Vaclav Smil
Zo zit de wereld in elkaar. Wat de wetenschap ons leert over het verleden, het heden en de toekomst.
Wanneer je zonder veel voorkennis de studie van energie aanvat, kan je best te rade gaan bij een autoriteit. Sinds Vaclav Smil (°1943) na de Russische invasie in 1969 het voormalige Tsjecho-Slowakije ontvluchtte, publiceerde de ondertussen Canadese hoogleraar veertig boeken over het onderwerp. Ik las er drie van. Energy, a beginner’s guide (revised edition 2017) heb ik een paar keer moeten herlezen om alle informatie op te nemen. Energy and Civilization. A history (2017) biedt een gedetailleerd beeld over het verband met de ontwikkeling van samenlevingen. Het derde boek, Zo zit de wereld in elkaar (How the world really works, 2022) is het enige met een Nederlandse vertaling. Het een vervolg op Energy and Civilization, met een focus op de huidige maatschappij.
In elk boek benadrukt Smil dat we geen flauw benul hebben van de mate waarin wij afhankelijk zijn van energie en hoe deze afhankelijkheid voortdurend groter geworden is. Iedereen, economisten inbegrepen, beschouwt energie als een kostenfactor zoals een andere, niet als het fundament waarop de volledige samenleving berust.
Het onderwerp is belangrijk, de kennis erover gering, de uitdaging enorm. Bij wijze van inleiding geef ik meteen zijn besluit: de verwachtingen van doemdenkers (overmorgen komt de apocalyps) en ecomodernisten (toekomstige technieken zullen ons redden) zijn van de pot gerukt, en zelfs goed onderbouwde langetermijnvoorspellingen blijken meestal niet uit te komen. De verklaring is eenvoudig. De tegenstelling tussen doemdenkers en heilsprofeten illustreert de menselijke neiging tot zwart-wit redeneringen. Voorspellingen op lange termijn gaan uit van het idee dat de context min of meer dezelfde zal blijven, terwijl er altijd onverwachte dingen opduiken. Predicties die niet verder gaan dan tien jaar zijn wel mogelijk, bij onderwerpen waar we over voldoende cijfermateriaal beschikken. De ironie wil dat Smil een voorspelling op lange termijn doet – volgens hem is een energietransitie tegen 2050 onmogelijk – en tezelfdertijd bepaalde kortetermijnvoorspellingen uit de weg gaat. Toch is dit boek meer dan de moeite waard om te lezen.
Energie als fundament
Als je niet begrijpt wat energie is, ben je in goed gezelschap: Richard Feynman (Nobelprijs fysica 1965) weet het ook niet. Ze komt er in verschillende vormen, die telkens een omzetting vragen om voor ons bruikbaar te worden. Tegenwoordig gaat de discussie over fossiele brandstoffen versus hernieuwbare energie, waarbij we vergeten dat voeding de basis is. Net zoals bij alle dieren transformeert ons lijf voedsel in energie. Houtvuren zorgden voor een eerste omzetting (hout in hitte) buiten het lichaam in functie van dat lichaam (warmte, voeding). De invoering van landbouw was een tweede mijlpaal: jager-verzamelaars verzamelden energie, boeren verbouwen haar. Vrij snel gebruikten ze dieren (paarden, ossen) en zelfs niet-levende krachtbronnen zoals wind (zeilen) en water (schepraderen) om over meer energie te beschikken. Vanaf 1600 startte het gebruik van fossiele brandstof (kolen), nog later gevolgd door de eerste mechanisatie (stoommachines). Tijdens de vorige eeuw kwamen er gigantische uitbreidingen, zowel in de aard van de energiebronnen (kolen, olie, gas), als inzake rendementsverbeteringen en toepassingen. De laatste vijftig jaar verloopt de uitbreiding nóg sneller.
Fossiele brandstoffen (van hout tot aardgas) zijn allemaal varianten van opgeslagen zonne-energie. De voorraad is eindig, gerekend op het verbruik van 2020 hebben we nog steenkool en koolwaterstoffen voor 120 jaar en olie voor 50 jaar. Tot 1975 was olie de grootste primaire bron (45 procent), in 2019 is dat gereduceerd tot 33 procent, voornamelijk als gevolg van de prijsstijgingen.
Tegenwoordig halen we twintig procent van onze energie uit elektriciteit, zoals bekend de minst vervuilende, en dus onze hoop op een betere toekomst. Wat we vergeten is dat ook elektriciteit op energietransformatie berust – denk aan krachtcentrales die op stookolie, gas of kernenergie draaien. Tot vandaag komt minder dan de helft van de elektriciteit van hernieuwbare energie (Denemarken is kampioen, met 45%). Het goede nieuws is dat de hoeveelheid hernieuwbare energie toeneemt, net zoals haar procentueel aandeel in het totale energieverbruik. Het slechte nieuws is dat deze toename niet in de plaats komt van fossiele energie, ze wordt simpelweg toegevoegd aan ons verbruik, zodat er tot vandaag geen enkele reductie merkbaar is in de uitstoot van broeikasgassen. Ter illustratie: in China is het relatieve aandeel van fossiele brandstoffen gedaald, van 93 procent in het jaar 2000 naar 85 procent in 2019, maar door de economische groei van het land is de vraag naar energie verdrievoudigd. Bijgevolg wordt de procentuele daling zwaar overschaduwd door de absolute toename van fossiele brandstoffen.
Zoals bekend wil de wereld naar een netto-nuluitstoot in 2050. Smil contrasteert deze intentie met een beleidsnota van het Internationaal Energieagentschap dat in 2040 een daling van het aandeel fossiele brandstoffen naar 72% verwacht, in het geval van een streng duurzaamheidsscenario naar 56%. Tien jaar later een netto-nuluitstoot bereiken vereist een ongekende opschaling van de transitie, iets wat Smil niet haalbaar acht. Hij besluit zijn eerste hoofdstuk met wat hij een zekerheid noemt: de mens zal slechts heel geleidelijk afscheid nemen van fossiele brandstof.
We eten olie en gas.
In het Westen hebben we hongersnood vervangen door obesitas. Mislukte oogsten behoren tot het verleden en het vermogen om ieder jaar opnieuw voldoende voedsel te produceren is zonder twijfel de grootste vooruitgang ooit, zij het niet wereldwijd. Tegenwoordig loopt ongeveer 1 op de 10 mensen het risico op honger, in 1950 was dat nog 6 op de 10 en dat terwijl de wereldbevolking in dezelfde periode groeide van 2,5 naar 7 miljard. Dit is een fenomenale vooruitgang die we volledig te danken hebben aan de geïndustrialiseerde landbouw, die een vreemde combinatie opgeleverd heeft. In vergelijking met niet eens zo lang geleden is het aantal landbouwers spectaculair gedaald én zijn de opbrengsten even spectaculair gestegen. In 1801 was er 150 uur mankracht nodig voor de productie van één hectare tarwe, vandaag nog geen 2 uur. In 1920 leverde één hectare 2 ton mais op, in 2020 is dat 11 ton. Daartegenover staat een gigantische toename in het energieverbruik, met een even grote stijging in de uitstoot van broeikasgassen.
De verklaring is eenvoudig: voedselproductie berust nagenoeg volledig op fossiele energie. Zelf denk ik daarbij aan de constructie en vervolgens de aandrijving van de landbouwmachines (twee weken geleden vertelde een loonwerker me dat zijn ‘combine’ 1000 liter diesel per 24 uur verbruikt) en vergeet ik de belangrijkste energieslopop: de aanmaak van stikstofhoudende kunstmeststof. In 1909 ontdekte een Duitser de scheikundige basis daarvoor, de wereldwijde toepassing ervan volgde na 1945. Voor deze aanmaak is heel veel aardgas nodig, niet alleen als brandstof maar ook als grondstof; een vervanging ligt niet onmiddellijk voor de hand (dierlijke mest is veel minder krachtig).
Energietransitie betekent hier minder kunstmeststof gebruiken, met lagere opbrengsten als gevolg. Een deel van de oplossing ligt in het selectiever en doelgerichter bemesten, in combinatie met een drastische beperking van de Westerse vleesconsumptie en het paal en perk stellen aan de wereldwijde voedselverspilling (ruim 30 procent!). Ook als we daarin slagen, zal het een uitdaging blijven om de wereldbevolking te voeden. Veel hangt af van de toename of afname van het aantal mensen, wat volgens Smil moeilijk te voorspellen valt (vroegere inschattingen waren vaker fout dan juist).
Het eerste hoofdstuk was ontnuchterend, het tweede pakt op de maag. Als lezer moet je wel besluiten dat ons brood, aardappelen en stukje kip vol olie zitten en naar gas ruiken. Zelfs een kilo gekweekte zeebaars kost 2,5 liter dieselolie!
De materiële onderbouw
Tegenwoordig gaat alle aandacht naar de digitale wonderwereld, met Chat-Gpt als nieuwste hype. Vastgekluisterd aan onze schermpjes hebben we nauwelijks nog kennis over wat letterlijk de fundamenten van onze beschaving zijn. Fossiele brandstoffen associëren we met verwarming en vervoer, nauwelijks met concreet materiaal. Smil legt haarfijn uit, alweer met overdonderend cijfermateriaal, dat de vier grondpijlers van de samenleving – ammoniak en kunststof, staal en cement – op de verbranding van fossiele brandstoffen berusten; bij ammoniak en kunststoffen zijn ze ook nog eens de grondstof voor de aanmaak. Samen zijn zij verantwoordelijk voor vijfentwintig procent van de totale CO2-uitstoot.
Ammoniak kwam in het vorige hoofdstuk aan bod, als basis van stikstofhoudende kunstmest. In de tweede helft van de vorige eeuw zorgde de combinatie met verbeterde soorten rijst en graan voor de groene revolutie – China nam daarbij het voortouw. Tegenwoordig wordt vijftig procent van de wereldbevolking gevoed dankzij de synthese van ammoniak, alternatieven zijn niet voorhanden. Kunstmest is letterlijk levensnoodzakelijk.
Dat geldt niet voor kunststoffen, met plastics als meest bekende. Tot midden vorige eeuw waren ze zeldzaam, tegenwoordig zijn ze overal, in het huishouden, de industrie en het transport, de geneeskunde, de digitale wereld, en vervolgens als afval, tot in de diepzee toe. Ze worden geproduceerd op basis van fossiele brandstoffen, voor de aanmaak is er nog eens energie nodig. Ze zijn problematisch omdat ze geen natuurlijke afbraak kennen en vaak nog giftig zijn ook. Veel toepassingswijzen zijn overbodig (verpakkingen!), het gebruik ervan moet beperkt worden tot essentiële toepassingen, met uitdrukkelijk oog voor recyclage.
Staal is de meest toegepaste metaalsoort, en ook hier blijft de vraag toenemen. Er is geen tekort aan ijzererts, bovendien kan staal makkelijk gerecycleerd worden, zij het ten koste van gigantische hoeveelheden energie (één milievriendelijke recyclageoven verbruikt dagelijks evenveel elektriciteit als Gent). Productie van nieuw staal vraagt nóg meer energie, onder de vorm van cokes en aardgas. Cement, de basis van beton, is samen met staal (gewapend beton) onmisbaar voor bouw- en wegenwerken. De vraag is exponentieel gestegen, voornamelijk in China die de helft van het mondiale totaal produceert. De aanmaak van cement kost minder energie dan staal, maar we hebben er wel drie keer zoveel van nodig.
Wat opvalt bij de materiële onderbouw van onze samenleving, is de duizelingwekkende toename van de vier bouwstoffen gedurende de laatste decennia. Elke vooruitgang (hogere rendementen, minder vervuilende productiemethodes, betere recyclage) wordt teniet gedaan door de toenemende productie. Hoe we die omlaag kunnen krijgen, blijft voor Smil een open vraag. Waar ik het volgende aan wil toevoegen: een open vraag binnen een economie die om structureel-financiële redenen niet zonder groei kan.
Altijd onderweg
Het vierde hoofdstuk vertelt het verhaal van de globalisering, ogenschijnlijk een recent fenomeen. Dat is het niet, het is andermaal de toename die voor moeilijkheden zorgt. In 1957 voer het eerste containerschip uit, met aan boord 226 containers; in 2019 waren dat er al 23.756! Grondstoffen, producten en mensen (toeristen, werknemers, vluchtelingen) zijn voortdurend onderweg, in steeds grotere getale. Hetzelfde geldt voor het dataverkeer op de onzichtbare digitale snelwegen, waarvan slechts weinig mensen beseffen hoeveel energie dit verkeer opslokt.
De pandemie zorgde voor een wake-up call: de globalisering heeft ons veel te afhankelijk gemaakt, voor zo ongeveer alles: energie, medicijnen, voedsel, mondkapjes,… Na de pandemie hebben veel regeringen en bedrijven besloten een aantal producten opnieuw lokaal te maken. Het terughalen van productiebedrijven is de trend van de toekomst.
Een gemiste kans
De eerste vier hoofdstukken heb ik met stijgende aandacht gelezen. Het bronnenmateriaal dat Smil aanhaalt en de kennis waarover hij beschikt, zijn indrukwekkend. De voetnoten, bibliografische verwijzingen en de index beslaan zo maar eventjes honderd pagina’s! Op basis van cijfermateriaal wordt de lezer snel overtuigd van de enorme veranderingen die wij de voorbije veertig jaar doorgemaakt hebben op vlak van en dankzij energie. Elke verandering komt neer op een exponentiële toename die onze wereld vorm gegeven heeft. Ik keek uit naar de twee laatste hoofdstukken, Risico’s en Het milieu, met de verwachting daar een even grondig en cijfermatig onderbouwd beeld te krijgen van de negatieve gevolgen van deze toenames, en de verwachte evolutie de komende tien jaar. Mijn verwachting werd niet ingelost, deze hoofdstukken missen de kracht die bij de vorige op elke pagina aanwezig is.
In het hoofdstuk over risico’s beperkt Smil zich tot … virussen, diëten en zonnevlammen. Dat virussen een risico zijn, weten we ondertussen, diëten vind ik een luxeprobleem, en aan zonnevlammen kunnen we niet veel verhelpen. In dit hoofdstuk lopen er veel spreekwoordelijk onzichtbare olifanten rond. Wat met de risico’s ten gevolge van de temperatuurstijging? Hoe groot is de huidige luchtverontreiniging, en wat was de evolutie de voorbije jaren? Wat weten we met zekerheid over de stijging van de zeespiegel? De daaraan verbonden risico’s zijn vele malen groter dan de (uitvoerig besproken) kans dat we zouden sterven ten gevolge van een medische fout (spoiler: heel klein). In het onderdeel natuurrampen geeft hij aan dat er een stijging is vanaf 1950, een verdubbeling tussen 1980 en 2005, gevolgd door een stijging met 60 procent tussen 2005 en 2019. Toch luidt de titel van dat onderdeel: Natuurrampen: minder gevaarlijk dan ze op tv lijken.
Het zesde hoofdstuk, Het milieu. De enige biosfeer die we hebben, opent met een korte bespreking van de negen planetaire grenzen, met de terechte opmerking dat elk van hen een eigen boek verdient. Dat we er al zes van de negen overschreden hebben, vermeldt hij niet (zie The Guardian). Vervolgens concentreert hij zich op … ademen, drinken en eten. Of er in de toekomst voldoende voedsel en water zal zijn, is onzeker, ‘maar er komt geen apocalyps’. Aan zuurstof zal er geen gebrek zijn (werd daar ooit wetenschappelijk aan getwijfeld?). Dat die zuurstof nu al zwaar vervuild is, komt niet aan bod – een onderbouwde kortetermijnvoorspelling zou hier op zijn plaats geweest zijn.
Pas in het laatste onderdeel – Onzekerheden, beloften en feiten – van dit hoofdstuk staat de klimaatverandering centraal. Hij is ervan overtuigd dat we nog tientallen jaren fossiele brandstoffen zullen blijven gebruiken, met langdurige effecten op de opwarming van de aarde. Op dit vlak zijn Smils vaststellingen ontnuchterend. Tussen 1992 en 2019 is de uitstoot van broeikasgassen met 65 procent toegenomen. De internationale klimaatconferenties hebben geen enkele daling tot stand kunnen brengen, integendeel zelfs, de uitstoot stijgt nog elk jaar. Een beperking tot een temperatuurstijging van anderhalve graad is onhaalbaar (we zitten nu al bij 1,3), de laatste analyse van de data laat zien dat we op weg zijn naar 2,3 graden.
Volgens Smil kan een echte daling pas wanneer we beduidend véél minder produceren en consumeren, in combinatie met een reusachtige overschakeling naar hernieuwbare energie. Het eerste ziet hij niet gebeuren, het tweede zal veel meer tijd vragen dan we denken. De oplossing van de ecomodernisten – afvangen en opslaan van uitgestoten CO2 – verwijst hij naar het rijk der fabeltjes.
Toch de moeite waard om te lezen
De twee laatste hoofdstukken vond ik teleurstellend, vooral in het licht van de kwaliteit van de vorige – ik heb enorm veel bijgeleerd en onthoud dat de vereiste inspanningen veel groter en complexer zijn dan ik ooit gedacht had.
Het boek besluit met het tegenover elkaar plaatsen van de techno-optimisten en de doemdenkers. Smil veegt beiden de mantel uit – hun voorspellingen zijn gebaseerd op dubieuze aannames en selectief cijfermateriaal. Hij herhaalt dat langetermijnvoorspellingen onmogelijk zijn, maar doet er zelf toch een (we zullen nog tientallen jaren afhankelijk blijven van fossiele brandstoffen). De slotzin is hoopvoller: “De toekomst staat, zoals altijd, niet van tevoren vast. Hij hangt af van onze daden.”