Sprongsgewijze veranderingen, een lichtpuntje in het klimaatdebat

In aanloop naar Parijs 2015, de nieuwe grote klimaattop, publiceren onderzoekers veel scenario’s over het terugdringen van broeikasgassen. In de loop van de jaren zijn deze pessimistischer geworden. Naarmate de wereld adequate maatregelen langer uitstelt, moet zij harder gaan ingrijpen om alsnog het doel van maximaal 2 graden opwarming te halen. Maar ten onrechte wordt het effect van sprongsgewijze veranderingen als in de biobased economy over het hoofd gezien. Neen, niet het gebruik van biobrandstoffen, maar de herstructurering van de chemische industrie.

Paardentram
De paardentram was het belangrijkste vervoermiddel aan het eind van de negentiende eeuw; hij werd ingehaald door de auto, een sprongsgewijze verandering.

Pessimisme overheerst in het klimaatdebat

Klimaatonderzoekers die zich bezig houden met terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen zien vrijwel geen lichtpuntjes meer. Ze signaleren dat de grootste groei in de wereldeconomie plaats vindt in landen met de hoogste CO2-uitstoot per eenheid BNP; dat het politiek moeilijk is om veranderingen door te voeren, dat beleid vaak niet effectief is en dat bestaande systemen de verandering bemoeilijken door lock-ins; dat mensen niet graag hun gedrag veranderen om zoiets abstracts als klimaatdreigingen en dat zij bovendien met eventueel bespaard geld weer andere CO2-uitstotende activiteiten gaan ondernemen (rebound effect). Er is eigenlijk niet één succesverhaal. Om de mogelijkheid van effectief klimaatbeleid open te houden moet men steeds harder waarschuwen tegen de gevolgen van nietsdoen.

Toch heb ik als relatieve buitenstaander de indruk dat deze economen de mogelijkheden van sprongsgewijze veranderingen negeren. Misschien is dat omdat sprongsgewijze veranderingen niet passen in het sceptische wereldbeeld van economen, die vanaf hun eerste college leren dat elke actie zijn prijs heeft, ‘there are no free lunches’. En toch hebben sprongsgewijze veranderingen onze wereld geschapen. Als het verkeer tussen 1900 en 1920 op de Londense Strand net zo hard was gegroeid als in de twintig jaar daarvóór, dan had men moeten waden door kniehoge paardenmest. En als de vermogens in de negentiende-eeuwse industrie waren blijven groeien, hadden de stoommachines nu centrale assen van tientallen meters dikte gehad. Maar zoals wij weten werden deze problemen opgelost door de komst van de auto en van elektriciteit. Waarom spelen sprongsgewijze veranderingen dan toch geen rol in het klimaatdebat?

Negentiende-eeuwse fabriek
In de negentiende-eeuwse fabriek dreef een stoommachine een centrale as aan; deze verschafte energie voor de individuele werkers door een systeem van riemen. Elektriciteit, die op een veel meer elegante manier energie verschaft, kwam daarvoor in de plaats; een sprongsgewijze verandering.

Sprongsgewijze veranderingen haalt men niet uit de trends

De opkomst van de auto kon men niet voorspellen door bestudering van de paardentram, en de industriële rol van elektriciteit niet door het nagaan van de vermogens van stoommachines. De gevolgen van PC en internet, twee andere radicale innovaties, waren ook een breuk met het verleden. Wat missen wij nu door alleen te letten op trends, systeemontwikkelingen in economentaal? Dat weten we niet precies en daarom krijgt deze column vanaf nu een meer speculatief karakter. Mijn stelling is dat het voor de klimaatdreiging van belang is om de ontwikkeling van de technologie in de gaten te houden, vooral omdat deze juist op dit moment mogelijkheden laat zien voor sprongsgewijze veranderingen, met name de trend naar meer resultaat met minder middelen.

Het eerste voorbeeld is algemeen bekend: de zonnecel. De prijsdaling van zonnecellen in de afgelopen decennia was spectaculair, en wat meer is: er zitten nog voldoende fundamenteel-wetenschappelijke en technologische ontwikkelingen in de pijplijn om te voorspellen dat deze prijsdaling door zal gaan. Op den duur, laten we zeggen rond 2030, zullen bijna alle energie-investeringen plaats gaan vinden in zonne-energie. Belangrijker nog is dat zonne-energie een regionale opbouw van het elektriciteitsnet vereist, iets waarmee Duitsland te maken heeft gekregen als probleem, maar wat de energievoorziening radicaal zal veranderen (en efficiënter zal maken). Een echte systeembreuk.

Barnsteenzuur
Barnsteenzuur is een van de eerste groene bulkchemicaliën op de markt .

Biobased economy: sprongsgewijze veranderingen in de chemische industrie

Het tweede, veel minder bekende voorbeeld, betreft het toepassen van fermentatieprocessen in de chemische industrie, leidend tot wat in vakkringen de biobased economy heet. Omdat deze ontwikkeling nog in de kinderschoenen staat, gaat het ook nog niet om een systeemverandering; ik kan de potentie van de biobased economy alleen aangeven met een voorbeeld. Dit betreft de ontwikkeling van semisynthetische penicillines door een consortium onder leiding van DSM, Andeno en GistBrocades (nu één bedrijf) in de jaren ’90 van de vorige eeuw. In een groot project samen met de universiteiten van Groningen, Nijmegen, Wageningen en Delft lukte het hen, een hele familie van penicillines veel efficiënter en goedkoper te produceren dan vroeger – door fermentatie. De reden van dit project was geheel commercieel: de bedrijven voelden de hete adem van Chinese en Indiase concurrenten in de nek en probeerden deze nog nooit ontwikkelde route te ontwikkelen. Met groot succes. Voor de commercie bleek heel belangrijk dat kwaliteit en houdbaarheid van de medicijnen veel beter werden. Oude penicillines smaakten bitter, en deze smaak was volkomen verdwenen. Oude penicillines gingen vrij snel in kwaliteit achteruit, de nieuwe bijna niet. In de loop van de jaren verbeterde het proces verder, het draagt nog steeds bij aan de winst van DSM.

Meer resultaat met minder middelen

Wat dit proces nog meer spectaculair maakt is de buitengewone verlaging van de footprint. Alle belangrijke milieuparameters werden met de helft of meer teruggebracht: energie, grondstoffen, giftigheid etc. Het meest tot de verbeelding sprekend is wel de vermindering van de hoeveelheid afval: van 50 kg chemisch afval per kg product naar slechts enkele kilo’s; en dan ook nog in de vorm van ammoniumsulfaat dat als kunstmest kan worden gebruikt. Het ‘spindiagram’ laat de grote verbeteringen zien. Het oppervlak van het binnenste figuurtje is nog maar ruim 15% van dat van de grote figuur – een spectaculair resultaat. Dit is een voorbeeld van een veel bredere technologische trend: meer (en vooral beter) resultaat met minder middelen. Die trend is onmiskenbaar en betekent ook hogere toegevoegde waarde met minder massa. Een hele opgave voor economen om deze ontwikkeling op waarde te schatten, gewend als zij zijn om resultaten en middelen bij elkaar op te tellen in het BNP.

Cefalosporine figuurFermentatie gaat nu worden toegepast in de bulkchemie. In principe kan hiermee de hele chemische industrie op zijn kop worden gezet. Wel zijn de bekende remmende factoren van invloed: lock-in, gevestigde belangen die zich verzetten tegen deze ontwikkeling, gebrek aan CO2-beprijzing. Toch komen nu de eerste bulkchemicaliën op de markt die met biokatalyse zijn gemaakt: melkzuur, barnsteenzuur, levulinezuur. Het gaat niet snel maar het gaat. De petrochemische industrie kan zich op den duur, aldus Johan Sanders, handhaven in ca. de helft van de markt; de rest zal vroeger (als regeringen zich daarvoor inspannen) of later (bij business-as-usual) worden overgenomen door fermentatie. Dat maakt veel uit voor het energie- en grondstofgebruik van de chemische industrie, omdat ook de petrochemische sector sterk zal moeten verbeteren in energie- en grondstofgebruik om in deze concurrentiestrijd te overleven (dit is overigens al aan de gang). In andere industrieën spelen soortgelijke processen, vaak onder de naam ‘procesintensificatie’. Is dit ooit meegenomen in CO2-scenario’s?

Dalende in plaats van stijgende kosten?

Een bekende wijsheid in het economisch beleid is dat de beleidskosten toenemen bij ambitieuzere doelstellingen, en nog eens extra wanneer men bijna onhaalbare doelen wil bereiken. Dit draagt bij aan het pessimisme onder klimaateconomen – want het maakt het voeren van effectief beleid vrijwel onmogelijk. Maar deze wijsheid gaat niet meer op wanneer er sprongsgewijze technologische veranderingen in de pijplijn zitten. De productiekosten van de negentiende-eeuwse industrie gingen niet omhoog maar omlaag toen deze overschakelde van stoom op elektriciteit, terwijl ook de milieuschade sterk daalde. Op dezelfde manier zal de schonere fermentatieve chemische industrie op den duur goedkoper zijn dan de bestaande petrochemie. De kosten van beleid gaan dan dalen in plaats van stijgen. De milieuvoordelen zijn ook nog eens cumulatief – want minder grondstoffengebruik en een lagere afvalproductie betekenen elk zelf ook weer minder energiegebruik in de keten, en omgekeerd. Wat ook helpt, is dat sprongsgewijze veranderingen gepaard gaan met een snel toenemende bereidheid om afscheid te nemen van de oude technieken. Zoals nu bijvoorbeeld van kolencentrales.

Al deze effecten kan ik op dit moment alleen maar noemen op basis van voorbeelden. Alleen bij een diepere studie van technologische trends kunnen wij de conclusie trekken dat het gaat om systeemeffecten. Maar veel economen hebben weinig zicht op technologie en staan sceptisch tegenover zulk werk.

Laat ik nog even duidelijk formuleren wat ik niet beweer in dit artikel. Ik zeg niet dat technologie alle klimaatproblemen zal oplossen of dat snel genoeg zal doen – daar moet stevig overheidsbeleid naast staan, in de eerste plaats het instellen van een voldoende hoge wereldwijde CO2-prijs. Ik zeg wel dat meer oog voor de mogelijkheden van sprongsgewijze veranderingen in de technologie een lichtpuntje kan betekenen in het klimaatdebat.

Zie voor een beknopt en instructief overzicht van economische visies op klimaatbeleid: Miklós Antal en Jeroen C.J.M. van den Bergh, Green growth and climate change: conceptual and empirical considerations. Climate Policy, 23 December 2014

(Visited 1 times, 1 visits today)