Category Archives: Grondstoffen

Hoe lang nog?

Bij de huidige ontwikkelingen in de maatschappij vraag je je wel eens af hoe lang de huidige tendenzen nog ongestoord door kunnen gaan voordat er problemen kunnen rijzen. Soms hoor je jaren genoemd voor het bereiken van een zekere gebeurtenis, 2040 voor het uitgeput raken van de fossiele brandstoffen, 2050 voor het bereiken van een redelijk stabilisatie niveau van de bevolking op 9 of 10 miljard, of 2100 voor het bereiken van het uiteindelijke niveau daarvan, zo’n 11 miljard. We rekenen dan in decennia of in een of meer eeuwen. Maar we kunnen natuurlijk ook in jaren rekenen, nog 40 jaar voordat het koper op is, nog 70 voordat er geen fosfor meer gedolven kan worden voor kunstmest die de vruchtbaarheid van akkers instand houdt. Al deze tijdmaten geven een ander gevoel, de een rustiger dan de ander.

We kunnen natuurlijk ook in generaties denken, niet alleen in generaties van, zeg, twintig of dertig jaar, maar in die van onze gemiddelde leeftijd van rond de tachtig. Welke ontwikkelingen, eindpunten, zullen we zelf nog mee kunnen maken, welke onze kinderen of kleinkinderen? Dat leidt zelfs tot nog meer voelbare realiseringen als “Ons kind of kleinkind kan in deze of die situatie terechtkomen, willen we dat?” Wanneer de fosfor opraakt, dan zullen niet alleen de planten en dieren waarmee we ons voeden minder opbrengst gaan geven, maar dat zal ook voor onszelf, onze kinderen en kleinkinderen gelden. Wat gebeurt er daarna? Of, wat gebeurt er wanneer het water in onderaardse, fossiele zoetwaterbekkens opraakt, wat betekent dat voor de mondiale voedselproductie? Gaan er hongersnoden uitbreken, en welke delen van de wereld worden dan het eerst en het meest getroffen, wanneer zal het onszelf treffen, onze kinderen? Wat is de sterfte hierdoor? Want met de huidige gemiddelde leeftijd van overlijden op 80 of 90 jaar zullen onze kinderen dat waarschijnlijk nog wel mee kunnen gaan maken.

Hoe snel zullen al deze ontwikkelingen gaan, en dan nog: “Het gaat toch allemaal goed, is het werkelijk zo ernstig?” Maar denk dan eens aan dat Franse raadseltje over de hoeveelheid kroos dat een vijvertje gaat bedekken. In dit raadseltje zou het kroos in, zeg, een enkele dag twee maal zo’n groot oppervlak bedekken als de vorige dag, waarna het in dertig dagen het hele vijvertje bedekt. De vraag is welk deel van het oppervlak op dag 27 met kroos is bedekt. Niet zo moeilijk om te berekenen: op dag 29 wordt de helft, 50%, van het vijvertje bedekt, op dag 28 25%, en op dag 27 slechts 12,5%. Drie dagen voor het einde lijkt er dus nog niets aan de hand te zijn, terwijl dat toch wel zo is. Wanneer we over tijd praten, dan moeten we de snelheid van het proces van uitputting van een eindige bron goed in de gaten houden, weer een ander tijdcriterium dus.

Nog weer een ander criterium is hoeveel tijd het zal kosten om een alternatief voor een uitputtende bron te bedenken en ook op een mondiale schaal toe te passen, te installeren in de bestaande of in een nog te ontwikkelen infrastruktuur. Er wordt vaak gedaan of het ontwikkelen van een nieuwe technologie niet zoveel tijd zal kosten, maar is dat ook zo? Voor onze energievoorziening zijn we nog altijd aangewezen op fossiele brandstoffen, terwijl de andere, alternatieve energiebronnen in minder dan 15% kunnen voorzien. Zolang er nog geen alternatieven bedacht zijn en onze behoeften blijven toenemen, zelfs exponentieel, dan zal dit percentage automatisch afnemen, en de overbrugging wordt dus automatisch groter. En dan komt het genoemde jaar van decennium van 2040 wel snel dichterbij. Zullen we het redden? Kunnen we dat? Kunnen we wel op een nog onbekende technologie bouwen? Voor hoe lang zal die betrouwbaar blijken te zijn? En wat dan? We zitten binnen afzienbare tijd wel met negen of tien miljard mensen om in leven te houden. We moeten op zeker spelen.

Tenslotte kunnen we ook nog rekenen in termen van manipuleerbaarheid, mogelijk zelfs in die van omkeerbaarheid van de huidige tendenzen. Mocht het noodzakelijk zijn om het aantal mensen terug te brengen tot duurzame aantallen, hoe snel kan dat dan gaan? Niet iedereen zal meteen overtuigd kunnen raken van de noodzaak hiervan, en we moeten ook nog rekening houden met de huidige gemiddelde generatieduur van boven de 80 jaar. Dit moeten we meten vanaf het begin van de volgende generatie, zeg vanaf 2020. Maar hebben we nog wel zoveel tijd? Tenslotte moeten we ook nog met al die andere maten van tijd blijven rekenen: we kunnen niet vrij kiezen uit de ene of de andere maat. Ze zijn allemaal geldig.

Zoveel is duidelijk, veel tijd hebben we niet meer om hierover te denken en tot maatregelen te komen. De tijd wordt krap en het nemen van maatregelen heel erg urgent.

Groeiende complexiteit

In de natuur zowel als in de maatschappij zij processen die erin plaatsvinden onderling verbonden tot een samenhangend systeem. Het merkwaardige is dat een dergelijk systeem eigenschappen van zichzelf vertoont die niet eenvoudig of geheel niet uit de eigenschappen van de componenten ervan kunnen worden begrepen. Zo zijn de eigenschappen van water niet zomaar uit die van zuurstof en waterstof herleidbaar. Het is, bijvoorbeeld, in meerdere of mindere mate ingewikkeld: het bezit een zekere complexiteit. Wat vanuit maatschappelijk oogpunt ook belangrijk is, dat is dat een dergelijke complexiteit zelf kan gaan groeien, iets wat overigens niet voor een watermolecuul geldt, maar waarschijnlijk ook voor een aantal biologische systemen. Ook geldt het voor onze technologische en financiële systemen, en de vraag is dus waardoor dergelijke systemen gaan groeien en andere niet.

Ten eerste komen groeiende systemen voor in veranderende omgevingen terwijl ze oorspronkelijk gevormd zijn als antwoord op specifieke voorwaarden. Dit betekent dan dat ze niet meer passen en daardoor niet goed meer werken. Er worden andere eisen gesteld aan een kantoorgebouw, een laboratorium, of een computer. Waar vroeger zalen vol schrijvers betalingen zaten over te schrijven van de ene rekening naar de andere, zijn ze alle vervangen door een computer die maar heel weinig ruimte inneemt. De zalen zijn dan overbodig geworden en het gebouw krijgt, of een andere functie, of het wordt verbouwd of afgebroken. Dit geldt ook voor de andere voorbeelden en vele andere systemen. Biologische systemen, maatschappijen en technologieën, hoe goed ze in het begin ook werkten, raken op gegeven moment achter bij ontwikkelingen elders in het systeem of in de omgeving ervan, zodat ze aangepast of vervangen moeten worden.

Dit verklaart, bijvoorbeeld, de biologische evolutie. Geleidelijk aan hebben organismen de voedingsstoffen in hun omgeving uitgeput zodat ze, of gelijkblijvend moeten verhuizen, of evolutionair andere eisen gaan stellen. Soms ook ontwikkelen ze bij toeval een efficiënter verwerkingssysteem voor hun energie, waardoor intern andere, ermee samenhangende systemen moeten worden aangepast.

Hetzelfde zien we in de maatschappij en in bepaalde technologieën. Wanneer voorgaande oplossingen moeten worden gehandhaafd om het systeem als geheel te blijven laten werken, wordt het systeem omvangrijker en ingewikkelder, het groeit. En naarmate het groeit, kan er minder in alle onderlinge verhoudingen tussen de processen aangebracht worden, waardoor het niet meer vervangen maar alleen nog opgelapt kan worden: het systeem wordt versneld ingewikkelder en groeit dus versneld. Doordat de ene verandering de andere oproept, groeit het exponentieel sneller: er zijn exponentieel meer componenten met meer interacties nodig. Dit betekent dat, zelfs wanneer de betreffende component efficiënter gaat werken, het geheel aan efficiëntie verliest.

Een tweede groeiproces komt voort uit een proces dat hiermee verband houdt: bij een groeiende complexiteit vallen er steeds meer gaten, steeds meer functies zijn nodig: er moeten telkens nieuwe componenten aan de vorige toegevoegd worden om deze gaten te vullen. De ene innovatie roept twee of meer andere op. Maatschappijen en de ondersteunende technologieën moeten dus ook steeds innovatiever worden, exponentieel innovatiever. En dat heeft natuurlijk zijn einde: mensen, hoeveel het er ook zijn, hebben samen een beperkte mate van innovatieviteit.

Hiernaast zijn er ook nog beperkingen gesteld aan het gebruik van grondstoffen en energie. Elke organisatie, van welke aard die mag zijn, verbruikt grondstoffen en energie, zij het altijd weer andere, afhankelijk van het type organisatie. Biologische organismen verbruiken energierijke chemicaliën, industrieën vaak metalen en warmte-energie voor hun machines en producten, administraties gebouwen, papier, mensen, computers en elektriciteit, en financiële systemen computers en elektriciteit. In de loop van de geschiedenis zijn er dus telkens verschuivingen of uitbreidingen zijn geweest in gebruik van materialen en benodigde energie. Bij de huidige omvang en complexiteit van de mondiale maatschappij wordt er zelfs extra energie verbruikt om chemische energie, opgeslagen in fossiele brandstoffen om te vormen in andere vormen van energie, zoals warmte en elektriciteit, waarin bij elke omvormingsstap tientallen procenten energie verloren gaan zodat er voor de uiteindelijke toepassing erg weinig overblijft. Op zich heeft de productie van energie een plafond, maar dit plafond wordt eerder bereikt wanneer de hoeveelheid reserves beperkt is en zijn einde gaat naderen, zoals dat nu het geval is. En ook de hoeveelheden grondstoffen raken op waardoor het extra energie kost om de laatste restanten op te sporen of te recyclen.

Al deze groei in grondstof- en energiebehoefte van de maatschappij en de technologie komt nog bovenop de groei in deze behoefte van een exponentieel groeiend aantal mensen op aarde, elk zelfs met groeiende eisen. De totale behoefte wordt dan gemakkelijk dubbel exponentieel: de groei-exponent van ons aantal groeit zelf exponentieel vanwege de exponentiële groei van de maatschappij die onze groeiende menselijke behoeften ondersteunt.

Groei in complexiteit en behoeften is een eigenschap van ons menselijk maatschappelijk systeem; nulgroei hierin bestaat niet, ook al zouden onze aantallen stabiliseren en onze eisen gelijk blijven.

Een stoffelijk perpetuum mobile

Iedereen heeft wel van perpetuum mobile gehoord en ook van het onmogelijke bestaan daarvan. Je zou, bijvoorbeeld, een machientje een zetje kunnen geven dat vervolgens eeuwig zou kunnen doordraaien. Dit kan niet doordat er altijd wel ergens wrijving zal optreden, bij de asjes, tegen de omringende lucht en dergelijke. Volgens Newton blijft een voorwerp wel in zijn actie volharden tenzij er een kracht is die daar verandering in brengt. Dat laatste gebeurt dus met wrijving in zo’n machientje. Mocht echter een raket het zonnestelsel verlaten, dan zijn de omringende krachten die er op inwerken veel kleiner en zal hij dus veel langer volharden in zijn vaart en zijn richting.

Recycling lijkt een moderne variant te zijn op dit thema: in plaats van een energetisch probleem, hebben we nu echter een stoffelijk. Zouden we materie voor 100% kunnen recyclen dan zouden de komende grondstoffentekorten uit de wereld geholpen zijn. Wat de stoffen zelf betreft, zou dat misschien wel denkbaar zijn: we halen gewoon de stoffelijke onderdelen van een gebruikt voorwerp uit elkaar en voegen ze in een nieuwe combinatie weer samen in een nieuw voorwerp. Zo gesteld is dat denkbaar. Volledige recycling, een stoffelijk perpetuum mobile. Maar is dat ook echt mogelijk? En is het alleen maar een stoffelijk probleem, of kleven er ook nog energetische problemen aan vast waardoor we via een omweg opnieuw in de oude, energetische perpetuum mobile discussie verzeild raken? Eerst naar het puur stoffelijke aspect gekeken.

Ik denk dat er altijd, bij elk gebruik van een voorwerp, hoe het er ook uitziet en hoe groot of klein het ook is, hoe goed het ook gesmeerd wordt, altijd wrijving ontstaat waardoor het slijt. Zonder stofzuigen verstoft een kamer, ook wanneer je een tijdje weg bent geweest, zie je nog overal stof. De hermetisch afgesloten koningskamers in piramiden zijn waarschijnlijk niet zo stoffig achter gelaten als ze na een aantal eeuwen zijn gevonden. Kleine deeltjes laten geleidelijk aan los en dwarrelden neer. En tijdens normaal gebruik slijten stoelen, kleren, autodeuren: ze worden sleets of ze gaan rammelen; het is een raadsel waar het afgesleten materiaal bleef. Vaak, echter, kun je het ruiken: je ruikt stoffen waarmee stoelen bekleed zijn, of je ruikt metaaldeeltjes in staalfabrieken. Dit stofverlies van metalen in de atmosfeer neemt onverwacht grote vormen aan: tussen 1850 en 1990 is naar schatting alleen al van nikkel 133.140 ton verdampt. Deze hoeveelheid varieert natuurlijk, onder invloed van verschillende behandelingen bij een en hetzelfde materiaal, en ook tussen diverse materialen. Wel geeft het een indruk van materiaalverlies aan, en van de onmogelijkheid van een stoffelijk perpetuum mobile. Er is altijd verlies; niets blijft hetzelfde.

Er kleeft ook een energetisch aspect aan recycling: om van de ene toepassing een andere te maken kost energie. Het uit elkaar halen en weer in elkaar zetten van een stoel kost energie, vooral wanneer we dit doen volgens een ander ontwerp. In dat laatste geval verliezen we ook een deel van het materiaal, of we houden wat onbruikbaars van de vorige stoel over. Dit ligt allemaal voor de hand.

Op het moleculaire vlak is dat wat lastiger te zien, hoewel het principe gelijk is. Wanneer zuurstof en waterstof met elkaar reageren, dan komt daar energie bij vrij, zoveel zelfs dat de reactie een knal kan geven, vandaar de naam knalgas voor het mengsel. Na die reactie, echter, is het product, water, stabiel: met het verlies van de warmte is het energiearm. Het splitsen van water bij de fotosynthese planten, bijvoorbeeld, kost veel zonne-energie. Dit geldt voor veel verbindingen: we moeten er energie bij doen om moleculen te splitsen en daarna weer reactief te krijgen. Recycling kost in het algemeen veel energie, en dit op het moleculaire vlak tevens in een bepaalde vorm, chemo-elektrische energie. Dit maakt recycling erg kostbaar, vooral wanneer energie schaarser gaat worden.

Bij mengsels van metalen, legeringen, ligt het iets gemakkelijker, maar ook hier kost het energie om de bestanddelen te scheiden, exponentieel meer energie naarmate we de overblijvende stoffen zuiverder willen krijgen. Deze zuiverheid is nodig voor de kwaliteit van de legering en deze kwaliteit neemt dus af naarmate er meer ronden van recycling zijn gepasseerd: er blijft altijd iets van de vorige toepassing achter.

Over het algemeen wordt er bij discussies over de mogelijkheid van recycling weinig tot geen aandacht besteed aan het energetische aspect, terwijl het daar in de regel om draait. Wanneer we dus naar een recyclingmaatschappij zouden gaan, dan zal dit aspect zwaar op het al bestaande energiebudget gaan drukken. Het is de vraag of we op tijd zoveel energie kunnen opwekken, op welke manier dan ook, om aan de totale wens te voldoen.

De bestaanbaarheid van een stoffelijk perpetuum mobile hangt uiteindelijk op energie, waar geen perpetuum mobile geldt.

Recycling in de natuur

In de oecologie, de biologische wetenschap die de levensomstandigheden van organismen bestudeert, wordt er ook over nutriëntencycli gesproken: het afval van de een wordt het voedsel van de ander. Zo gaat er niets verloren, maar blijft alles in een eeuwige kringloop besloten. En dat eeuwig mogen we zelfs redelijk letterlijk opvatten: de hoeveelheid materiaal waar het leven uit put vormt maar een heel dun laagje op de bovenste korst van de aarde, en toch wordt het al miljarden jaren gebruikt. Zonder recycling zou de gebruik ervan maar een paar duizend jaar hebben genomen. Dan moet het recyclingproces wel voorbeeldig goed zijn, zo goed dat we het als mensen zo goed mogelijk moeten nadoen in ons systeem van verbruik.

Maar is het natuurlijk systeem wel zo goed, heeft het ook zo z’n beperkingen? Of overdrijven we dat wat? Is het wel 100% efficiënt, een efficiëntie waar we zelf ook naar moeten streven? Het Darwiniaanse evolutiemodel is op optimalisatie gebaseerd, een proces dat uiteindelijk op 100% moet uitkomen. Maar wanneer we naar de efficiëntie van het fotosynthese proces kijken, dan blijkt dat slechts 1% van de zonne-energie wordt gebruikt, de rest gaat verloren. Optimalisatie betekent namelijk ook: het is wel genoeg, waarom nu nog meer? Het is geen maximalisatie.

Zo’n drie miljard jaar geleden vond een grote geologische revolutie plaats waardoor van energetische zelfvoorziening op zonne-energie moest worden overgegaan. Dit luidde de tijd van de fotosynthese in: met licht energie konden bepaalde chemische verbindingen worden verbroken die in een volgende stap van recycling weer werden hersteld. Bij het herstel kwam de gebruikte energie dan weer vrij. De eerste recyclingstap vinden we bij planten, de tweede bij dieren en schimmels. Als chemische tussenstap kwam daar tijdelijk zuurstof bij vrij, de reden waarom ook wij, met andere dieren, nog altijd zuurstof inademen. Met deze zuurstof herstellen we de oorspronkelijke verbinding, wat de energie oplevert waardoor wij lopen, schrijven, warm blijven, kinderen krijgen. Maar de chemische efficiëntie van deze cyclus is minder dan 100%, zodat de laatste 2,7 miljard jaar de zuurstof zich ophoopte, eerst in de lucht, daarna ook in het water. Steeds ingewikkelder levensvormen ontwikkelden zich. Uiteindelijk vormden deze verstevigende schelpen en beenderen van kalk, een verbinding die bij hogere concentraties van zuurstof stabiel is. Al deze kalk van al deze dieren bleef daarna onverteerd liggen waardoor zich eerst dikke kalklagen vormden, en deze de latere bergen van honderden, duizenden meters hoog. Zo stevig was die kalk dat voor dieren, de slappe plumpuddingen van vroeger, landleven mogelijk werd. Eerst aten ze elkaar en ook wieren, maar die wieren ontwikkelden zich tot rechtopstaande bomen, tientallen meters hoog, in bossen continenten bedekkend. Voor hun groei gebruikten die bomen, als wieren en andere planten, kooldioxide die ze in ook weer verstevigende cellulose en lignine omzetten. Ook voor hen stelde het landleven z’n eisen. Lignine, echter, was een nog onbekende verbinding in de biologische natuur. Het bleef dus ongebruikt achter en vormde wereldwijde, dikke lagen van steenkool. De zuurstof, in de volgende stap van het recyclingproces, bleef daardoor ook ongebruikt en hoopte zich verder op in de lucht dan voorheen. Dieren tierden toen welig, waarbij nog meer kalk werd gevormd, een verbinding waarvoor, net als bij planten, kooldioxide aan de lucht wordt onttrokken. De hoge atmosferische concentraties daarvan verminderden drastisch, met een factor tienduizend, allemaal opgeslagen in kool en in kalk. Zo groeiden de continenten in dikte en omvang. Lagen, bergen van afval door organismen gevormd. Aan de recycling van grondstof onttrokken.

Geen enkel organisme afzonderlijk is 100% efficiënt: recycling van afval moet in samenwerking van organismen worden gedaan. Alle organismen produceren hun afval, dat vervolgens als voedsel voor heel andere dient. En dan gaat dus een deel daarvan ook weer verloren, telkens een beetje, maar over de geologische tijd toch heel veel.

En bij dit alles verbruiken de organismen weer energie, energie die ze eerst verkregen uit het milieu, en later van buiten de aarde, van het licht van de zon. Deze energie wordt verwerkt en verlaat eerst het organisme en vervolgens de aarde, terug in het koude heelal. De aarde, daartegenover, is gehuld in een roodachtige gloed van warm leven. Organismen zijn stromen van energie en van grondstof, aan de ene kant van het levensproces komt het er in, aan de andere kant gaat het er uit. Alles is tijdelijk, alles wordt afval. Honderd procent recycling komt nooit voor.

Wij mensen kunnen ons spiegelen aan de natuur, maar we mogen niet denken dat daar alles perfect is, dat is het nergens. En vooral: zelf, in ons eentje, zal het niet lukken, ook wij zijn en blijven afhankelijk van anderen, van andere organismen in de natuur. Zoals de eerste bomen op aarde, zo produceren ook wij onze nieuwe verbindingen, onbekend in de natuur, los van de recycling. Ze kunnen niet worden herkend, niet worden opgenomen in een algemeen schema; ze blijven dus achter als afval. Afval voor komende eeuwen. En wij komen tekort.

Eeuwigdurende stabiliteit

Aan het eind van de 18e eeuw werd het voedsel schaars in Europa, mede waardoor in Frankrijk de Revolutie uitbrak. Kort tevoren had de Franse chemicus Lavoisier proeven gedaan om de voedselproductie te verhogen door bemesting; in Engeland stelde de econoom-wiskundige Malthus voor de extra sterfte niet tegen te gaan. Niet lang daarna stelde de Belg Verhulst zijn demografische groei-vergelijking op. In de loop van de tijd hebben we Malthus politiek bekritiseerd, in de praktijk Lavoisier gelijk gegeven, en in theorie geloven we Verhulst. Zijn vergelijking stelt ons nog steeds gerust over het verloop van de toekomst.

Net als Malthus zag Verhulst populaties volgens een zelfversnellende reeks groeien: 1, 2, 4, 8, 16, …, ook wel weergegeven als 20, 21, 23, 24, 25, … Hierbij wordt het superschriftgetalletje exponent genoemd, waarnaar de reeks is genoemd. Volgens reeks zou de bevolkingsgroei dus sneller en sneller verlopen. Verhulst’s wiskundig eenvoudige oplossing voor een te snelle groei was om de groei-exponent r met een variabele k te verkleinen naarmate de grootte van de bevolkingsomvang toeneemt. Worden de waarden van r en k aan elkaar gelijk, dan wordt de waarde van de exponent r-k nul, waarmee de groei stopt: hij stabiliseert. De variabele k wordt zowel in de biologische als in de menselijke demografie de draagkracht van het milieu genoemd.

Gedurende de 19e en de 20e eeuw is de reproductie in Europese landen vanwege diverse oorzaken afgenomen, hetgeen geleid heeft tot een veralgemenisering van deze tendens naar andere landen. Deze veralgemenisering wordt het transitiemodel genoemd. Aangezien de groeisnelheid van de wereldbevolking de laatste halve eeuw afneemt, nemen velen nu aan dat groeistabilisatie rond 2050 bereikt zal worden. Dan zou de draagkracht van de aarde bereikt zijn en daarmee de dreiging van overbevolking ontkracht, en de wereldbevolking zou dan veilig op dit aantalsniveau de toekomst in kunnen gaan.

Echter, gaat dit wel zo? Ten eerste zal er een afremming van de groei komen door zowel tekorten in grondstoffenproductie a een overschot aan afval. De spanning die dit veroorzaakt in de voedselvoorziening, industriële productin de handhaving van de milieukwaliteit zal dan niet over zijn, maar voortduren gedurende de hele stabiele periode. De oorzaak van het afremmen van de groei is niet weggenomen en blijft knellen.

Maar er is een nog groter probleem met het logistische stabiliseringmodel: de grondstofvoorraden en de opnamecapaciteit van het milieu voor afval zijn eindig, waar de logistische vergelijking geen rekening mee houdt. Vanwege hun eindigheid nemen ze met het gebruik af, waardoor het stabilisatie niveau steeds lager komt te liggen. Kijk, bijvoorbeeld, eens naar de olievoorraden in Amerika. Vanaf het begin van de 20e eeuw werden er steeds meer velden ontdekt en geëxploiteerd, wat een exponentiële productiegroei tot gevolg had. Gaandeweg, echter, droogde de ene na de andere put op, waarna er nieuwe moesten worden gezocht. Dit laatste werd gaandeweg moeilijker doordat na de eerste, grote en dus goed vindbare velden alleen de kleinere nog overbleven. Dus werden geleidelijk aan niet alleen de exploratiekosten steeds hoger, maar tevens de opbrengsten kleiner: op de eerste groeifase volgde een stagnatie, waarna de opbrengsten zelfs terugliepen. Dit verloop is typisch voor andere landen, alsook voor die van de olieproductie van de wereld als geheel: na de “boom” volgt altijd de “crash”. Wanneer zoiets onze aantallen in de toekomst bepaalt, dan zullen deze de crash volgen.

In de jaren 1960 voorspelde de olie-expert King Hubbert dit verloop, maar het werd toen weg gewuifd of ontkend. Echter, vanaf het begin van het volgende decennium werd hij algemeen waargenomen, en aanvaard als de curve van Hubbert. Dezelfde curve kunnen we verwachten bij alle grondstoffen: ze zijn alle eindig en er kan dus onmogelijk oneindig uit geput worden. De precieze vorm, evenwel, zal van geval tot geval en van grondstof tot grondstof variëren aangezien deze afhangt van vele factoren. Zo is de frequentieverdeling van de grootte van velden per land anders, alsook die van hun ruimtelijke verdeling en diepte. De mate waarin een veld geëxploiteerd kan worden hangt af van de financiële rijkdom van het betreffende land, en van die van andere olierijke landen. Dit geldt ook voor andere grondstoffen, zoals van gas of metalen.

Men kan natuurlijk het probleem met recycling verlichten maar de mogelijkheid hiertoe varieert en is vaak beperkt. Bij fosfor, bijvoorbeeld, gaat nog altijd praktisch alles verloren: het spoelt met afvalwater de oceanen in, waar het te sterk verdunt om nog geëxploiteerd te kunnen worden. Bovendien zijn de behoeften zeer groot en groeien nog met de groei in bevolking en consumptie, waardoor recycling gemakkelijk tekort schiet. Hetzelfde geldt voor andere grondstoffen zoals zeldzame-aard metalen, die nu in lage concentraties verspreid in auto’s en veel apparaten voorkomen.

We hebben geen reden om een stabiel aantalsniveau met vertrouwen tegemoet te zien: in een eindige wereld moet het naar beneden.

Braudeliaanse geschiedschrijving en verder

Net na de oorlog heeft de grote Franse historicus Fernand Braudel met een driedeling van de historische tijd de theorie van de geschiedschrijving een stuk verder gebracht. Hij onderscheidde naast de gebruikelijke korte tijdschaal van persoonlijke en politieke gebeurtenissen ook een schaal van lange duur, met nog een enkele schaal hier tussenin, de socio-economische schaal. De lange duur betreft de fysische condities van landschap, klimaat en demografie waarbinnen een beschaving zich over enkele duizenden jaren voordoet. In de biologie noemt men de eenheden van een dergelijke indeling wel integratieniveaus, en binnen de biologische oecologie schalen; hierbinnen doen zich verschijnselen voor, wel emerging properties genoemd, die met het niveau ontstonden en dit vervolgens typeren. Ter vermijding van al te exclusieve, objectieve grenzen hiertussen geef ik echter de voorkeur aan de term abstractieniveau om onze eigen activiteit bij het onderscheid duidelijk te maken.

Braudel wist overigens ook wel dat deze niveaus geïntegreerd moesten blijven: het mag dan waar zijn dat, bijvoorbeeld, mensen duidelijk herkenbare eenheden zijn met een eigen gedrag en ook beschavingen en overkoepelende naties en confederaties vormen, maar ze zijn daarnaast ook niet los te zien van een bepaalde groep van chemische elementen, elk met zijn eigen eigenschappen, reactiesnelheden en bindingsenergie. Mist een van deze elementen, of is hij gebonden aan een ander, vreemd element, dan functioneert het organisme niet meer.

Je kunt het historische proces ook uitbreiden met het astronomische dat de ontstaans- en ontwikkelingsgeschiedenis van het heelal, de melkwegstelsels, sterren en planeten omvat, het geologische dat alleen dergelijke processen van onze planeet beschrijft, en de biologie en de palaeontologie die het ontstaan en de ontwikkeling van het leven op Aarde bestuderen, en de geschiedschrijving die van de mens. Bovendien kunnen we binnen de natuurkunde de deeltjesfysica en de kwantumfysica onderscheiden, terwijl de scheikunde het gedrag van atomen en moleculen bestudeert, en de moleculaire biologie, de biochemie en de celbiologie aspecten van de chemische werking van levende organismen. Zo zijn er nog meer vakgebieden – abstractieniveaus – te onderscheiden op grond van de tijdsduur en ruimtelijke uitgebreidheid van de processen.

Ook hier weer diezelfde integratie van de niveaus: we zien op het hoogste niveau van ruimte en tijd hoe met het ontstaan van het heelal de materie zich vormde, hoe zich hieruit elementen concretiseerden die vervolgens tot moleculen samengingen, hoe deze weer samenklonterden tot melkwegstelsels van sterren met planeten er omheen. De planeten zelf differentiëren zich weer naar de eigenschappen van de atomen: de zwaardere zinken weg naar de kern en de lichtere vormen de korst. Op Aarde speelt hier de menging van materie door de snelle rotatie van de maan nog doorheen die eerst nog op zeer korte afstand rondcirkelt: als gevolg daarvan omvatten eb en vloed toen ook de nog zachte korst. Bovendien, samen met het wegzinken van atomen en met kernreacties in het binnenste der Aarde, verwarmt de wrijving bij het voortdurende mengen de planeet, terwijl deze daarna die warmte verliest aan de ijzige, omringende ruimte. Wanneer uiteindelijk de korst dik en hard genoeg is, putten de vulkanen niet meer uit diepere lagen, maar uit de bovenste, vaste, waardoor ander materiaal de atmosfeer vult en het oceanisch milieu van een elektronen-leverend in een elektronen-opnemend verandert. Echter, al voor die relatief snelle milieuomslag was het leven al ontstaan in een energetische uit-evenwicht situatie tussen het elektronen-leverende, uitwendige milieu en een elektronen-opnemend binnenmilieu, omsloten door een fijn korstje. Deze situatie heeft zich niet alleen voortgezet door de omslagperiode heen, maar ook nog gedurende de volgende 2,7 miljard jaar tot de huidige tijd. Wel heeft het zich voortdurend aan veranderende omstandigheden aan moeten passen, daarbij in het eerst de structuur van het Periodiek Systeem van chemische elementen volgend. Echter, doordat de levende systemen al snel steeds ingewikkelder werden, konden ze nauwelijks meer veranderen, waardoor het ook nu nog elementen, verbindingen en structuren uit het verre verleden bevat.

In dit nieuwe, nu zelf elektronen-opnemende buitenmilieu werd de concentratie van zuurstof steeds hoger, tot het moment dat nog ingewikkelder, en dus steeds sterker energieslorpende systemen ontstonden: eerst onze huidige, samengestelde cel, en daarna organismen uit vele van deze cellen bestaand. Tot die tijd was de concentratie kooldioxide in de dampkring nog hoog, zo’n tienduizend maal de huidige concentratie, die de temperatuur ervan verhoogde en wel zoveel dat het de zwakke straling van de nog koele zon compenseerde. Vervolgens schommelde in de laatste half miljard jaar de concentratie van zuurstof zeer sterk, wat de verdere evolutie van de veel-cellige organismen bepaalde. Uiteindelijk verscheen de mens op het toneel die meer en meer het milieu naar zijn hand zette met te groot energie- en grondstoffengebruik, met milieuoverbelasting, en met afval en gif. Zozeer zelfs dat dit nu een probleem voor het unieke leven op Aarde gaat vormen.

Zo bepalen nog steeds de kleinste processen de grootste.

De lange weg van de mensheid

Al snel na het ontstaan van de huidige mens in equatoriaal Oost-Afrika begonnen zijn aantallen te groeien, waarmee een eeuwenlange expansie begon. Eerst expandeerde het verspreidingsgebied naar Zuid-Afrika, en daarna naar het noordoosten, richting Rode Zee. Hierna volgde de uitbreiding de zuidrand van Azië, en van hieruit zuidoostwaarts Indonesië en Australië in. Ook ging het noordoostwaarts naar Centraal Azië, van waaruit de expansie in de Amerika’s begon. Lang na deze fase van gebiedsuitbreiding vestigden zich mensen in Egypte en Mesopotamië waar opnieuw de aantallen opliepen. Het resultaat was hernieuwde expansie, maar nu vanuit een vast centrum, waarbij ook een nieuw verschijnsel ontstond: bevolkingscontractie in dorpen en steden. De stedelingen maakten werktuigen om voedsel uit de omgeving te kopen, voedsel dat opgeslagen moest worden, waarvoor zich administraties en rechtssystemen ontwikkelden. Ook kwamen er bouwers, handelaars, religieuze kasten en legers, groepen mensen die zich aan de voedselproductie onttrokken, en afhankelijk werden van ook andere grondstoffen dan alleen voedsel. Steeds meer land werd ontgonnen en een achterland breidde zich uit; steden en dorpen en daarna ook landen fuseerden tot steeds grotere eenheden, eerst Sumerië, dan Babylonië en vervolgens Assyrië, waarvan de laatste met het eveneens uitbreidende Egypte in oorlog geraakten.

Met de bezetting van de leefbare ruimte werd deze combinatie van expansie en contractie een algemeen fenomeen: we zien het ook in Griekenland gebeuren, in Noord-Afrika, het Romeinse rijk, de Islamitische wereld, in Middeleeuws en Renaissance Europa. Overal ontwikkelde zich een stedencultuur; alleen bij bevolkingsafname verliet men de steden, zoals zich dat na de val van Rome voordeed. En we zien hetzelfde expansiecontractie proces in India en China, in delen van Afrika en in de beide Amerika’s. We zien het ook in Nederland, Engeland en Frankrijk gebeuren, die zich alle drie over verschillende continenten verbreidden, en waar het proces de Industriële Revolutie inluidde. Maar voor Duitsland resteerde later alleen nog contractie in industrialiserende steden. Hetzelfde gebeurt in Azië, Afrika en Zuid-Amerika waar de centra van interne migratie en verstedelijking nu liggen, met voedsel- en waterwingebieden er omheen en industriegebieden erbinnen. Wanneer zich geen inkomsten leverende industrieën kunnen ontwikkelen blijft de bevolking dus arm, en groeien er sloppen als deel van de steden.

Overal groeien nu steden aaneen, overal groeien grotere of kleinere industrieën, rechts- en administratiesystemen, een proces dat versnelt doorgaat. Maar zoals dat ook in Mesopotamië gebeurde, verarmt ook weer altijd de grond, ontstaat er meer en meer afval en gif, en verdwijnt het natuurlijke milieu. En met dezelfde snelheid waarmee de bevolkingen groeien, groeit ook nu nog de landbouw. Echter, de steden groeien veel sneller vanwege hun industrie en het niet-productive, services deel van de maatschappij. De bevolking en de landbouw groeien hierbij slechts exponentieel, maar de industrie zelfs exponentieel ten opzichte van hun exponentiële groei; dubbel exponentieel doordat deze de bevolking en landbouw moet dienen en ook nog zichzelf. Om dit alles mogelijk te maken, groeien dan de services weer exponentieel ten opzichte van de groei van de industrie, dat is dus dubbel exponentieel ten opzichte van de exponentiële groei van de bevolking, drievoudig exponentieel in totaal. Over de duizenden jaren groeide hierbij de groeisnelheid van de bevolking ook nog eens exponentieel. Een opeenstapeling van zelfversterkende processen. Welk eenvoudig, niet-exponentieel proces kan dit samengestelde nog stoppen?

Al deze vormen van groei kosten grondstoffen en energie waarvan de uitputting, het afval en gif het land- en watermilieu aantasten, en waarbij luchtvervuiling door kooldioxide het klimaat is gaan verwarmen. Hierin vormt huidige tijd slechts een moment in een duizenden jaren lange historische ontwikkeling van groei, uitputting, en productie van afval. Maar in dit hele proces blijft alles uiteindelijk toch draaien om eten: hiervoor waren de nieuwe jachttechnieken, land- en stedenbouw nodig, hiervoor richtten we onze industrieën in, en organiseerden we administraties, legers, transport- en rechtssystemen en scholen. Deze verminderden echter niet het probleem van uitputting en afvalproductie: zij vergrootten en verbreedden het slechts. Het vergrootte doordat alle oplossingen opnieuw en om meer grondstoffen en energie vragen, en dus opnieuw en nog meer afval afgeven. Ze verbreedden het probleem doordat de benodigde grondstoffen bij elke nieuwe vorm van industrie en service verlening telkens weer andere zijn. Elke nieuwe toepassing en activiteit vraagt dus ook telkens meer energie, energie die we uit steeds weer andere bronnen verkrijgen: eerst menselijke en dierlijke energie, dan die uit water en wind, en uiteindelijk energie uit het verbranden van, respectievelijk, hout, kolen, olie en gas, wat de klimaatverwarmende kooldioxide oplevert.

Om deze problemen aan te kunnen pakken, moeten we bedenken dat al deze vormen van groei voortkomen uit de duizenden jaren van groei van ons allen: het zijn er de gevolgen en symptomen van. En met het bestrijden daarvan komen we er niet; we moeten de oorzaak, de exponentiële groei van de bevolking zelf aanpakken. Deze luidde al het andere in.

Vluchten naar voren

Bij de huidige economische crisis krijg je vaak de indruk dat het antwoord op groei een nadruk op verdere groei is: groei in de financiële wereld wordt vertaald in economische groei die dan vervolgens weer de financiële groei kan stimuleren. In dit verband hoor je dan ook vaak de uitdrukking “vlucht naar voren” worden gebruikt. Het gaat me er nu niet om of we deze uitdrukking inderdaad op dit proces kunnen toepassen, of zelfs of dit proces goed is weergegeven. Het gaat me om de uitdrukking zelf, en ook om de vraag of we de maatschappij inderdaad soms wel eens stil konden laten staan, een zijsprong laten maken, of zelfs naar achteren zouden kunnen laten vluchten, de armen van de achtervolger in. Kunnen we nog wel terug naar de jaren 1960 of 1970, zoals tegenwoordig ook wel wordt gesuggereerd. Historisch gegroeid, kan een maatschappij mijns inziens inderdaad niet afremmen, blijven staan via economische of financiële nulgroei, of achteruit stappen. Een kleine stap zijwaarts doen en daarmee een andere weg inslaan is al moeilijk genoeg. Waardoor zou dit niet kunnen, wat is het probleem?

In dit verband wordt er vaak naar enkele factoren of processen gekeken, niet naar een aantal daarvan in hun onderlinge verband. Zo is het, bijvoorbeeld, gebruikelijk om in verband met klimaatverwarming naar de oplopende concentratie van kooldioxide in de atmosfeer te wijzen: wanneer we minder fossiele brandstoffen zouden gebruiken, dan neemt deze groei wat af en zal ook de aarde minder snel opwarmen. We zouden dan bovendien naar het concentratieniveau van, zeg, 1990 terug moeten. Blijkbaar is dan de gedachte dat de atmosfeer eveneens weer zal afkoelen, met alle gunstige gevolgen van dien.

Dit zal echter niet gaan gebeuren: de kooldioxide in de atmosfeer blijft er nog een paar duizend jaar in en zal dan de lucht en daarmee de aarde blijven verwarmen. Dit fysische deel van het proces valt dus niet zomaar terug te draaien. Als fysisch proces is het bovendien op diverse manieren met een ingewikkeld maatschappelijk proces verweven. Ten eerste hebben de oliemaatschappijen die in de brandstoffen handelen voor honderden miljarden in een groot deel van de maatschappelijke infrastructuur geïnvesteerd. Eerst zijn er concessies in de olieleverende landen gekocht waarvoor al geologisch voorwerk is gedaan om de voorraden te bepalen, en daarmee de kosten van boren te schatten. Dit kost per put al vele miljoenen. Daarna moet de olie vervoerd en geraffineerd worden waarvoor pijpleidingen van vaak honderden kilometers lengte moeten worden aangelegd, met op bepaalde afstanden sterke pompen om de nog dikke ruwe olie door de pijpen te leiden. Voor het verdere vervoer zijn grote tankschepen nodig, waarvoor havens moeten worden aangelegd. Enzovoort. Uiteindelijk moeten verschillende olieproducten worden gemaakt en verkocht waarvoor onderzoek moet worden gedaan en een netwerk van verkooppunten over vele landen verspreid over alle continenten moet worden gespannen.

Los hiervan moet de maatschappij zelf ook worden ingericht wat de bouw en het onderhoud betreft van transportmiddelen, zoals auto’s voor vracht- en personenvervoer, een goed en veilig wegennet moet worden aangelegd, winkels, kantoren en scholen op grotere onderlinge afstanden moeten worden gebouwd en onderhouden, enzovoort. Ook moet de wetgeving worden aangepast, alsmede rijscholen en administratiekantoren worden opgericht, om maar enkele aspecten te noemen. Ook hiervoor moeten investeringen van vele miljoenen, zo niet miljarden worden gedaan.

Deze investeringen worden echter niet zo maar gedaan, maar ze zijn noodzakelijk om de maatschappij in de huidige vorm en omvang draaiend te houden: fabrieken, ziekenhuizen en huishoudens zijn allemaal op hun eigen manier afhankelijk van brandstof en gebruiken hier onvoorstelbare hoeveelheden van. Ook de huidige landbouw en communicatiemiddelen zijn compleet afhankelijk van energie, vanaf de mijnbouw van grondstoffen tot en met de chemische middelen en apparaten zoals kunstmest, bestrijdingsmiddelen, computers en mobieltjes. Om in de huidige aantallen te leven zijn de mensen compleet van dit soort energie afhankelijk geworden en moeten we de productie van kooldioxide als onvermijdelijk afval met zijn klimaatverwarmend effect als een noodzakelijk kwaad accepteren. Terugdraaien is onmogelijk, niet alleen vanwege de enorme kosten, maar ook doordat we de hele maatschappijstructuur van vandaag moeten veranderen naar een geheel andere structuur. En we weten niet naar welke, noch op welke basis van energievoorziening, dat zou moeten gebeuren. Tenslotte staan de onderzoeken naar adequate alternatieven nog in de kinderschoenen, zodat we nog geen plannen kunnen uitwerken, noch nieuwe investeringen kunnen doen.

Ook op andere maatschappelijke gebieden, die hier in meerdere of mindere mate los van staan, zien we factoren en processen die in onderlinge afhankelijkheid werken. Een maatschappij is een ingewikkeld netwerk, een dynamisch systeem dat we niet willekeurig kunnen veranderen, bijstellen, ombuigen of terugdraaien. Het is historisch ontstaan en kan zich bij een bepaalde complexiteit alleen verder ontwikkelen. Haperingen in dit systeem kunnen alleen met een vlucht naar voren worden beantwoord.

Verminderen van de reproductiesnelheid: Ja, maar hoe?

Een toenemend aantal mensen over de wereld maakt zich zorgen over het snel groeiende aantal mensen op aarde, dit in het licht van de eindigheid van de grondstoffen die we voor die groei en het in stand houden van de toekomstige aantallen nodig hebben. Aan de andere kant, je kunt ook meer hoopvolle geluiden horen: het aantal zou zich omstreeks 2050 stabiliseren rond de 9 of 10 miljard en vervolgens in 2100 rond de 11 miljard. En, nog hoopvoller: de reproductiesnelheid neemt de laatste paar decennia in de meeste landen af, en duikt zelfs in vele landen tot soms ver onder de vervangingswaarde. Dan neemt de bevolkingsomvang dus af. Dit wijzen modellen en getallen van de Verenigde Naties uit. Even terzijde: je moet dan natuurlijk wel weten dat dit een soort gemiddelde uitkomst is, waarbij er ook schattingen bestaan over de meest gunstige en de meest ongunstige ontwikkelingen. De breedte van het variatiegebied tussen deze schattingen geeft de mate onzekerheid ervan aan, en die is niet gering. Bovendien, de modellen gaan er ook vanuit dat de huidige tendensen ongewijzigd blijven, waar je, gezien dezelfde schattingen die er in het verleden zijn gemaakt, ernstig aan kunt twijfelen.

Maar stel dat ons mondiale aantal zich zou stabiliseren rond een bepaald niveau, wat betekent dat dan, weer gezien in het licht van de eindigheid van de benodigde grondstoffen. Hoe lang kun je dan op dat niveau blijven? En, sterker nog, hoe lang zou je er op willen blijven zitten? En onder welke levensomstandigheden zou dat dan moeten? Dezelfde of zelfs betere omstandigheden dan de huidige? Of slechtere? Verder: Kan recycling voor de volle 100% toegepast worden, of kan er slechts een lager percentage van de oorspronkelijke grondstoffen op die manier teruggewonnen worden? En ook, hoeveel vertraagt een beperkte recycling dan het totale verbruik? Welke terugwin-percentages gelden voor verschillende typen van grondstoffen, met name die welke er essentieel zijn geworden voor onszelf en voor de organisatie van de maatschappij, zoals kalium en fosfor, en bepaalde zeldzame metalen, respectievelijk? Hoeveel tijd winnen we er mee van de tijd die we nog over hebben? Wanneer moeten we er uiterlijk krachtig mee beginnen? Hoe lang hebben we nog, met of zonder recycling? Wat gaan we doen met de gewonnen tijd? Andere, meer structurele en op lange termijn meer effectieve maatregelen nemen? Mochten de grondstoffen toch ontoereikend blijken, op welk niveau van aantallen mensen op aarde kunnen we dan doorgaan, en voor hoe lang? Wat zijn de vooruitzichten, bovenal de plannen? Het gaat hier tenslotte om het leven en welzijn van vele miljarden mensen!

Allemaal onontkoombare vragen, maar ook vragen die je praktisch nooit, of helemaal nooit, gesteld ziet, en zeker niet beantwoord. Deze vragen betreffen alleen de mogelijkheid van de stabilisering van onze aantallen. Maar als we de reproductie willen verminderen om de aantallen te laten afnemen, hoe moet dat dan? Weten we dat, en, belangrijker, kunnen we er wel invloed op uitoefenen zonder rigoureuze, niets ontziende maatregelen te nemen die tegelijkertijd ook onze huidige waarden en wijze van leven drastisch kunnen veranderen? Zodanig zelfs dat we ons kunnen afvragen of deze maatregelen het leven dan nog wel de moeite waard maken. Niet iedereen kan zich het stringente een-kind beleid in China voorstellen, terwijl er mogelijk nog stringentere maatregelen zullen moeten worden genomen, afhankelijk van de snelheid van bevolkingsafname die nodig blijkt.

Velen suggereren dat met het geven van educatie aan vrouwen de maatschappij op deze manier beïnvloed kan worden. Tenslotte bestaat er een relatie tussen dit educatieniveau en de vermeerderingssnelheid van de bevolking van een land. Maar bepaalt deze educatie nu de maatschappij dusdanig dat de reproductiesnelheid per vrouw omlaag gaat, of is, omgekeerd, in de betreffende landen de maatschappij veranderd en wel zo dat zowel meer vrouwen onderwijs volgen alsook hun reproductiesnelheid omlaag gaat? Iedereen weet, bijvoorbeeld, dat het prijsniveau in de Westerse landen zo hoog is geworden dat vrouwen de eerste jaren wel mee moeten werken bij het vormen van een gezin, het zorgen voor goede huisvesting, en dergelijke. Bovendien is later het onderhoud, de opvoeding en het onderwijs van kinderen kostbaar, waardoor men zich maar een beperkt aantal kinderen kan veroorloven. Vroeger, ook, bestonden er verschillende vormen van sociale druk om veel kinderen te krijgen die nu zijn weggevallen. Daarnaast gaat het natuurlijk niet alleen om de educatie van vrouwen, maar moeten ook mannen vaak drastisch veranderen en het andere gedrag van vrouwen accepteren, wat lang niet altijd gemakkelijk is. Zelfs niet in het in dit opzicht vooruitstrevende Nederland. En zelfs dan: hoeveel moeten we ons gezamenlijke gedrag veranderen, en ook hoe om tot een gewenste of noodzakelijke vermindering van onze aantallen te komen? Is educatie van zowel vrouwen als mannen wel genoeg? Wat is er nodig en hoe snel denken we dat doel te bereiken? Naast deze mogelijkheid om de snelheid van reproduceren te verminderen zijn er nog meer bedacht, maar geen ervan is algemeen aanvaard. Een ervan is de meer intensieve communicatie van mannen en vrouwen door radio, TV, of mobiele telefonie.

Alles bij elkaar blijven we met de vraag zitten hoe onze toekomst er uit zal zien, zowel wanneer de aantallen zich inderdaad zullen stabiliseren, of wanneer en hoe ze zullen gaan of moeten afnemen.