Klimaat verandering discussies

Als men de huidige discussies en rapportages in de media over klimaatverandering en stijgende CO2-emissies volgt dan kan men wel eens de indruk krijgen dat dit een probleem is waarvan we pas recentelijk bewust werden. Dat is echter duidelijk niet het geval.

De eerste die het effect van stijgende CO2 concentraties in de lucht op de gemiddelde temperatuur op aarde modelmatig beschreef was Arrhenius in 1896. Volgens zijn berekeningen zou een verdubbeling van de CO2 concentratie leiden tot een gemiddelde stijging van de oppervlakte temperatuur met 5 oC

Bij het doorbladeren van mijn papieren archief, op zoek zijnde naar informatie over een ander onderwerp, stuitte ik in het tijdschrift “Archimedes” van 1984/85 op een, naar mijn mening, interessant artikel. Archimedes was een natuurkunde- scheikunde- en sterrenkundetijdschrift voor jongeren dat werd uitgegeven door de NVON via Wolters-Noordhoff. Jammer genoeg is het opgeheven.

De titel van het artikel dat ik interessant vond was “Toename van het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer: een ramp?”. Zoals de titel aangeeft behandelt het artikel van 3 pagina’s de effecten van toename van CO2 in de atmosfeer. Er wordt gerefereerd naar de CO2 metingen in Hawaï die sinds de jaren 50 uitgevoerd werden, een klimaatmodel werd besproken en toegelicht, de rol die CO2 in het klimaat speelt alsmede de factoren die invloed uitoefenen op het CO2 gehalte in de atmosfeer en uiteindelijk de betekenis voor de toekomst. Het kan geen kwaad om zich te realiseren dat het IPCC  zijn allereerste overzichtsrapport in 1990 publiceerde en dit populairwetenschappelijk artikel dus 6 jaar eerder verscheen.

Op enkele detailpunten na is dit artikel niet wezenlijk anders dan de populairwetenschappelijke artikelen die tegenwoordig over dit onderwerp verschijnen zijn maar er zijn een paar punten die in dit artikel vermeld worden die ik wil benadrukken.

Ten eerste Figuur 4, de grafiek die als functie van de tijd de relatie weergeeft tussen de CO2 concentratie in de lucht en de temperatuurstijging in graden Celsius.

Er wordt voor 2020 een CO2 gehalte voorspeld van 0.03 %, in werkelijkheid is dat 0.04 % geworden, 25% meer dan indertijd voorspeld. De voornaamste reden is dat CO2 -emissies sneller zijn toegenomen dan 35 jaar geleden verwacht werd. Globale CO2 emissies zijn verdubbeld sinds de jaren 70 van de vorige eeuw.

Wat mij echter vooral raakte bij het lezen van dit artikel was de laatste alinea dat de “De toekomst” behandelde. Enkele citaten:

“We kunnen ook proberen de CO2-uitstoot te verminderen door ander energiebronnen te gaan benutten zoals windenergie, getijdenenergie enzovoort.

Misschien kan in de toekomst met behulp van zonne-energie water ontleed worden in waterstof en zuurstof.

Waterstof kan vervolgens als brandstof gebruikt worden. Bij het verbranden van waterstof ontstaat weer water.

Ook kunnen we proberen CO2 op te vangen en op een bepaalde manier op te slaan bijvoorbeeld in geëxploiteerde aardgas en olievelden.”

De reden dat ik deze citaten zo confronterend vind is dat we nu 35 jaar verder zijn en nog exact zo over de potentiele oplossingen van de klimaat problematiek praten. Er is wel een beetje vooruitgang geboekt maar als ik deze zinnen lees is het beschamend om zich te realiseren hoe weinig vooruitgang er geboekt is. En technoloog zijnde, vind ik dat dit ook opgaat voor de ontwikkeling van de benodigde technologieën.

Van een artikel van Paul Voosen in Science over de betrouwbaarheid van steeds complexere klimaatmodellenis zou men kunnen stellen dat dit punt daardoor benadrukt wordt.  Bij modellering moet men altijd in zijn achterhoofd houden dat modellen op zijn best een grove simplificatie van een complexe realiteit weergeven. Zoals reeds vermeld schatte Svante Arrhenius in dat een verdubbeling van de CO2 concentratie in de lucht de gemiddelde oppervlaktetemperatuur met 5 °C zou laten stijgen. Moderne klimaatmodellen, zoals ze tot nog toe gebruikt worden, voorspellen een stijging in een range van 2° tot 4.5 °C.  Een nieuwe generatie van nog complexere modellen ontstaat en deze voorspellen een stijging van 5 °C voor een stijging van de CO2 concentratie van 280 ppm tot 560 ppm. Het werk van Arrhenius zou je als een “Back of the Envelope” berekening kunnen beschouwen, maar ook die kan het zo te zien aardig kloppen. Oftewel, we zijn nu meer dan een eeuw bekend met de problematiek maar zijn nog niet echt veel opgeschoten met het implementeren van oplossingen.

In de huidige discussies wordt, naar mijn persoonlijke mening, nogal snel geroepen dat de industrie maar de hele energie transitie moet betalen omdat ze de ”hoofdschuldigen “zijn. Wetgeving en consumptie wordt uiteindelijk echter bepaald door burgers, die de politici en politieke partijen kiezen. De laatsten stellen de politiek programma’s en wetsvoorstellen op. Het gehele proces zou in theorie met een kruisbestuiving tussen alle groepen moeten plaatsvinden. Het artikel in Archimedes toont echter aan dat de problematiek al vele decennia bekend is en ook indertijd aan bet publiek en politici gepresenteerd is. Men kan dan ook de stelling poneren dat burgers en politici (en ook de industrie) decennialang de kop in het zand gestoken hebben en het probleem of ontkend, genegeerd, vooruitgeschoven of een combinatie daarvan gehanteerd hebben. Je kunt je ook afvragen waarom industrie en politiek in al die jaren niet veel meer geld in R&D hebben gestoken. Dan was de kans groot dat er nu werkbare oplossingen beschikbaar zouden zijn die het laboratorium en pilotplant ontstegen waren.

Literatuur:

NB:  volume% = mol% ; mol% * 10000 = ppm(V)

Hoe radioactief is een banaan?

Het eten van bananen wordt om medische redenen geadviseerd aangezien bananen een goede bron van kalium zijn hetgeen helpt om de bloeddruk wat lager te houden. Een kleine hoeveelheid van dat Kalium (0.0117%) is het radioactieve isotoop 40K. Het isotoop vervalt onder uitzenden van bèta straling met een halfwaardetijd van 1.26 x 109 jaar. Men kan zichzelf dus de vraag stellen hoeveel straling een banaan afgeeft.

Een grote banaan bevat ca. 900 mg K hetgeen overeenkomt met 7.02 x 10-5 g 40K. De snelheidsconstante kunnen we afleiden van de halfwaardetijd m.b.v. k = ln2 / t1/2 hetgeen een k geeft van 1.75 x 10-17 s.

M.b.v. de 1ste orde vergelijking: dN/N = – kt en t = 1 s berekenen we dat voor 1 mol (N = 6.022 x 1023 atomen, 1 mol = 40 g) van 40K geldt dat 1.05 x 107 (= dN) atomen per seconde vervallen.

Voor de banaan geldt dan: 1.05 x 107 / 40 = x / 7.02 x 10-5 met x = 18.4

Een grote banaan heeft dan een 40K stralingsactiviteit van 18.4 Bq (becquerel, het aantal atoomkernen dat per seconde radioactief vervalt). Ter vergelijk, het menselijk lichaam heeft een activiteit van 120 Bq/kg en melk heeft een activiteit van 40 Bq/l.

Literatuur:

David. W. Ball; “How Radioactive Is Your Banana”; Journal of Chemical Education; 2004 10 81; p. 1440

Bijen in honingraat

Bij een bezoek aan het Natuurhistorisch Museum Maastricht kreeg ik iets boeiends te zien. Levende bijen in een honingraat zoals in onderstaande filmpje te zien is. Het krioelt nog al. Om de een of andere reden was ik helemaal vergeten  dat de  bijen erg dicht op elkaar zitten.

Schoorsteen

Enige tijd geleden keek ik op mijn werk uit het raam en zag ik “rook” uit onderstaande schoorsteen komen. Bij net een beetje beter kijken kan men zien dat het om watercondensatie gaat. De warme lucht die uit de schoorsteen komt is goed te zien als een turbulente wervel. De slierten die men ziet zijn een gevolg van dichtheidsverschillen die zich weer vertalen naar verschillen in brekingsindex (Schlieren). Het warme gas koelt af en water condenseert uit hetgeen men kan zien als de wolkvorming. Een dynamische faseovergang. Daarnaast kan men mooi zien dat warme lucht opstijgt.

Lichtbreking

Lichtbreking is een fenomeen dat we allemaal kennen. In eerste instantie als de buiging van een lichstraal als zich deze door een ander medium gaat bewegen. Het meeste bekend is natuurlijk de regenboog waar waterdruppeltjes als een prisma gaaan fungeren. Recentelijk zag ik een mooi voorbeeld bij het betreden van een gebouw. Ergens is er een stuk glas dat als prisma fungeert waarbij dan een spectrum van zonlicht op de grond geprojecteerd wordt.

Ik heb het idee dat dit tegenwoordig, doordat we meer glas gebruiken in gebouwen vaker voorkomt dan vroeger. Ik kan me nl niet herinneren dat ik er in mijn jeugd vaak zulke licht spectra zag terwijl ik het tegenworrdig vaker lijk te zien (kan natuurlijk ook een psychologisch effect zijn de “frequency illusion“, ook wel Baader-Meinhof fenomeen genoemd).

Sonoluminescentie

In deze blogbijdrage wijk ik een beetje van mijn straniem af als ik websites met experimenten bespreek. Er is eigenlijk maar een experiment op de website www.techmind.org dat de me interesseert en dat is een getailleerde beschrijving  hoe men zelf een sonoluminescentie opstelling kan bouwen. Sonoluminescentie is het verschijnsel dat in een vloeistof die blootgesteld wordt aan ultrageluid lichtflitsen kunnen optreden. Het mechanisme is nog steeds niet exact bekend. Een gedetailleerde discussie over sonoluminescentie kan men vinden in een Scientific American artikel van Seth J. Putteman `Sonoluminescence: Sound into Light` ( February 1995).

In datzelfde nummer kan men in de rubriek `The Amateur Scientist`een artikel vinden geschreven door Robert A. Hiller en Bradley P. Barber  getiteld `Producing Light from a Bubble of Air` ( p. 78-80) waarin de bouw van een sonoluminescentie opstelling beschreven wordt die als basis diende voor de beschrijving op deze website.

Research Definities

Tijdens het opruimen van wat papierwerk kwam ik een overzichtje tegen van zgn. – Research Definities – dat in Mei 1957 onder de titel – Light Metallurgy … A Glossary for Research Reports – in het tijdschrift – Metal Progress  – gepubliceerd werd (p.75,76). De auteur, C. D. Graham Jr. had zo te zien een paar publicaties teveel onder zijn ogen gekregen. Het is altijd de moeite waard om je te realiseren dat sommige zaken door de jaren heen niet veranderen.  Wetenschappelijke publicaties zijn opgebouwd volgens een redelijk strak stramien waarin men geneigd is bekende frases te gebruiken. Het artikel geeft aan welke frase waar gebruikt wordt en hoe men deze in werkelijkheid moet interpreteren. Een overzicht met de bijbehorende Nederlandse vertaling leek me leuk materiaal voor op dit blog.

INTRODUCTION

  • It has long been known that : het was me teveel moeite om de oorspronkelijke referentie op te zoeken.
  • Of great theoretical an practical importance : Ik vind dit interessant.
  • While it has not been possible to provide definite answers to these questions : De experimenten zijn welliswaar mislukt maar we kunnen er wel  een publicatie uitpeuteren,

EXPERIMENTAL PROCEDURE

  • The W-Pb system was chosen as especially suitable to show the predicated behavior : De kerel in het lab naast me had toevallig net een batch gemaakt.
  • High purity / Very high purity / Exremely high purity / Super purity / Spectroscopically pure : De samenstelling van dit material is onbekend en men is aangewezen op de overdriven claims van de fabricant.
  • A fidicual reference line : Een kras
  • Three of the samples were chosen for detailed study : We begrepen de resultaten niet die we kregen toen we de andere monsters gebruikten, daarom negeren we deze.
  • Accidentally strained during mounting : Op de vloer laten
  • Handled with extreme care throughout the experiments : Niet op de vloer laten vallen.
  • Given a homogenizing anneal : Geoxideerd (verroest)

 

RESULTS

  • Typical results are shown : We laten alleen de beste resultaten zien.
  • Although some detail has been lost in reproduction, it is clear from the original micrograph that : We kunnen helemaal niets herkennen in het oorspronkelijke plaatje.
  • Presumably at longer times : Ik heb niet genoeg tijd vrij gemaakt om dit goed uit te zoeken.
  • The agreement with the predicted curve is
    excellent : redelijk
    good : slecht
    satisfactory : twijfelachtig
    fair : ingebeeld.
  • As good as could be expected considereing the approximation made in the analysis : niet bestaand.
  • These results will be reported at a later date : Misschien dat ik nog ooit eens aan toe kom.
  • The most reliable values are those of Jones : Jones was een van mijn studenten.

 

DISCUSSION

  • It is suggested that / It is believed that / It may be that : Ik denk dat.
  • It is generally believed that : Er zijn een paar figuren die ook zo denken.
  • It might be argued that : Ik heb zulk een goed antwoord op dit argument dat ik het nu ga vertellen.
  • It is clear that much additional work will be required before a complete understanding : Ik begrijp er niets van.
  • Unfortunately, a quantitative theory to account for these effects has not been formulated : Gelukkig begrijpt nog niemand er iets van.
  • Correct within an order of magnitude : Fout.
  • It is to be hoped that this work will stimulate further work in the field : Deze publicatie stelt niet veel voor maar dat geldt voor alle andere publicaties over dit armzalige onderwerp ook.

 

ACKNOWLEDGEMENTS

Thanks are due to Joe Glotz for assistance with the experiments and to John Doe for valuable discussions : Glotz deed het echte werk en Doe heeft mij uitgelegd wat het betekent.

 

Assistance is scientific discussions

TERMINOLOGY SALAD

By G.J. Koomen

0 Nucleophilic                     Stereoselective             Reaction

1 Electrophilic                    Second-order                 Cyclization

2 2+2                                    Orbital-controlled         Substitution

3 Prochiral                         Regioselective                 Elimination

4 Mechanism of                 Concerted                       Hydrolysis

5 Base-catalyzed                Metal-induced               Reduction

6 Kinetics of                       Stereospecific                Oxydation

7 Mesomeric                      Axial                               Transterifcation

8 Transition-state of        Antarafacial                   Polymerisation

9 Free-radical                    Sigmatropic                    Saponification

Bovenstaaned tablelis eenvoudig in zijn gebruik.

Kies een cijfer uit elke kolom bv: 353

Het resultaat is: ”Prochiral metal-induced substitution”

Deze uitdrukking zal iedereen ervan overtuigen dat je een echter chemicus bent. Het is helemaal niet belangrijk dat jij niet weet wat dit betekent, je discussiepartner zal het ook niet weten maar zal het ook niet aandurven om te vragen wat het betekent.

Op deze manier kan men waardevolle bijdrages leveren aan  organisch chemische discussies.

Deze terminologie salade helpt de gebruiker om 1000 verschillende uitdrukkingen te creeeren waardoor ectra cachet en autoriteit gegeven wordt aan het gesprek dat gevoerd wordt.Het geeft aan dat de spreker een groot inzicht heeft in wetenschappelijke kennis alsmede een diepgaand inzicht.