Tanks met waterstof met op de achtergrond windmolens en zonnecellen

Waterstof, wat doet dat met het klimaat?

15 juni 2023

De uitstoot van broeikasgassen door productie en verbranding van fossiele brandstoffen moet snel omlaag om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan. Waterstof speelt daarbij een grote rol als alternatieve brandstof. Het voordeel van waterstof is dat het geen broeikasgas is en bij verbranding alleen waterdamp uitstoot, geen luchtvervuiling. Wel beïnvloedt waterstof in de atmosfeer door chemische reacties indirect het klimaat. Hoe zit dat precies?

Chemische interacties tussen waterstof, methaan en waterdamp 

Waterstof wordt chemisch gevormd en ook weer afgebroken in de atmosfeer. Bij de chemische afbraak van methaan en andere vluchtige koolwaterstoffen in de atmosfeer komt waterstof vrij. Methaan is een sterk broeikasgas en komt onder andere vrij bij de productie van fossiele brandstoffen, in de veeteelt en ontsnapt uit open vuilnisbelten. 

Zowel waterstof als methaan wordt onder invloed van zonlicht chemisch afgebroken. Waterstof blijft gemiddeld twee jaar aanwezig in de atmosfeer, methaan negen jaar. Recente studies laten zien dat als de hoeveelheid waterstof toeneemt, ook de verblijftijd van methaan toeneemt. Verder komt bij de afbraak van waterstof waterdamp vrij, ook een broeikasgas. 

Effect van waterstof op het klimaat 

Een langere verblijftijd van methaan in de atmosfeer leidt tot opwarming. Ook een toename van waterdamp in de hogere luchtlagen (10 tot 30 kilometer hoogte) - waar de lucht kurkdroog is - leidt tot opwarming. Een toename van waterstof versterkt zo indirect de opwarming. Hoe groot het effect van een toename van waterstof zal zijn op de hoeveelheid waterdamp in de hogere luchtlagen is niet goed bekend.  

Methaanuitstoot terugdringen beperkt het klimaateffect van waterstof 

Als de methaanuitstoot wordt verminderd, wordt ook het opwarmende effect van waterstof via een langere verblijftijd van methaan in de atmosfeer minder. De hoeveelheid methaan in de atmosfeer is de laatste jaren sterk gestegen. Verschillende maatregelen kunnen de methaanuitstoot sterk terugbrengen. Zoals het beperken van de methaanuitstoot bij de productie en het gebruik van fossiele brandstoffen, in de veeteelt en de afvalwerking. Het afdekken van grote vuilnisbelten is een goed voorbeeld. Als de hoeveelheid methaan in de atmosfeer gaat dalen, gaat de hoeveelheid waterstof vanzelf ook afnemen omdat er dan minder waterstof vrijkomt bij de chemische afbraak van methaan in de atmosfeer. 

Reconstructie van de toename in de hoeveelheid waterstof in de atmosfeer door de analyse van luchtbelletjes in oude ijskernen verzameld in Antarctica (Bron: Patterson et al., 2021).
Figuur 1. Reconstructie van de toename in de hoeveelheid waterstof in de atmosfeer door de analyse van luchtbelletjes in oude ijskernen uit Antarctica (Bron: Patterson et al., 2021).
Deze lijngrafiek van recente metingen laat zien dat de hoeveelheid waterstof in de atmosfeer fluctueert met de seizoenen en langzaam toeneemt tussen 2010 en nu  (Bron: NOAA/KNMI).
Figuur 2. Recente metingen laten zien dat de hoeveelheid waterstof in de atmosfeer fluctueert met de seizoenen en langzaam toeneemt (Bron: NOAA/KNMI).

Hoeveelheid waterstof in de atmosfeer is aan het groeien 

De wereldgemiddelde hoeveelheid waterstof (H2) in de atmosfeer bedraagt op dit moment ongeveer 550 ppb (parts per billion). Ter vergelijking: de hoeveelheid CO2 is bijna duizend keer zo groot, ruim 420 ppm (parts per million). Uit de analyse van luchtbelletjes tot op 70 meter diepte in het ijs van Antarctica is een natuurlijke hoeveelheid waterstof in de atmosfeer afgeleid van rond de 330 ppb (figuur 1). Dit was het geval voordat de mens op grote schaal methaan en andere vluchtige koolwaterstoffen begon uit te stoten. De toename in methaan levert een belangrijke bijdrage aan de 65 procent toename van waterstof in de atmosfeer sinds de negentiende eeuw. 

De hoeveelheid waterstof varieert met de seizoenen en is in de afgelopen tien jaar verder toegenomen (figuur 2). Dit blijkt uit metingen van de hoeveelheid waterstof zoals onder andere gemeten op Hawaii, op dezelfde locatie bij de vulkaan Mauna Loa waar sinds 1958 ook de hoeveelheid CO2 wordt gemeten. Verdere toename van waterstof in de atmosfeer zal vooral het gevolg zijn van (onbedoelde) lekkages bij de productie, het vervoer en het gebruik van waterstof in de industrie, energieopwekking en transportsector. 

Klimaatbeleid leidt tot schonere lucht en minder CO2 en methaan uitstoot 

Waterstof is geen 100 procent veilige vervanging van fossiele brandstoffen. Het is allereerst een explosief gas. Het is wel een schone brandstof, als het duurzaam wordt geproduceerd (’groene waterstof’) en de uitstoot van broeikasgassen bij waterstofproductie dus wordt vermeden. Bij de verbranding van waterstof komt vooral water vrij (en stikstofoxiden). Geen CO2, roet, zwaveloxiden of koolwaterstoffen, zoals bij de verbranding van fossiele brandstoffen. Van de transitie naar waterstof als brandstof in plaats van fossiele brandstoffen is een bijkomend voordeel dat de luchtkwaliteit op veel plaatsen sterk zal verbeteren.

KNMI-klimaatbericht door Michiel van Weele 

Recente nieuws- en klimaatberichten

  1. Raken we gewend aan temperatuurrecords?

    Een hittegolf is een van de meest dodelijke natuurrampen: elk jaar sterven er wereldwijd duizende...

    20 juni 2024 - Klimaatbericht
  2. Scholieren helpen KNMI om luchtvervuiling in kaart te brengen

    Leerlingen van twintig scholen in Nederland hebben dit voorjaar meetbuisjes opgehangen in hun omg...

    17 juni 2024 - Nieuwsbericht
  3. Wie stoot waar hoeveel CO2 uit?

    De aarde warmt op door de toename van CO2 en andere broeikasgassen in de atmosfeer. Er wordt hard...

    14 juni 2024 - Klimaatbericht
  4. Alweer regen, blijft dat zo?

    Na een recordnatte april en mei leek juni even wat droger te beginnen. Maar ook vandaag regent he...

    10 juni 2024 - Nieuwsbericht
Toon alle nieuws- en klimaatberichten