Vulkaan Tonga toont voor het eerst natuurlijke katalytische afbraak van methaan door vulkaanas in de atmosfeer

De Hunga Tonga-vulkaan lag grotendeels onder water. Daardoor schoot de explosieve uitbarsting niet alleen vulkanisch materiaal de atmosfeer in, maar ook enorme hoeveelheden zeewater — tot ver in de stratosfeer, op een hoogte van meer dan 30 kilometer. Zeewater bevat zout (natriumchloride), waaruit chloordeeltjes vrijkomen die normaal gesproken vrijwel niet in de atmosfeer voorkomen. 

Die uitzonderlijke mix bleek precies de juiste omstandigheid te scheppen voor een bijzondere chemische reactie: de katalytische afbraak van methaan door chloor. Dit is een proces waarbij chloor als versneller (katalysator) fungeert om methaan te laten reageren en afbreken, zonder zelf verbruikt te worden. 

Satellieten met het instrument TROPOMI — mede ontwikkeld door het KNMI — maten in de rookpluim uitzonderlijk hoge concentraties formaldehyde (HCHO). Formaldehyde is een kortstondig bijproduct dat vrijkomt wanneer methaan wordt afgebroken. De gemeten waarden op 30 kilometer hoogte waren meer dan honderd keer hoger dan ooit waargenomen op die hoogte in de stratosfeer. 

"De toename van formaldehyde bleef meer dan tien dagen zichtbaar, wat betekent dat methaan voortdurend werd afgebroken," aldus de onderzoekers. 

Tijdens het onderzoek ontwikkelden de wetenschappers een nieuwe methode om methaanafbraak te detecteren via satellietmetingen van formaldehyde. Dit is waardevol omdat methaan zelf boven oceanen moeilijk te meten is vanuit de ruimte, terwijl formaldehyde wel goed te meten is. Zo kan ook op andere plekken op aarde — boven open zee — worden nagegaan of dit proces plaatsvindt. 

Het is voor het eerst dat dit type natuurlijke methaanafbraak door chloor kwantitatief is aangetoond met satellietdata. 

Een zeldzaam maar echt natuurlijk proces 

Dat chloor methaan kan afbreken was al bekend uit laboratoriumproeven en computermodellen. Maar men dacht dat dit in de vrije atmosfeer nauwelijks voorkwam. Dit onderzoek laat zien dat het wél degelijk gebeurt, onder de juiste omstandigheden. Chloor staat al langer bekend als een krachtige katalysator — het speelt ook een centrale rol bij het ontstaan van het ozongat boven Antarctica. In het geval van Tonga was het ozonverlies minder dan verwacht op basis van de hoeveelheid chloor. Omdat methaan ozon kan afschermen van het effect van chloor, concludeerden de auteurs dat de vulkaan methaan heeft uitgestoten en het vervolgens zelf weer deels heeft verwijderd via reacties in de pluim. 

Wat betekent dit voor het klimaat? 

Methaan is het op één na belangrijkste broeikasgas na CO₂ en verantwoordelijk voor ongeveer een derde van de huidige opwarming van de aarde. Wetenschappers zoeken naar manieren om methaan uit de atmosfeer te verwijderen. Eén van de veelbelovende ideeën is het kunstmatig versterken van de chemische afbraak van methaan — bijvoorbeeld door gecontroleerd chloor of ijzerzoutdeeltjes in de atmosfeer te brengen. 

De nieuwe bevindingen bevestigen dat de onderliggende scheikunde niet alleen theoretisch werkt, maar ook daadwerkelijk in de natuur plaatsvindt. Dat vergroot het vertrouwen dat zulke klimaatinterventies in principe technisch uitvoerbaar zijn — al zitten er naast de technische werking een heleboel haken en ogen aan een eventuele toepassing ervan. De nieuwe detectiemethode via satellieten kan mogelijk een rol gaan spelen bij toekomstig onderzoek op dit gebied. 

KNMI-klimaatbericht door Jos de Laat