Je kunt aerosolen eigenlijk alleen maar tekortdoen. 

Of het nu gaat over wolken in de lucht, bloempjes in de wei, klimaatverandering, luchtvervuiling, geo-engineering, stikstofproblematiek, alzheimer, longkanker, de covid-epidemie, vuurwerk, Saharazand op je auto of zwart uitgeslagen cultureel erfgoed: op werkelijk elk vlak trekken aerosolen aan de touwtjes. 

En dat maakt het zo vreemd dat we zo weinig van ze weten. Aerosolen – vaste of vloeibare minideeltjes in de lucht; alle zwevende deeltjes die geen gas zijn – zijn de joker in elk actueel vraagstuk. Ga maar na.

De grote vraag tijdens corona: wel of geen

De grote onbekende bij luchtvervuiling: welke concentratie aerosolen verkort levens?

De grootste onzekerheid in klimaatmodellen: welk effect hebben aerosolen op de temperatuur?

Was eerst vooral de natuurkunde druk met aerosolen, inmiddels leven ze voor elk vakgebied wel. Al is dat lastig te zien door de wildgroei aan deeltjesjargon. 

Media berichten over luchtvervuiling, smog, rook, as of roet. Medici vrezen airborne pathogens, ziektes die overdraagbaar zijn via de lucht. Klimatologen benoemen vaak de chemische samenstelling van deeltjes: sulfaten, zwarte koolstof, nitraten, Instanties als het RIVM tikken rapport na rapport

Alles is aerosolen. 

Een ongekende koelte

En zo zijn ‘aerosolen in de atmosfeer’ met recht één van de negen planetaire clusterfucks, zoals ook klimaatverandering, oceaanverzuring of het afbrokkelen van de biosfeer. Het Stockholm Resilience Centre verzamelde die negen wereldwijde problemen in een taartdiagram genaamd de planetary boundaries. Eerder legde ik uit waarom het zaak is elk puntje van de taart te kennen, mocht je een milieukwestie

Denkend aan ons eigen lichaam is het helder: je hebt niks aan een ingreep die de tumor uit je hoofd haalt, maar meteen je hart platlegt met infarcten. 

Stel je de aarde nu voor als een hemellichaam met klimaatklachten, en bijvoorbeeld elektrische auto’s als behandeling. De autokuur helpt een beetje tegen opwarming, maar heeft ook bijwerkingen als grootschalige natuurdestructie voor de winning van

De hamvraag is wanneer het planeetmedicijn erger wordt dan de planeetkwaal. En beantwoording van die vraag vereist kennis van de planeet als geheel – geen CO₂-tunnelvisie, plastic-obsessie, of hyperfocus op welke afzonderlijke kwestie dan ook.

En weinig voorbeelden onderstrepen de zin van clusterfuckdenken met zo’n dikke roze marker als de wisselwerking tussen aerosolen en het klimaat. 

Bekend is dat CO₂ – een gas – de aarde opwarmt. Zo niet aerosolen, de vaste en vloeibare deeltjes in de lucht. Zij koelen de aarde juist af! Waarover later meer.

We weten niet precies hoezeer CO₂ het klimaat opwarmt, omdat we niet weten hoezeer aerosolen het klimaat afkoelen

Daarbij zijn die opwarmende broeikasgassen en afkoelende aerosolen ook nog eens als broers, of beter gezegd, ze hebben dezelfde moeder: onze verbrandingseconomie. Het verstoken van gas, olie en kolen levert naast energie zowel CO₂ als aerosolen op.

Helaas ging alle aandacht de afgelopen jaren naar de broeikasbroer. En nu zitten we met een onhandig kennisgat. Namelijk: we weten simpelweg niet precies hoezeer CO₂ het klimaat heeft opgewarmd, omdat we niet weten hoezeer aerosolen het klimaat afkoelen. Dus is óók niet te zeggen hoeveel CO₂-uitstoot we nou moeten reduceren om een bepaalde temperatuurgrens te halen – hoe exact koolstofbudgetten soms ook klinken.

Stevige CO₂-reductie door te stoppen met fossiel, kan zorgen voor de paradoxale situatie dat het in eerste instantie niet koeler wordt op aarde, maar juist warmer – door dus die afname van verkoelende aerosolen die bij verbranding ontstaan. Op korte termijn scheelt dat mogelijk zelfs een krappe graad.

Maar het kan ook meevallen. Misschien schelen de aerosolen slechts een tiende graad. We weten het nog niet. Verreweg de grootste klimaatonzekerheid van nu komt door dit onbekende effect van aerosolen, zegt ook het IPCC.

Dus eerst even wat we wél al weten: welke aerosolen er grosso modo zijn, waar ze vandaan komen en wat ze allemaal uithalen in de dampkring, zoals dat verkoelen. 

Wat zijn aerosolen?

Aerosolen zijn zo mogelijk het slechtst begrepen Zie de atmosfeer als een nauwsluitende coltrui van gas die de aarde warm houdt. Een ingenaaid kledinglabel leest: 78 procent stikstof (N₂), 20,9 procent zuurstof (O₂), – plus een lange lijst kleine percentages zoals de 0,04 procent koolstofdioxide (CO₂).  

Maar naast die gassen zweven er dus ook kleine vloeibare en vaste deeltjes in de atmosfeer: de aerosolen. Alles kan een aerosol zijn. Zoals inderdaad: druppeltjes met covid-19, of andere bio-aerosolen als virussen, bacteriën, plantenzaden, schimmelsporen, algen, et cetera. 

Geschat wordt dat 90 procent van de aerosolen in de atmosfeer een ‘natuurlijke’ oorsprong heeft. Het leeuwendeel bestaat uit woestijnstof, zeezout, bodemdeeltjes opgepakt door de wind, stof van vulkanische uitbarstingen of  

Die natuurlijke aerosolen, daar doe je niks aan. Het zijn de ‘mensgemaakte’ aerosolen die voor de onbekende extra afkoeling zorgen, en die komen hoofdzakelijk vrij bij verbranding. 

Oorsprong der minideeltjes 

We leven in een verbrandingseconomie. Niks aan het moderne leven functioneert zonder dat daarvoor ergens iets in de fik staat. Ook al is het zeer gecontroleerde, haast onzichtbare verbranding in afgelegen fabrieken en kleine motoren – verbranding is overal. Er gaan wel stemmen op om deze tijd te noemen, in plaats van

Verbranding is een afbraakproces en daar komt energie bij vrij, maar dus ook bijproducten als broeikasgassen en aerosolen. Die ‘mensgemaakte aerosolen’ kunnen op twee manieren ontstaan.

Er zijn aerosolen die meteen als aerosol uit het vuur geboren worden, zoals roet. Dit is een ‘primair’ aerosol. 

Maar er komen bij verbranding ook gassen als nitraten of zwaveldioxide (SO₂) vrij, die pas in de lucht reageren met andere deeltjes tot bijvoorbeeld sulfaataerosolen (SO₄²⁻). Dit noemen we

Deze secundaire aerosolen maken het lastig te zeggen wat nu de grootste menselijke bron van aerosolen is. Fossiele verbranding staat volgens experts wereldwijd op één, en wordt – – op de voet gevolgd Want de landbouw stoot ammoniak (NH₃) uit, een gas, dat in de lucht reageert met sulfaten uit de industrie of nitraten van bijvoorbeeld het verkeer, tot fijnstof als

De meeste mensgemaakte aerosolen

Klein en niet fijn

Wat de meeste mensgemaakte aerosolen ook zijn, is erg klein. Vaak zó klein dat wanneer je ze inademt, ze rond gaan zwerven in je lichaam, vertelt fijnstofexpert Bob Ursem van de TU Delft.

Als aerosolen klein genoeg zijn om in te ademen spreken we wel van fijnstof of particulate matter (PM). Dat begint bij deeltjes met een diameter van 10 micrometer of kleiner, Andere gangbare groottematen zijn PM2,5, PM1 – en soms PM0,1, ook wel ultrafijnstof, als de stofjes echt heel klein worden. 

‘Gezondheidstechnisch gezien is ultrafijnstof voor ons een drama’

Veel stuifmeel is bijvoorbeeld rond de 10 micrometer groot (PM10). Deeltjes van deze afmeting belanden na inademing al in je neus-keelgedeelte. Sommige mensen krijgen daar hooikoorts van. Maar je kunt de deeltjes ophoesten, oprochelen of uitniezen en ze komen niet veel verder. Een bacterie van 1 tot 2,5 micrometer (PM2,5) komt tot in je luchtpijp, dus dieper dan je keel, maar  

Het zijn de deeltjes kleiner dan 0,1 micrometer of 100 nanometer – het ‘ultrafijnstof’ (PM0,1) – die rechtstreeks via de longblaasjes de bloedbanen inzeilen. Eenmaal daar verdikken ze de wanden van slagaders of maken de boel anderszins minder flexibel. De verslechterde doorbloeding die ontstaat is direct te koppelen aan ziektes als alzheimer en parkinson. Ursem: ‘Gezondheidstechnisch gezien is ultrafijnstof voor ons een drama.’

De natuur produceert weinig ultrafijnstof. Het komt weleens vrij bij een vulkanische uitbarsting of als er een bos in de hens gaat. Maar het leeuwendeel van het ultrafijnstof komt van menselijke verbrandingssystemen: auto’s, vliegtuigen, de scheepvaart, energiecentrales. Of sigaretten, koken op

Je ziet de verbrandingsdeeltjes soms als ‘smog’ rond zeer vervuilde steden hangen. Een greep uit onderzoek naar de gezondheidseffecten: kinderen leukemie, mentale klachten of worden obees, baby’s hebben een lager geboortegewicht. Volwassenen krijgen meer longkanker, hart- en vaatziekten, en Het zorgt voor afgenomen vruchtbaarheid en  

Het vermindert ook de denkvermogens: fijnstofvervuiling zorgt voor slechtere matigere zetten en werknemers in callcenters

Dit alles mag eigenlijk niet verbazen. De Romeinen maakten zich al druk om Mensen met longaandoeningen verkassen sinds jaar en dag naar een bosrijke omgeving. Opvallend was ook hoe de klachten van enkele astmapatiënten in het begin van coronalockdowns verdwenen, toen mensen massaal de auto lieten staan.

Waarom verkoelt een aerosol?

Zo bezien is het win-win: stop fossiele verbranding en stoot minder CO₂ uit én minder ultrafijnstof. Maar dan wordt het dus wel warmer.

Alleen, hoeveel warmer? Hoezeer koelen al die mensgemaakte aerosolen de aarde af?

Op precies die vraag puzzelt Otto Hasekamp al een jaar of tien. Hij is aerosolenexpert bij ruimteonderzoeksinstituut SRON en onder andere het IPCC gebruikt zijn onderzoek Momenteel werkt Hasekamp aan een meetinstrument dat in 2024 op de de ruimte in geschoten wordt om ons vanaf 700 kilometer hoogte te verlossen van brandende aerosolkwesties. Zoals: hoe groot zijn ze? Absorberen of reflecteren ze licht? Uit welke moleculen bestaan ze? Een unieke onderneming, de klimaatwetenschap ontbeert dit soort metingen nu.

Toch boekte het IPCC de laatste jaren vooruitgang op aerosolvlak. Hasekamp: ‘Eerst was het: of ze doen helemaal niks, of ze doen heel veel. Dat ze helemaal niks doen lijkt nu wel uitgesloten.’ Aerosolen verkoelen sowieso, en waarschijnlijk tussen twee tiende en een hele graad,  

‘Ook één graad afkoeling is heel veel’, duidt Hasekamp. ‘Het gaat over de gemiddelde temperatuur op aarde, hè?’ Op sommige plekken verkoelen aerosolen meer dan elders, bijvoorbeeld boven China en India. ‘Dat zou lokaal zomaar drie graden kunnen schelen.’

Hoe schoner verbranding is, hoe minder aerosolen je uitstoot. In Europa is de industrie vanaf de jaren negentig veel schoner geworden. China begon rond 2014 met verbeteringen, maar India doet er weinig aan. Daar is het nog steeds heel vies.

Hoe verkoelen die ‘vieze’ deeltjes dan?

Aerosolen verkoelen zowel direct als indirect. Directe verkoeling krijg je als de deeltjes zelf zonlicht weerkaatsen, als een soort mini-spiegels. Vooral sulfaten uit verbranding zijn hier goed in. Door die reflectie komt de zonne-energie niet op aarde en warmt ze die dus niet op. 

Al zijn er ook aerosolen die juist licht absorberen, vooral aerosolen uit bosbranden: zwarte koolstof. Deze aerosolen hebben een soortgelijk effect als broeikasgassen, maar zijn in de minderheid.

Indirecte verkoeling komt door het effect van aerosolen op ons wolkendek.

Reflecterende wolken

Een wolk ontstaat als waterdruppeltjes condenseren op aerosolen. Zonder aerosolen zijn er geen wolken, en dus ook geen regen, geen weer, watercyclus, vers water, dus ook geen bomen en planten, mensen, of überhaupt leven op aarde. Ziehier de rol die natuurlijke aerosolen al miljoenen jaren vervullen. 

Maar van mensgemaakte aerosolen krijg je óók wolken. Dit is goed te zien wanneer een containerschip de oceaan oversteekt. Op de gevaren koers ontstaat vaak een dunne streep wolkjes, ship tracks, puur door de scheepsuitstoot. 

Hasekamp: ‘De aerosolen-door-uitstoot komen dan heel lokaal voor – alleen boven de scheepsroute, omdat de lucht verder erg schoon is boven zee.’ Dus op het moment dat er een klein beetje aerosolen zijn, denkt waterdamp meteen: o, wolk vormen!

Daarbij maken aerosolen de wolk. Hoe meer aerosolen, hoe meer druppels een wolk heeft. En hoe meer druppels, hoe helderder een wolk is. Heldere wolken reflecteren vervolgens meer zonlicht dan wat vagere wolken

‘Dus dat ontstaan van meer heldere wolken door mensgemaakte aerosolen heeft óók een afkoelend effect’, zegt Hasekamp. ‘Al begrijpen we dit effect nog niet zo goed.’  

Infographics door designer Sharon Coone.

De haas en de schildpad

Dus CO₂ verwarmt en aerosolen verkoelen. Maar als we stoppen met fossiele verbranding en dus met de uitstoot van beide typen deeltjes, waarom zou het dan opwarmen? Door minder CO₂ koelt het toch ook af? 

CO₂ blijft eindeloos veel langer in de lucht hangen dan aerosolen

Niet direct, want de verwarming door een afname van verkoelende aerosolen treedt véél eerder op dan de afkoeling door een afname in CO₂. CO₂ blijft nu eenmaal eindeloos veel langer in de lucht hangen dan aerosolen. 

Neem nu die dikke stofwolk uit de Sahara die in maart Het was daar plots drie graden koeler dan weerman Gerrit Hiemstra gedacht had. Maar binnen een paar dagen waren alle zandaerosolen neergeslagen op auto’s door het hele land en was dat effect weg. 

Dan hadden de zandaerosolen er nog een flinke reis op zitten. Vaak slaan aerosolen ook lokaler neer. Veel ‘fijnstofvervuiling’ hangt nauw samen met de wegen, fabrieken of hoeveelheid houtstokende buren in de omgeving.

‘In het buitengebied van Groningen is de luchtkwaliteit een heel stuk beter dan midden in Rotterdam’, weet inhalatietoxicoloog Flemming Cassee van het RIVM. Je wilt ook zeker niet onder een landingsbaan van Schiphol wonen of in een flatje aan de snelweg.

Wanneer aerosolen neerslaan hangt helemaal af van zowel hun grootte als hoe hoog de deeltjes ronddolen in de atmosfeer. In blijven ze een jaar hangen. Iets meer in onze luchtlaag: een week of twee.

CO₂ beweegt dan een heel stuk trager. Stel je stoot een grote hoeveelheid CO₂ uit. Binnen ongeveer een eeuw is een kwart daarvan opgenomen door de bomen, planten en schimmels en de oceaan. In de duizend jaar erna zakt nog een deel van de CO₂ wat dieper de oceaan in. En enkele millennia verder reageert CO₂ zelfs met de rotsen op land. 

Pas na zo’n tienduizend jaar is 60 procent van een uitgestoten hoeveelheid CO₂ echt ‘uit de lucht’,  

Dus dat de grootste klimaatzorg om CO₂ draait is niet gek. Broeikasemissies moeten omlaag, opdat het niet semi-permanent een heel stuk warmer wordt. Maar, zegt Hasekamp: ‘We willen de opwarming van de aarde beperken tot anderhalve graad. Met alleen iets schonere lucht zitten we daar misschien al aan.’ Als aerosolen nou heel erg blijken af te koelen, moeten die CO₂-emissies misschien nóg meer omlaag dan al is afgesproken.

‘Het is heel apart dat fijnstof zo gekoppeld is aan de gezondheid van de mens en niet aan de gezondheid van de planeet – aan het klimaat’, zegt Cassee. ‘Zeker gezien in Nederland de luchtkwaliteit

Hasekamp beaamt dit: ‘Aerosolen leggen de complexiteit van het probleem bloot. CO₂-reductie is essentieel, maar er zijn bijeffecten: je gaat minder uitstoten, minder vervuilen, en toch Dat moeten mensen begrijpen.’

Op de hoogte blijven van m’n avonturen in niet-mensland? Ik schrijf over die andere 99 procent van de wereld: van pluizige pauwspin tot mens-varken-hybride. In deze mail houd ik je geregeld op de hoogte van vragen die ik heb, stukken die ik schreef of mooie wetenschapsverhalen van anderen. Schrijf je hier in voor mijn wekelijkse mail

Welke 9 clusterfucks dan?

Waarom geen enkel milieuprobleem een oplossing heeft #9clusterfucks Elke windmolen heb se nadeel. Elke plasticvanger, Tesla of waterkrachtcentrale ook. Daarom: laten we leren denken in behandelingen van milieuproblemen, niet in oplossingen ervan. Verhaal is minder deprimerend dan het klinkt