Voor stromen geldt dat deze steeds opnieuw worden aangevuld. Water en hout zijn hier voorbeelden van. Als het je zou lukken om al het water uit Nederland weg te halen (alle rivieren, sloten en meren staan droog) dan is dat na verloop van tijd weer helemaal aangevuld. Voor stromen geldt dat de hoeveelheid door de tijd fluctueert en dat ze in principe oneindig zijn. Er staat niet voor niets “in principe” want mensen kunnen deze stromen beïnvloeden. Hout is ook een stroom, maar als je alle bomen omkapt dan is er voorlopig geen hout meer en in sommige gebieden zullen die bomen ook nooit meer terug komen.

Ook voor energie kan je een onderscheid maken tussen stromen en voorraden. Energie uit voorraden is afkomstig van fossiele brandstoffen, energie uit stromen is afkomstig van de zon (een constante stroom van energie). Waterkracht, biomassa en windenergie zijn afgeleiden van zonne-energie.

Kringlopen en sinks

Tegenover voorraden en stromen staan kringlopen en sinks. Waar we bij voorraden en stromen kijken waar stoffen vandaan komen, kunnen we ook kijken waar deze stoffen heengaan. Als een stof opgenomen wordt in een kringloop dan kan je deze in principe ongestoord in het milieu lozen. Er zijn veel kringlopen voor allerlei verschillende stoffen. Zo heb je bijvoorbeeld de koolstofkringloop en de stikstofkringloop. In de stikstofkringloop ontstaan allerlei ingewikkelde moleculen zoals bijvoorbeeld eiwitten. Deze worden door planten gemaakt, uiteindelijke worden deze eiwitten weer afgebroken door schimmels en bacteriën en ontstaat weer stikstof. Daar tussen zitten allerlei stappen, bijvoorbeeld van dieren die planten eten en dieren die vervolgens dood gaan en verrotten.

Sinks zijn plekken waar stoffen zich ophopen. Dat zie je natuurlijk vooral bij stoffen die geen onderdeel zijn van een kringloop. Zware metalen hopen zich bijvoorbeeld op in slib dat vooral neerslaat in delta’s. Maar, ook stoffen die onderdeel uitmaken van een kringloop kunnen in een sink terecht komen. Als we het over de uitstoot van CO2 hebben dan is de atmosfeer een grote sink. CO2 wordt hier opgenomen waardoor de concentratie stijgt. Koolstof (onderdeel van CO2) maakt deel uit van een kringloop, maar een deel onttrekt zich hieraan waardoor er steeds meer CO2 in de atmosfeer komt. Je zou ook kunnen zeggen dat wij meer CO2 uitstoten dan binnen de kringloop verwerkt kan worden. Een andere sink is te vinden op de bodem van oceanen. In de landbouw wordt veel fosfaat gebruikt, dit spoelt voor een deel af naar rivieren, die dit weer naar zee transporteren. Het fosfaat wordt gebruikt door algen, vissen etc. Maar uiteindelijk komt een groot deel daarvan op de bodem van oceanen waar het zich ophoopt. Je zou kunnen zeggen dat stoffen in sinks zich onttrekken aan de kringlopen. Veel stoffen die mensen uit voorraden halen of zelf produceren zijn geen onderdeel van een kringloop. Zware metalen, allerlei chemische stoffen zoals dioxines, kunststoffen etc. maken geen onderdeel uit van een kringloop. Deze blijven daardoor lang in het milieu aanwezig en hopen zich vaak ergens op (in een sink). Heel actueel is bijvoorbeeld de grote hoeveelheid plastic die zich in bepaalde delen van de oceaan ophoopt. Stoffen kunnen zich ook in levende organismen ophopen, zoals bijvoorbeeld DDT in het vet van ijsberen.

Een groot deel van de milieuproblematiek is terug te voeren op het onvoldoende rekening houden met kringlopen. We halen er te veel uit en we produceren afval dat niet in een kringloop opgenomen kan worden. Concepten als cradle to cradle en circulaire economie proberen hier een oplossing voor te ontwikkeling. Maar daarover later meer.

Je zou denken dat stoffen die onderdeel zijn van een kringloop voor weinig problemen zorgen. Maar niets is minder waar. In het verleden waren er in Nederland grote problemen met het oppervlaktewater. Door lozingen was er weinig zuurstof beschikbaar waardoor er in dat water nauwelijks nog leven mogelijk was. Stinkende sloten en kanalen waren het gevolg. Maar, het ging hier om volstrekt natuurlijk stoffen afkomstig van de aardappel- en strokartonindustrie. Kringlopen kunnen dus allerlei afvalstoffen verwerken, maar overdaad schaadt en ergens is er een grens aan de verwerkingscapaciteit. In de volgende aflevering gaan we hier verder op in.

Behoud van massa / materie en energie

Kringlopen en sinks gaan over stoffen, materie. Materie gaan nooit verloren, koolstof blijft koolstof. Als wij kolen verbranden reageert dat met zuurstof en ontstaat CO2. De koolstof is er dus nog steeds maar heeft een andere vorm gekregen. Een vorm die voor mensen minder waardevol is. Met CO2 kunnen we eigenlijk niets. Dit geldt voor alle elementen, ijzer, fosfor, stikstof, zware metalen etc. Ze gaan nooit verloren maar door reacties met andere stoffen krijgen ze een andere vorm die meer of minder nuttig is. Grofweg zou je kunnen zeggen dat we voor stoffen die uit voorraden afkomstig zijn het volgende patroon volgen: 1. We halen ze uit de aarde; 2. We bewerken het waardoor de kwaliteit verbetert of de concentratie verhoogd wordt (bijvoorbeeld ijzer uit erts halen), hierdoor ontstaat een ruwe grondstof; 3. Hierbij ontstaan allerlei restproducten / afval die we dumpen; 4. We gebruiken de ruwe grondstof in allerlei producten (hierbij ontstaat opnieuw afval); 5. We danken de producten af, hierbij komt de oorspronkelijke stof weer terug in het milieu, maar de kwaliteit is dan zeer laag. Gelukkig besteden we in stap 5 steeds meer aandacht aan recycling.

Kijken we naar kunststof dan gaat het om 1. De winning van olie; 2. De verwerking van olie tot kunststof; 3. Daarbij ontstaat afval, komt CO2 vrij etc. 4. Van de kunststof maken we producten (pennen, kleding, apparaten, flessen etc.), daarbij gaat een deel van de kunststof verloren (afval); 5. De producten danken we af en de kunststof komt op allerlei plekken in het milieu, bijvoorbeeld in de vorm van kleine snippers in de oceaan. Met die kunststof kan je niet zoveel meer, het kost heel veel moeite om het te winnen en de kwaliteit is slecht. Materie blijft dus wel bestaan, maar de kwaliteit daarvan wordt steeds minder, of anders gezegd, wij mensen kunnen er steeds minder mee.

Hetzelfde geldt voor energie. Energie gaat niet verloren, dat zegt de wet van behoud van energie. Maar de kwaliteit van die energie wordt steeds minder. Neem bijvoorbeeld een huis. Als je dat huis verwarmt tot 20 graden en supergoed isoleert (zo goed dat er geen energie kan weglekken), dan zal dat huis altijd 20 graden blijven. De energie blijft in dat huis. Perfect isoleren is onmogelijk, er gaat altijd wat warmte verloren door een muur of door een kier. Nou ja verloren, die energie die is er nog steeds, alleen nu buiten de woning. Wat we vervolgens doen is precies zoveel energie toevoegen aan de woning als er uit verdwijnt, dan blijft het 20 graden. Je moet het vergelijken met een emmer met gaatjes. Hoe minder gaatjes en hoe kleiner, hoe minder water verloren gaat. Als je de emmer tot een bepaald niveau gevuld wilt houden moet je per seconde dus meer of minder water toe te voegen.

Maar wat gebeurt er nou met de energie die uit de woning verloren gaat (door al die kieren)? Die is er dus nog steeds, wet van behoud van energie, en zorgt ervoor dat het buiten ietsjes warmer wordt. Maar dit is natuurlijk zo weinig dat je het nooit kunt meten. De kwaliteit van deze energie is dus heel laag, je kunt er echt helemaal niets meer mee.

Uitsmeren over de aarde

Ik zie een groot deel van de milieuproblemen die we hebben als het uitsmeren van stoffen en energie over de aarde. De energie die verloren gaat in ons huis, bij het autorijden en bij industriële processen verdwijnt niet, maar raakt verspreid en dan heb je er niets meer aan. Hetzelfde geldt voor stoffen. Neem bijvoorbeeld zware metalen die we winnen voor de productie van batterijen en elektronica. Die komen van nature op een beperkt aantal plaatsen in relatief hoge concentraties voor. Op de meeste plekken zijn ze vrijwel afwezig. Wij mensen winnen deze metalen en verhogen de concentratie in industriële processen. Maar, ergens in de levensloop van een product gaat het mis. De metalen komen weer vrij en verspreiden zich over de aarde. Nu zijn deze metalen juist op heel veel plaatsen aanwezig, in lage concentraties. We kunnen ze nu niet meer terugwinnen, daarvoor zijn de concentraties te laag. Tegelijkertijd zijn deze lage concentraties op sommige plekken toch nog zo hoog dat ze voor problemen zorgen. Een ander voorbeeld is asbest. Dat is een natuurproduct en komt op enkele plaatsen in ertslagen voor. Als je het daar laat zitten heb je er geen last van. We zijn het echter op heel veel plekken gaan toepassen, nu vind je het overal en komt het bij brand ongecontroleerd vrij.