Een team van Washington University in St. Louis onderzocht of synthetisch diamantstof geschikt is voor stratosferische aerosolinjectie (SAI), een voorgestelde vorm van zonale geo-engineering die het koelende effect van vulkaanuitbarstingen wil nabootsen. Omdat sulfaatdeeltjes bekende nadelen hebben, zochten de wetenschappers naar alternatieve deeltjes die zonlicht reflecteren met minder bijwerkingen.
De onderzoekers bestudeerden nanodiamanten die worden geproduceerd met detonatiesynthese, de meest economische methode voor grootschalige productie. Bij die methode ontstaat diamantroet door een koolstofhoudend mengsel in een metalen kamer te laten exploderen. Simulaties op basis van eerst-principes lieten zien dat detonatiemateriaal onvermijdelijk resterende koolstofverontreinigingen bevat (typisch 1–5% naar massa) en dat hoge-temperatuurdetonatie sp2-gehybridiseerde koolstof kan introduceren die een harde koolstofschil rond een diamantkern vormt.
Die koolstofhoudende onzuiverheden verhogen de lichtabsorptie in plaats van de reflectie; de onderzoekers vonden dat onzuiverheden het lichtverstrooiende effect van het materiaal met maximaal 25% kunnen verminderen. Eerder onderzoek schatte dat jaarlijks ongeveer 5 million tons diamantdeeltjes nodig zouden zijn om de planeet met 1.6 degrees Celsius te koelen met behulp van hoogvliegende vliegtuigen. De nieuwe studie concludeert dat detonatiegesynthetiseerde nanodiamanten waarschijnlijk meer warmte absorberen dan zij weerkaatsen, waardoor ze een slechte keuze voor SAI zijn.
De bevindingen zijn gepubliceerd in Journal of Aerosol Science. Coauteurs zijn onder meer Rajan Chakrabarty (Professor of Engineering), universitair hoofddocent Rohan Mishra en postdoctoraal onderzoekers Joshin Kumar, Gwan-Yeong Jung en Taveen Kapoor, allen verbonden aan de McKelvey School of Engineering. Het werk maakte gebruik van een 2024-beurs van de Simons Foundation International en van rekenmiddelen uit toewijzing DMR160007 via het ACCESS-programma, ondersteund door de National Science Foundation. Chakrabarty benadrukt dat het onderzoeken van onzuiverheden cruciaal is, omdat verontreinigingen de reflectiviteit kunnen veranderen, ozonvernietiging kunnen katalyseren of atmosferische feedbacks kunnen veroorzaken die de koeling verminderen en milieurisico's vergroten.
Moeilijke woorden
- stratosferisch — betrekking hebbend op de hoge luchtlagen boven de troposfeerstratosferische
- aerosolinjectie — het inspuiten van deeltjes in de bovenlucht
- detonatiesynthese — productiemethode waarbij explosies materiaal omzetten
- nanodiamant — zeer kleine diamantdeeltjes op nanometerschaalnanodiamanten
- sp2-gehybridiseerd — koolstofstructuur met sp2-type bindingen tussen atomensp2-gehybridiseerde
- onzuiverheid — aanwezigheid van ongewenste stoffen of verontreinigingonzuiverheden
- lichtverstrooiend — dat licht in verschillende richtingen verspreidt of terugstuurtlichtverstrooiende
- ozonvernietiging — vernietiging van de ozonlaag door chemische reacties
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke milieurisico's kunnen ontstaan door verontreinigingen in de deeltjes, volgens het artikel?
- Welke alternatieven voor sulfaatdeeltjes zou je verder onderzoeken en waarom?
- Waarom is het volgens de onderzoekers belangrijk om onzuiverheden te bestuderen voordat geo-engineering wordt toegepast?
Gerelateerde artikelen
Klimaatonderzoek: extremer neerslag en warmere nachten in Tanzania
Nieuw onderzoek waarschuwt dat delen van Tanzania vaker zeer nat en extreem nat weer en hogere temperaturen krijgen. Dit raakt landbouw, gezondheid en steden en experts roepen op tot sterkere nationale maatregelen en betere paraatheid.
Satellietmetingen: methaanemissies in steden stijgen sneller
Satellietmetingen laten zien dat methaanemissies in steden tussen 2019 en 2023 sterker zijn toegenomen dan conventionele tellingen aangeven. Dit verschil kan betekenen dat beleid op die tellingen gebaseerd minder effectief is dan gedacht.
Nieuw satellietwaarschuwingssysteem SEWA voor Afrika
SEWA, een nieuw satellietgebaseerd vroegwaarschuwingssysteem, werd gelanceerd tijdens een forum in Windhoek (23–27 juni). Het moet toegang tot klimaat- en weersdiensten verbeteren en gemeenschappen en overheden beter laten reageren op risico's.