Rob Hengeveld

WILDGROEI

Overbevolking en de ontwrichting van milieu en samenleving

Oorspronkelijke titel: Wasted World: How Our Consumption Challenges the Planet

Licensed by The University of Chicago Press, Chicago, Illinois, U.S.A.

Vertaling: Conny Sykora

Eindredactie: MZ boek- en tekstprojecten, Houten

eBoek conversie: ePub Pro, Utrecht

Foto auteur: Eke Hengeveld

ISBN 978 90 77478 57 8

NUR 740, 943

Copyright © 2012 The University of Chicago. All rights reserved

Copyright © 2013 Nederlandse vertaling: Zwerk Uitgevers

Niets van deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopie, microfilm, geluidsopname, of op enige andere wijze, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

ZWERK Uitgevers

Postbus 540

3990 GH Houten

ZwerkConnect.nl

Sinds december 2012 heeft Zwerk Uitgevers een nieuw platform voor auteurs en lezers: ZwerkConnect.nl.

Via ZwerkConnect.nl publiceren onze auteurs artikelen en video’s met aanvullende informatie en achtergronden over de onderwerpen die in hun boeken centraal staan.

ZwerkConnect.nl is direct geïntegreerd met de gangbare sociale mediakanalen als Facebook en Twitter, wat het online bereik van auteurs en het laagdrempelige contact met lezers nog verder vergroot.

Sociale media

Volg ons:

website van zwerk ZwerkConnect.nl: www.zwerkconnect.nl

twitter met zwerk Twitter: www.twitter.com/Zwerk

facebook met zwerk Facebook: www.facebook.com/ZwerkUitgevers

Nieuwsbrief en contact

Via onze website www.zwerkuitgevers.nl kunt u zich aanmelden voor onze nieuwsbrief. Deze nieuwsbrief houdt u op de hoogte van nieuwe titels, (boek)presentaties, kortingsacties, lezingen van auteurs en andere activiteiten waarbij Zwerk Uitgevers en haar auteurs betrokken zijn.

ZWERK Uitgevers

Postbus 540

3990 GH Houten

info@zwerkuitgevers.nl

www.zwerkuitgevers.nl

www.zwerkconnect.nl

Voor Claire,

die mij gevraagd heeft om dit boek te schrijven, en voor Eke, Sytse en Ilona die in deze wereld moeten leven.

Inleiding

Dit boek gaat over problemen die voornamelijk het gevolg zijn van het te grote aantal mensen op aarde. Het is geen optimistisch boek en het trekt geen optimistische conclusies. Het wil een waarschuwing zijn en duidelijk maken waarom de huidige situatie een bedreiging vormt voor de toekomst. Het geeft een ontnuchterende beschrijving van de verkwistende manier waarop wij met onze grondstoffen omspringen; van hongersnood en epidemieën; van de vernietiging van eeuwenoude sociale verbanden, gewoonten en culturen; van verbeten strijd om de laatste hulpbronnen. Maar het boek is niet alleen maar somber: als we de juiste maatregelen nemen is er nog hoop. We moeten onze aantallen drastisch en snel beperken. Dat is moeilijk, maar niet onmogelijk als we niet alleen weten, maar ook werkelijk begrijpen wat er aan de hand is. Dit boek wil dat begrip en dat noodzakelijke inzicht geven.

Een van de problemen is de uitputting van hulpbronnen, een ander de productie van afval. In dit boek wordt niet alleen uitgelegd hoe deze problemen ontstaan, maar ook hoe ze met elkaar zijn verweven en hoe we ze kunnen oplossen. Als ze uitsluitend het gevolg waren van een teveel aan mensen, zou het nemen van maatregelen – hoe moeilijk ook – betrekkelijk eenvoudig zijn. Maar het ligt ingewikkelder, het is niet alleen het groeiende aantal mensen. De problemen zijn ook het gevolg van de hoge levensstandaard van het rijke deel van de wereldbevolking, de welvaart die gelijker moet worden verdeeld, ook over het arme deel. Andere problemen komen voort uit de manier waarop we omgaan met energie en materiële hulpbronnen: de huidige verspilling is onaanvaardbaar.

Meestal willen we problemen afzonderlijk analyseren en oplossen, maar hoewel dat de zaken prettig eenvoudig houdt, is het niet erg zinvol als de problemen onderling samenhangen.

De meeste boeken over wereldwijde tendensen in het milieu concentreren zich op de opwarming van het klimaat, de verzilting van de bodem, of dreigende schaarste aan voedsel of energie, maar vrijwel nooit geven ze een begrijpelijk totaalbeeld. In dit boek wil ik een dergelijk totaalbeeld geven door een groot aantal problemen te behandelen en te laten zien hoe ze onderling samenhangen, ofwel direct of omdat ze een gemeenschappelijke oorzaak hebben: het reusachtige aantal mensen op aarde. Het buiten beschouwing laten van bepaalde problemen vermindert ons begrip en dus de effectiviteit van de maatregelen die we nemen om ze op te lossen.

Het milieu vormt de basis voor grootschalige demografische en economische processen, geen sluitpost van de begroting. De demografische situatie van de wereld is het resultaat van het socio-economische systeem dat wij in de loop van duizenden jaren hebben gecreëerd en tegelijk de drijvende kracht erachter. Dat systeem voorziet ons van voedsel, grondstoffen, onderdak en kleding; het bevordert de stroom van voedsel en goederen; en het maakt ons leven comfortabel. Het is niet alleen voortgekomen uit, maar ook gaan afwijken van processen die in de natuur voorkomen. Als zodanig blijft het een bijzondere vorm van ecologie: de ecologie van de mens. We moeten al deze kwesties gezamenlijk en in hun historische context bekijken en uitgaan van een totaalbeeld.

Terwijl ik mij met deze problemen bezighield, realiseerde ik mij niet alleen dat vele processen die zich op dit moment in ons mondiale milieu afspelen onderling samenhangen, maar ook dat ze tot hetzelfde eindresultaat leiden: een schandelijk geplunderde wereld. Het zijn processen die de toekomst van de mensheid bedreigen. En het ergst van al is dat die dreigingen steeds dichterbij komen. Wie al die onderling samenhangende, tegelijkertijd optredende, milieuproblemen bij elkaar ziet staan kan erg somber worden over de toekomst. Dat is absoluut niet mijn bedoeling, maar het is onvermijdelijk, gezien de aard en de urgentie van het probleem.

We gaan de wereld om ons heen steeds meer begrijpen en daardoor steeds beter beheersen, met het gevolg dat belangrijke innovaties wereldwijd de levensomstandigheden voor miljoenen mensen verbeteren. Hoewel dat een prijs heeft, bepalen wij het prijskaartje. Als we de juiste maatregelen nalaten zal de prijs torenhoog zijn: de aarde en daarmee iedere mogelijkheid tot verdere vooruitgang zullen verloren gaan. We vernietigen niet alleen onze toekomst maar ook alles wat we tot dusverre hebben bereikt.

Wat gaat er mis?

Alle hulpbronnen op aarde zouden het leven in al zijn overvloed en verscheidenheid nog geen jaar lang in stand kunnen houden, laat staan de bijna vier miljard jaar die het leven al bestaat. Maar het afval dat het ene organisme produceert, dient altijd tot voedsel van een ander organisme; dat produceert ook weer afval, dat op zijn beurt voedsel wordt voor een volgend organisme enzovoort, totdat het eerste organisme in de keten opnieuw de nutriënten in een of andere vorm als voedsel aantreft. Het voortdurende hergebruik van grondstoffen is essentieel voor het duurzaam voortbestaan van leven. Het leven heeft niet alleen de enorme variatie en verscheidenheid aan soorten die wij om ons heen zien ontwikkeld, maar ook de kringlopen die duurzame existentie mogelijk maken. Dankzij deze kringlopen worden grondstoffen al miljarden jaren lang omgezet in afval, afval weer in grondstoffen, grondstoffen opnieuw in afval en hopelijk gaat dat nog vier miljard jaar lang door, totdat de omstandigheden in het zonnestelsel zo verslechterd zijn dat er geen leven op aarde meer mogelijk is. We zijn nu ongeveer halfweg, bevinden ons in het zenit van het leven.

Binnen de grote grondstoffenkringloop voeden alle organismen zich met elkaar. Ook planten, want zij leven van gassen die via andere organismen, bijvoorbeeld dieren, in de lucht vrijkomen, en van andere nutriënten die als uitwerpselen in de bodem zijn achtergelaten of vrijkomen als organismen sterven en vergaan. Met behulp van de energie uit zonlicht vormen planten de uiteindelijke motor die de nutriëntenkringloop in stand houdt. Anders gezegd: dankzij de zonne-energie vormt die kringloop een soort perpetuum mobile.

Mensen vormen samen met alle andere organismen in het milieu een onderdeel van die mondiale voedselkringlopen, en het grootste deel van hun bestaan op aarde hebben ze ook zo geleefd: ze aten sommige soorten en werden door andere soorten gegeten. Ze hebben nooit buiten die kringlopen gestaan. Maar geleidelijk is de mens als soort gaan domineren, door meer dan het hem toekomende deel van de hulpbronnen te gebruiken en veel afval te produceren. Hij ontdekte ook andere energie- en voedselbronnen, leerde talrijke ziekten en parasieten te bestrijden en werd nog maar zelden door andere soorten opgegeten. Daardoor groeide het aantal mensen gestaag. Ze veranderden hun milieu door bossen te kappen, akkers te bevloeien en de voedingsstoffen in de bodem uit te putten. De huidige verstoring van het milieu is niet nieuw – die is al tijden aan de gang. Als gevolg van de betrekkelijk recente wildgroei van de menselijke bevolking zijn het grondstoffengebruik en de afvalproductie alleen buitensporig sterk toegenomen. Dat heeft de kringlopen zodanig onder druk gezet dat ze uiteindelijk volledig verstoord zijn geraakt – een proces waarvoor maar enkele eeuwen nodig waren.

Wat is er precies gebeurd in die laatste paar eeuwen? Wat is er mis gegaan en kunnen we de oeroude biologische nutriëntenkringlopen nog herstellen en daardoor de neergang tot staan brengen? Welke maatregelen zijn daarvoor nodig?

De belangrijkste oorzaak van de verstoring van het milieu is eenvoudig dat de groei van het aantal mensen uit de hand gelopen is. De natuurlijke processen hebben de groeiende mensenmassa’s niet van voldoende energie en voedselbronnen kunnen voorzien en het afval dat ze produceerden niet snel genoeg opnieuw in voedingsstoffen kunnen omzetten. In de jaren 1970 bedroeg het aantal mensen op aarde ongeveer 2,5 miljard. Nu, ongeveer 35 jaar later, is dat meer dan 7 miljard. Dat is een gemiddelde toename van zo’n 1,3 miljard mensen per decennium, wat betekent dat elk jaar 130 miljoen mensen meer gevoed, gehuisvest en gekleed moeten worden. En dat er ieder jaar 130 miljoen mensen meer zijn die afval produceren. Hoewel de bevolking in de jaren 1970 sneller groeide dan tegenwoordig, neemt het totale aantal mensen nog steeds toe, en daarmee de druk op de voedselkringlopen van het leven.

In de jaren 1970 dachten sommige wetenschappers nog dat de aarde in staat zou zijn om in de levensbehoeften van 30 miljard mensen te voorzien; volgens sommige schattingen lag de draagkracht van de aarde zelfs tussen de 1016 en 1030 miljoen mensen, honderd miljoen keer hoger dan de alarmerende 10 miljard die naar verwachting de komende decennia bereikt zou worden. Dus leek er een geruststellende veiligheidsmarge te zijn, die maatregelen onnodig maakte. En dus werd er drie decennia lang niets gedaan. Maar sinds het begin van deze eeuw is de geschatte maximale bevolking naar beneden toe bijgesteld tot 9 à 10 miljard, wat betekent dat we op dit moment slechts een zorgwekkende 2 à 3 miljard mensen verwijderd zijn van het moment waarop de grens van de draagkracht van de aarde is bereikt. Gezien de huidige snelheid van de bevolkingsgroei is er nog maar heel weinig tijd (in ieder geval minder dan de 30 jaar die in de jaren 1970 werden verondersteld) om die groei af te remmen of om te keren. Door ons optimisme en onze nonchalance hebben we al veel kostbare tijd verloren laten gaan. Desondanks hopen veel mensen nog steeds dat de menselijke bevolking zich op dit niveau van 9-10 miljard zal stabiliseren zonder dat dit door externe factoren – zoals een tekort aan voedsel, drinkwater of energie of door vervuiling van landbouwgrond – wordt afgedwongen.

Maar in de loop van de geschiedenis is het grondstoffengebruik steeds intensiever geworden en nog sneller gegroeid dan de bevolking. Ieder van ons gebruikt tegenwoordig meer grondstoffen dan onze ouders, zelfs meer dan nog maar twee jaar geleden. En allemaal produceren we meer afval dan onze ouders ooit hebben gedaan. De inwoners van rijke landen gebruiken meer gereedschap en huishoudelijke apparaten en hebben een of meer auto’s per gezin en de auto’s zijn groter. En – voor een deel door het ontstaan van megasteden – eten mensen voedsel dat afkomstig is uit andere delen van de wereld, dat over steeds grotere afstanden vervoerd en steeds langer opgeslagen en geconserveerd moet worden. Bovendien gaan steeds meer mensen een of twee keer per jaar op vakantie naar steeds exotischer bestemmingen. Daardoor dragen we er allemaal aan bij dat onze hulpbronnen steeds sneller uitgeput raken en dat er steeds meer afval ontstaat. Om meer voedsel te kweken en producten te maken, gebruiken we energiebronnen waarvan het opwekken zelf steeds meer energie kost en onvermijdelijk afval produceert. De effecten van die afvalproducten zijn al merkbaar: de atmosfeer en de oceanen warmen op, waardoor de ijskappen aan de polen en de gletsjers in de bergen smelten. De voornaamste boosdoener is in dit geval kooldioxide, afkomstig van verkeer en industrie, maar ook uit het beton dat gebruikt wordt bij de bouw van huizen, kantoren en fabrieken en de aanleg van wegen. Daar komt bij dat binnenkort onze energiebronnen op zullen zijn, waardoor onze voedselvoorziening in gevaar komt en ook de winning van de resterende voorraad grondstoffen problematisch wordt.

De kooldioxide die door het autoverkeer en de industrie wordt geproduceerd vervuilt de atmosfeer en draagt bovendien bij aan het broeikaseffect waardoor de atmosfeer opwarmt. Wij ondervinden invloed van dit indirecte effect van vervuiling door een afvalproduct, doordat het onze levensomstandigheden verandert (het klimaat wordt warmer en droger of kouder en vochtiger – afhankelijk van waar we leven); erger is dat het ook van invloed is op de levensomstandigheden van de voedselgewassen waarvan we afhankelijk zijn. In sommige delen van de wereld zal het zo warm en/of droog worden dat sommige landbouwgewassen er niet meer kunnen groeien. Planten die aangepast zijn aan een koel klimaat zullen niet meer groeien maar verdrogen, omdat de bodem waaruit zij hun water halen uitdroogt. Zulke uitgedroogde bodems verliezen hun waardevolle toplaag doordat de wind die wegblaast, zodat een harde, ondoordringbare onderlaag (hardpan) overblijft of zoutkorsten ontstaan waarin planten niet kunnen kiemen of groeien. Opwarming van het klimaat in de traditionele voedselschuren van de wereld betekent dat we vroeger of later geconfronteerd zullen worden met grote tekorten, omdat veel van onze landbouwgewassen niet opgewassen zullen zijn tegen de veranderde omstandigheden.

Warmere omstandigheden hebben ook invloed op organismen die ons afval afbreken, maar ook op organismen die ziekten bij mensen, vee of planten veroorzaken. Andere soorten om ons heen die onmisbare schakels vormen in de grote biologische voedselkringlopen kunnen onze consumptie en afvalproductie niet bijhouden. Zonder het ons te realiseren beïnvloedt ons gedrag dus zelfs de organismen die ons afval afbreken. Samengevat: we gebruiken teveel, we vernietigen teveel, en steeds minder van onze buitensporig grote hoeveelheden afval keert terug in de kringloop.

Nog maar een eeuw of minder geleden waren de meeste mensen voor hun levensonderhoud voornamelijk afhankelijk van natuurlijke producten. Het afval dat daarvan overbleef werd eenvoudig weer opgenomen in de natuurlijke nutriëntenkringlopen. Maar tegenwoordig beschikken de meeste samenlevingen over auto’s, industrie, MP3 spelers, computers etc., die allemaal energie en grondstoffen vereisen en afval opleveren. We produceren niet alleen méér, maar ook heel ander afval, dat niet afbreekbaar is door bacteriën, planten, schimmels of bodemdieren. Het blijft intact en vervuilt, vergiftigt of verstikt deze dieren, schimmels, planten en bacteriën.

Omdat er geen organismen bestaan die een groot deel van ons afval kunnen afbreken om zich daarmee te voeden, zetten we niet alleen de biosferische nutriëntenkringlopen onder druk tot ze bezwijken, maar omzeilen we ze. De planten en dieren waarvan we afhankelijk zijn voor onze energie en ons voedsel sterven uit of worden giftig omdat ons afval giftig is. Onze hulpbronnen raken uitgeput en ons afval is ons milieu en ons voedsel al op grote schaal aan het vergiftigen. Uiteindelijk zullen we organismen die lager in de kringloop staan niet meer kunnen eten, omdat die biologische hulpbronnen veranderd zijn in onbruikbaar afval.

We vervuilen onze landbouwgrond en veranderen andere gebieden in zoutwoestijnen. We graven complete bergen af om metalen of steenkool te winnen en verlagen over grote oppervlakten het grondwaterpeil. We dwingen soorten om het gebied waar ze leven te verlaten, uit te breiden of in te krimpen. Sommige soorten veranderen door ons toedoen in onkruiden of plagen, andere die nuttig voor ons zouden kunnen zijn roeien we uit. We maken steeds grotere delen van de aarde onbewoonbaar, voor onszelf en voor duizenden andere levensvormen: soorten die ons voeden, ons afval afbreken, en vroeger ons milieu tot een heerlijke leefomgeving maakten. Als we geen maatregelen nemen zal onze planeet voor ons en alle andere soorten waarvan we afhankelijk zijn onbewoonbaar worden. Door ons toedoen wordt onze blauwe en groene aarde bruin.

Tussen de uitputting van grondstoffen en energiebronnen en de verzadiging van het milieu met ons afval zou een lange periode hebben kunnen zitten, maar ze vallen min of meer samen. Dat komt gedeeltelijk omdat deze processen samenhangen: ze hebben dezelfde oorzaken: een onthutsende bevolkingsgroei, een toenemend gebruik van hulpbronnen en de productie van steeds meer afval. Deze toename in het gebruik van hulpbronnen en afvalproductie is niet gelijkelijk verdeeld over alle mensen; hij geldt alleen voor het rijkere deel van de wereldbevolking. Omdat ons gedrag in dat opzicht binnen enkele tientallen jaren moet veranderen, moeten we de belangrijkste oorzaak van ons grondstoffengebruik en onze afvalproductie aanpakken: het aantal mensen op aarde en de snelheid waarmee die wereldbevolking groeit. De maatregelen die we moeten nemen, betreffen het aantal mensen dat duurzaam op aarde kan leven en waarbij een zekere levenskwaliteit voor ieder van hen kan worden gegarandeerd: een kwaliteit van leven die we ook – maar al te vaak geheel ten onrechte – nog willen verhogen. Als onze gekozen leiders niet snel in actie komen, zullen omstandigheden waarover wij geen macht hebben het heft in handen nemen en dat zal voor de meesten van ons aanzienlijk grotere problemen veroorzaken.

Welke problemen kunnen we verwachten?

Aan het begin van het huidige millennium bestond de wereldbevolking uit 6,5 miljard mensen, die allemaal gevoed en gekleed moeten worden. Dat voeden en kleden is afhankelijk van een groot aantal systemen: agrarische en industriële, onderwijs- en gezondheidssystemen, bestuurssystemen en juridische systemen, communicatie en transport. Er bestaan systemen voor het opsporen, winnen en bewerken van minerale grondstoffen, systemen voor de zuivering van drinkwater en nog veel meer. Denk aan een metropool met miljoenen inwoners die op elkaars lip leven, allemaal volledig afhankelijk van voedsel dat van elders moet worden aangevoerd. Denk aan de verschillende transportstromen die nodig zijn om al die mensen te voeden, hun fabrieken van grondstoffen te voorzien, en hun afval af te voeren. De transportnetwerken reiken over continenten en oceanen. Wat gebeurt er als die instorten? Stelt u zich een wereld voor waarin medische en farmaceutische diensten niet meer functioneren, een wereld zonder ziekenhuizen en huisartsen. Hoe lang zouden we zonder elektriciteit of water kunnen? Een dag? Een paar dagen? Wat zou er dan gebeuren?

We zijn steeds afhankelijker van interacties tussen mensen en onze groeiende bevolking betekent automatisch een groeiend aantal van zulke interacties, bijvoorbeeld van dienstverlenende instanties. Bovendien moeten al die kleine subsystemen die activiteiten coördineren om het grotere systeem gaande te houden, op hun beurt gecoördineerd worden via een hiërarchie van opgeschaalde systemen: lokale, regionale, provinciale, nationale en internationale systemen. Er bestaan afzonderlijke hiërarchieën voor ieder terrein van menselijke interactie: de zakenwereld, de gezondheidszorg, de landbouw om maar enkele te noemen. Al die coördinerende activiteiten vergen energie, grondstoffen en reusachtige aantallen mensen. Naarmate ons aantal groeit, groeien het aantal en de omvang van onze coördinerende organisaties, zodat we steeds grotere hoeveelheden van een beperkte en snel slinkende voorraad energie en grondstoffen nodig hebben.

Afgezien van alle mensen die nu of in de nabije toekomst op aarde leven, moeten we ook denken aan alle mensen die lang nadat wij overleden zijn zullen leven. De meeste voorspellingen gaan niet verder dan 2050, of hooguit tot 2100, maar dat is duidelijk een veel te korte periode die maar enkele generaties beslaat en die onze kinderen en kleinkinderen zullen meemaken. We moeten niet alleen nadenken over ons huidige gebruik van de beperkte hulpbronnen en over onze huidige afvalproductie, maar ook over die in de verre toekomst. We zullen op zijn minst een efficiënte, grootschalige recycle-industrie opzetten. (Maar voor het recyclen is veel energie nodig, en bovendien zal recycling nooit voor honderd procent mogelijk zijn).

Nu al zijn onze reserves aan olie en gas aan het opraken. De wereldvoorraad begint al in de periode 2015-2030 ernstig af te nemen. Sinds het midden van de jaren 1960 en het begin van de jaren 1970, toen veel mensen overal ter wereld zich voor het eerst zorgen gingen maken over de grenzen aan de groei, wisten we dat de olie- en gasvoorraden op zouden raken. Met tegenzin beginnen wetenschappers, industrie en politici nu pas te investeren in onderzoek naar alternatieve energiebronnen, waarbij de nadruk ligt op biobrandstof of waterstof. Maar het verbouwen van planten voor biobrandstof kost kunstmest, die gemaakt wordt uit aardgas en vermindert de oppervlakte die beschikbaar is voor het verbouwen van voedsel, precies op een moment waarop de voedselproductie juist moet toenemen om de groeiende wereldbevolking te kunnen voeden. De beschikbare hoeveelheid landbouwgrond neemt bovendien toch al af door erosie en vervuiling, en de gewasproductie stagneert door de verandering van het klimaat. Al deze factoren verergeren de huidige problemen van ondervoeding en hongersnood in grote delen van de wereld, en dat zal in de nabije toekomst nog erger worden, als er 70 procent meer voedsel nodig is dan nu.

Er bestaan alternatieve energiebronnen. Net als olie en gas kan waterstof worden verbrand, waarbij bruikbare energie vrijkomt. Het kan op grote schaal worden geproduceerd. Ook zonne-energie is een mogelijkheid, net als wind en waterkracht. Maar met olie beschikken we niet alleen over een grote energievoorraad; olie vormt ook een belangrijke grondstof voor tal van uiteenlopende producten. Sommige – kunstmest, herbiciden en pesticiden – gebruiken we bij het telen, bewerken en opslaan van voedsel; andere worden gebruikt om geneesmiddelen, kleding, plastic, nylon, rubber, bouwmaterialen, machines, computers, wegen, voetballen en tandenborstels te maken. Daarnaast gebruiken we olie ook als energiebron, voor het transport van voedsel en geproduceerde goederen van de ene plaats naar de andere, meestal over lange, steeds groter wordende afstanden, om de miljoenen in onze metropolen te bevoorraden. Dus zelfs als we onze fossiele brandstoffen vervangen door waterstof zullen we nog steeds een groot aantal problemen moeten oplossen.

En dat is nog maar een deel van het probleem. Door energie en grondstoffen te gebruiken produceren we onvermijdelijk afval, in de vorm van energie en van materiaal. Bij al onze activiteiten wordt afval geproduceerd; het is onmogelijk om grondstoffen te gebruiken zonder afval te produceren. Dat afval vervuilt ons milieu: het land, de rivieren, de zeeën en oceanen, de lucht. En hoewel we de afvalproductie kunnen verminderen door schoner en efficiënter te produceren, is het echte probleem van vervuiling dat die alleen tot op zekere hoogte te verminderen is; volledig schoon produceren is onmogelijk. Ieder systeem – bacterie, mens, samenleving, of maaimachine – produceert afval. Bovendien: hoe groter de wereldbevolking, des te meer afval, welke maatregelen we ook nemen om de productie van kooldioxide en andere afvalproducten te verminderen. Meer mensen gebruiken steeds meer grondstoffen, waardoor die sneller uitgeput raken en er meer afval geproduceerd wordt. De groei van de bevolking, van de interacties tussen individuen, en de snelle toename van de hoeveelheid afval houden direct verband met ons grondstoffengebruik.

De afgelopen decennia is er behalve dat nog veel meer gebeurd. We plegen ook roofbouw op onze landbouwgrond, de bodemvruchtbaarheid en het grondwater. We putten de grote visvoorraden in rivieren, zeeën en oceanen uit. We vervuilen landbouwgrond met kunstmest en herbiciden of met grote stukken plastic om onkruid te bestrijden of verdamping tegen te gaan. Wanneer de bodem uitdroogt, kunnen over grote gebieden stofpannen ontstaan en verdwijnt de kostbare toplaag door wind en afvloeiend water. Bovendien gebruiken we steeds meer vruchtbaar land voor de bouw van steden en de aanleg van snelwegen. We pompen grondwater op voor de irrigatie van akkers en de winning van drinkwater en ontnemen zo andere planten en dieren hun water. Ons menselijk, huishoudelijk en industrieel afval vervuilt oppervlakte- en grondwater, en bedreigt onze voorraad drink- en irrigatiewater. We vernietigen onze leefruimte door een steeds intensiever gebruik. We vervuilen ook de lucht die we inademen: in sommige steden is het de gewoonste zaak van de wereld dat mensen mondkapjes dragen en alleen al in China overlijden jaarlijks ongeveer twee miljoen mensen als gevolg van luchtverontreiniging. We zijn de aarde aan het uitwonen, niet alleen door het exorbitante grondstoffengebruik en dito afvalproductie, maar ook door de vernietiging van de bodem waarop we ons voedsel produceren, het water dat we drinken en de lucht die we inademen.

Het belangrijkste probleem dat alle andere veroorzaakt, is onze voortplanting; niet onze persoonlijke voortplanting maar die van alle mensen samen. Die bevolkingstoename gaat steeds sneller, met het gevolg dat onze reserves sneller uitgeput raken en ons afval het milieu met een overeenkomstige snelheid vervuilt en vernietigt.

Omgekeerd vormen de uitputting van onze hulpbronnen en de productie van steeds meer afval een bedreiging voor de groeiende wereldbevolking. Als we onze voortplanting niet zelf intomen, zal ons aantal binnenkort door externe factoren worden gecorrigeerd. Als we willen voorkomen dat de wereldbevolking wordt gedecimeerd door gewelddadige conflicten om de laatste hulpbronnen of door een vorm van vervuiling, moeten we de bevolkingsgroei afremmen. Als we ons met de huidige snelheid blijven voortplanten zullen we onvermijdelijk allerlei problemen en rampen over onszelf afroepen, die eerst onze kwaliteit van leven en vervolgens onze levensverwachting zullen verminderen. Hoe moeilijk het om persoonlijke, morele of godsdienstige redenen ook zal zijn om onze voortplanting te beperken, we kunnen niet anders dan drastische maatregelen nemen, en wel op zo kort mogelijke termijn. Regulering van het aantal mensen door middel van hongersnood, droogte, genocide, of oorlogen om de resterende hulpbronnen is erger dan de problemen die zich voordoen als we zelf ons gedrag en gewoonten veranderen.

De te nemen maatregelen bepalen niet alleen de toekomst van onze directe nakomelingen – onze zoons en dochters en kleinkinderen – maar beïnvloeden ook het voortbestaan van de menselijke soort op lange termijn. Daarom moeten ze veel ingrijpender zijn dan alles wat we tot nu toe hebben gedaan. Ze zullen het uiterste vergen van onze fantasie en ons vernuft. Het is essentieel dat we die maatregelen snel ontwikkelen en uitvoeren: we hebben geen andere keus meer.

Natuurlijk is het niet alleen het aantal mensen dat de problemen veroorzaakt; het zijn ook onze behoeften en het feit dat die behoeften steeds toenemen. De maatregelen om die behoeften te beperken en te verminderen zullen lastig zijn maar – zeker in vergelijking met het veranderen van onze voortplantingsgewoonten – veel minder dramatisch. Maatregelen tegen het excessieve gebruik van hulpbronnen vergen de hoogste prioriteit en het zou mooi zijn als die alvast worden genomen terwijl andere maatregelen voor bovenstaande problemen worden voorbereid.

Het heeft geen zin om maatregelen te nemen tegen afzonderlijke ontwikkelingen zonder te kijken naar de samenhang daartussen. We weten allemaal dat de hoeveelheid hulpbronnen die wij gebruiken afhangt van het aantal mensen dat er gebruik van maakt en van de individuele consumptie. Vermindering van het aantal mensen of het individuele gebruik alleen is niet voldoende (vermindering van het aantal mensen kan het individuele gebruik vergroten; omgekeerd zal door een vermindering van de individuele consumptie de wereld meer mensen kunnen onderhouden).

Hoewel het moeilijk zal zijn om zulke beslissingen te nemen, is de vraag hoe we de recycling van ons afval moeten aanpakken een veel groter probleem: hoeveel kunnen we werkelijk recyclen, hoe snel, en hoeveel energie is daarvoor nodig? Als we uitgaan van een bepaalde hoeveelheid van een alternatieve, niet-fossiele energiebron, zou die recycling dan uiteindelijk het aantal mensen op aarde bepalen? Zo ja, hoeveel zouden dat er dan zijn? Is deze recycle-snelheid de enige factor die het maximum aantal mensen in de toekomst bepaalt? In hoeverre is het onvermijdelijk dat we nog steeds onze hulpbronnen uitputten, ondanks alle recycling? Hoe snel zouden we een hulpbron verliezen tijdens het recyclingproces? En wat zou dat betekenen voor ons voortbestaan op lange termijn? Welke maatregelen kunnen we nog nemen, hoeveel hebben we nog in de hand, juist omdat zoveel ontwikkelingen onderling samenhangen? Kunnen we op één grote knop drukken of moeten we gecoördineerd verschillende knoppen tegelijk indrukken? Anders dan alle andere soorten heeft de mens gekozen voor een bepaalde weg, maar betekent juist die keuze dat het aantal mensen uiteindelijk sterk zal verminderen?

Dit boek beschrijft het volledige proces van gebruik, verspilling en recycling van energie, materiële hulpbronnen en ruimte. Het gaat over de manier waarop wij ons milieu vernietigen en hoeveel ruimte er nog is om daar iets tegen te doen. Ik wil u vooral inzicht geven in wat er aan de hand is, hoe de verschillende processen met elkaar te maken hebben en hoe ze elkaar versterken. We moeten begrijpen wat er gebeurt, zodat we de juiste en meest effectieve en – vooral – de meest humane maatregelen kunnen nemen, hoe inhumaan ze op dit ogenblik misschien ook lijken.

Deel 1 Natuurlijke processen

In het eerste deel van dit boek beschrijf ik processen die zich afspelen in biologische systemen – zoals bacteriën, planten of dieren – maar alleen voor zover dat van belang is voor de toekomst van onze wereld. Het is om twee redenen nuttig om iets te weten over deze natuurlijke processen. Ten eerste zouden we deze fysische, chemische en biologische processen moeten kennen omdat we voor ons voedsel afhankelijk zijn van biologische organismen. In onze toekomstige samenleving zijn de dingen misschien op dezelfde manier geregeld: chemische processen die groene planten imiteren, zullen met behulp van zonne-energie water splitsen in waterstof en zuurstof. Vervolgens zullen wij die waterstof verbranden: dat wil zeggen opnieuw verbinden met de zuurstof die eerder vrijkwam. Daardoor zullen we de energie krijgen om te gaan hardlopen, om onze machines, apparaten en auto’s te laten functioneren, nieuwe chemische stoffen te synthetiseren en om het afval dat we onvermijdelijk zullen produceren te recyclen. Door de natuurlijke processen en hun ontwikkeling te bestuderen kunnen we leren hoe wij op aarde kunnen overleven in een complexe menselijke samenleving. Ten tweede is het belangrijk om te weten hoe organismen in de loop van hun evolutie intern en onderling georganiseerd zijn door zich voortdurend aan te passen aan moeilijke omstandigheden. Dat brengt ons misschien op ideeën om onze menselijke samenleving in de toekomst te organiseren. Goed voorbeeld doet goed volgen.

Hoofdstuk 1 Afval produceren hoort bij het leven

Door te eten krijgt een organisme grondstoffen en energie. Maar na een poosje krijgt een organisme honger en gaat het opnieuw eten. Dat het opnieuw moet eten betekent dat energie en grondstoffen op een of andere manier verbruikt zijn, namelijk om het organisme in leven te houden. Het bijproduct is afval dat uit het organisme wordt verwijderd.

In grote lijnen geeft dit weer wat er voortdurend gebeurt in alle organismen, grote en kleine, eenvoudige en complexe. In planten, dieren, bacteriën en schimmels. Het leven is een nooit eindigende stroom van energie en grondstoffen, een stroom die een systeem binnenkomt als energierijk voedsel, zijn werk doet en het organisme weer verlaat als energiearm afval. En die stroom heeft al bijna vier miljard jaar ononderbroken gevloeid. Voordat organismen sterven en de fakkel overgeven aan hun nakomelingen, nemen ze voedsel op en zetten dat om in afval, dat uitgescheiden wordt. Dat gaat zo generatie na generatie door. Hun afval en uiteindelijk hun lichaam wordt voedsel voor weer andere organismen. Dat voedsel kan bestaan uit water of mineralen uit de bodem, uit planten of dieren, of uit gassen in de lucht. Diezelfde eeuwige kringlopen gelden voor het afval: de waterdamp die we uitademen, de mineralen die terugkeren in de bodem, de zuurstof die planten afgeven aan water of lucht – maar ook de dode olifant die ligt te ontbinden en in de loop van maanden alle bestanddelen die hij in de loop der jaren heeft gevormd en gebruikt teruggeeft aan de aarde en de lucht. Behalve natuurlijk zijn energie die hij gedurende zijn hele leven is kwijtgeraakt, eerst aan het milieu, en vandaar uiteindelijk aan de ruimte – waaruit die energie ons oorspronkelijk bereikte in de vorm van zonne-energie.

Hoe dan ook is het resultaat een nooit aflatende stroom van energie en grondstoffen die door verschillende soorten organismen stroomt: van voedsel naar plant naar dier naar afval. Grof gezegd is een organisme een in strenge banen geleide stroom van energie en grondstoffen, eindigend als afval. Of nog korter gezegd: een mechanisme dat grondstoffen omzet in afval. Energie en grondstoffen vormen samen dit mechanisme dat ze beide gedurende enige tijd omzet en vastlegt. Dat uiterst complexe mechanisme noemen we een organisme. Een groot aantal organismen die elkaars afval als grondstof – voedsel – gebruiken, vormen samen een mechanisme dat zorgt voor de kringloop van minerale hulpbronnen. Deze kringlopen worden in stand gehouden door energie die op dit moment afkomstig is van de zon.

Bij nadere beschouwing is het allemaal iets gecompliceerder: het voedsel wordt eerst opgeslagen in het organisme en gebruikt om energie te leveren voor de verschillende levensfuncties. Organismen slaan niet alleen energie en grondstoffen op, maar groeien ook en worden daardoor steeds groter. Energie en grondstoffen zijn duidelijk nodig om een organisme te laten groeien (daarom moet een organisme eten). Maar energie en grondstoffen zijn ook nodig om het organisme in stand te houden. Ook organismen slijten en vergaan, net als de meeste andere zaken; er gaat onvermijdelijk geregeld iets mis bij de uiterst ingewikkelde processen die zich in het organisme afspelen, zodat de onderdelen voortdurend gerepareerd moeten worden om hun oorspronkelijke functie te kunnen blijven vervullen. De energie en de grondstoffen voor deze reparaties zijn afkomstig uit het voedsel van het organisme. Meestal is dit onderhoud echter onvoldoende om alle functies naar behoren te herstellen, zodat het organisme uiteindelijk sterft.

Ook voor hun voortplanting hebben organismen grondstoffen en energie nodig. Ouders brengen nieuwe, jonge organismen voort: hun nageslacht. Deze nakomelingen nemen uiteindelijk de plaats in van hun ouders als deze versleten zijn en sterven. Ten slotte zijn sommige soorten organismen, meestal dieren (nooit planten en schimmels), bewegelijk. Dat betekent dat ze zich met behulp van een deel van de energie uit hun voedsel van de ene plek naar de andere kunnen begeven om voedsel of een voortplantingspartner te zoeken.

De energie en grondstoffen die organismen op al deze verschillende manieren hebben verbruikt, moeten worden vervangen. Daarom worden dieren hongerig en gaan ze op zoek naar voedsel. Ook planten krijgen honger, maar zij gebruiken hun voedsel voornamelijk voor opslag, onderhoud en groei, en op een bepaald punt in hun levenscyclus ook voor de voortplanting: voor de productie van bloemen en zaden. Planten krijgen ook dorst: ze verliezen water door verdamping via hun bladeren, en gebruiken ook een deel ervan om hun weefsels op te bouwen. Met hun wortels halen ze het benodigde water uit de bodem. Het verschil tussen planten en dieren is dat we bij planten gewoonlijk niet praten over honger of dorst, eten of drinken; dat doen we alleen als we het over dieren hebben. Maar eigenlijk doen planten en dieren precies hetzelfde.

Hoewel energie en grondstoffen enige tijd deel uitmaken van organismen om al die functies te vervullen, veranderen de organismen na hun dood zelf in afval, waarmee andere organismen zoals bacteriën of schimmels zich voeden. De dode olifant die ik eerder noemde, dient eerst als voedsel voor gieren en hyena’s, waarna het weinige dat nog over is gebleven verteerd wordt door bacteriën en schimmels. Uiteindelijk komt het afval van al deze organismen vrij in het milieu, waar het opnieuw als voedsel dient voor planten; dit is een eindeloze cyclus van grondstoffengebruik en afvalproductie, voor te stellen als een slang die in zijn eigen staart bijt. Maar als de slang niet in zijn staart zou bijten en in plaats daarvan een min of meer rechte lijn zou vormen, was het systeem eindig: het afval zou ongebruikt blijven liggen en nooit meer voedsel worden. Die rechte lijn verbeeldt het proces van uitputting van hulpbronnen en de gelijktijdige ophoping van afval, dat het milieu vervuilt. Maar de twee processen van uitputting van hulpbronnen en afvalproductie zijn onderling verbonden en volgen uit elkaar; het ene is ondenkbaar zonder het andere. Zij zijn als yin en yang. Grondstoffen komen het verwerkingssysteem binnen en verlaten het als afval, dat in voedsel verandert. Zonder recycling raken de grondstoffen uitgeput en hoopt het afval zich op.

Voor het energiegebruik van planten geldt een ander patroon. Zij betrekken hun energie rechtstreeks uit zonlicht. Met behulp van die energie kunnen planten complexe chemische verbindingen vormen uit gassen in de lucht en mineralen en water in de bodem. Planten gebruiken deze chemische verbindingen voor de opbouw van hun cellen. Hun voedsel bestaat dus uit zonne-energie plus chemische verbindingen en water uit lucht en bodem. Al onze energie is uiteindelijk afkomstig van de zon en keert terug naar de ruimte. Die energie houdt de grote kringlopen van het leven gaande, hoewel het geheel een niet-cyclisch, lineair proces van energiedegradatie is. Doordat wij onze hulpbronnen uitputten en ons afval ongebruikt laten is onze manier van leven een niet-cyclisch, lineair, eindig proces, niet alleen uit het oogpunt van energie, maar ook wat betreft grondstoffen.

De vraag is natuurlijk waarom dat verschil tussen lineaire en cyclische processen bestaat. Waarom zijn cyclische processen kenmerkend voor biologische systemen? Is er een speciale reden waarom de natuur in alle organismen en op alle niveaus, zowel in organismen (het chemische niveau) als tussen organismen (het ecologische niveau) juist die strategie volgt? En waarom gaan wij te werk volgens het eenvoudiger, lineaire proces? Is dat alleen omdat wij het gebruik van hulpbronnen en de productie van afval niet op elkaar afstemmen? Je zou eerder het omgekeerde hebben verwacht: onze hoogontwikkelde menselijke samenleving met al zijn doelbewuste planning zou het complexere cyclische procestype ontwikkeld kunnen hebben. Homo sapiens is de soort met het hoogst ontwikkelde denkvermogen en met onze grotere intelligentie zouden we geen enkele moeite hebben met de complexiteit van cyclische processen; zowel met die van de processen afzonderlijk als met alle onderlinge interacties. Dat zou onmogelijk zijn geweest voor al die andere soorten organismen die minder hoogontwikkeld zijn dan wij. We zijn toch zeker slimmer dan een bacterie?

Maar het verontrustende is dat dit met betrekking tot recycling allesbehalve het geval is. Waarom eigenlijk niet? Je vraagt je misschien zelfs af waarom die complexere cyclische processen in de natuur überhaupt voorkomen. Zijn ze beperkt tot biologische systemen en vinden ze onder alle omstandigheden plaats of alleen in specifieke, beperkende omstandigheden waarin die systemen voorkomen? En als wijzelf op een dag onder soortgelijke beperkende omstandigheden leven, zouden we dan soortgelijke cyclische processen moeten ontwikkelen, bijvoorbeeld als de uitputting van de hulpbronnen of de afvalproductie nijpend worden of een bedreiging gaan vormen voor ons voortbestaan op aarde? Hoe rigoureus en rigide moeten deze cyclische systemen zijn om ons voortbestaan als soort en als samenleving te garanderen? En zouden ze beperkingen opleggen aan ons gedrag, aan ons gebruik van hulpbronnen, of zelfs aan het aantal mensen op aarde? Zouden die beperkingen groter of kleiner zijn dan die in de levende wereld buiten ons?

Laten we de twee processen grafisch weergeven. De figuur hierboven toont het lineaire uitputtende systeem. Het bestaat uit een verwerkingseenheid met links een pijl die de invoer aangeeft en rechts een pijl die de uitvoer aangeeft. De invoerpijl kan van alles voorstellen: voedsel, benzine, warmte, vuilnis, houtsnippers, wat dan ook. De verwerkingseenheid kan ook van alles voorstellen: jij, die je voedsel verteert of je auto die benzine verbrandt om warmte te produceren die een piston in de motor in beweging brengt en er uiteindelijk voor zorgt dat de auto rijdt. De uitvoer aan de rechterkant kan een product voorstellen of afval. Het product dat je hebt gemaakt kan ook iets zijn dat je op een dag graag wilde maken, zoals een stoel of een mooi gepolijste edelsteen voor je geliefde. Het zou ook een klusje kunnen zijn dat je wilde doen, zoals het snoeien van een wilg in een weiland na de winter. Het kan verbrandingswarmte zijn – energie – om met een zware verhuiswagen tegen een heuvel op te rijden, of een gewild chemisch product zoals zonnebrand. Maar afval als resultaat van een proces kan ook bestaan uit gif dat het grondwater vervuilt of warmte die verloren gaat in het milieu (en bijvoorbeeld een naburige rivier opwarmt).

Het is duidelijk dat de hoeveelheid materie aan weerszijden van de verwerkingseenheid gelijk moet zijn, omdat we geen materie kunnen maken of vernietigen. Dezelfde hoeveelheid materie die links in de figuur binnenkomt, komt er aan de rechterkant uit. In feite geldt hetzelfde voor energie, omdat we ook geen energie kunnen vernietigen. Maar er is een verschil: onbruikbare energie gaat verloren als nutteloze warmte. We zeggen dat de energie als gevolg van de activiteiten in de verwerkingseenheid degradeert. Planten nemen zonne-energie op in hun chemische systeem en slaan die tijdelijk op, maar verliezen die uiteindelijk als onbruikbare warmte. En als ze door een dier opgegeten worden krijgt dit dier de in de plant vastgelegde energie, die na de vertering van het voedsel in gedegradeerde vorm, als warmte, vrijkomt. Ook dat is geen recycling, maar een voortzetting van het lineaire proces dat de planten volgden. Hetzelfde gebeurt als wij plantaardig of dierlijk voedsel eten, of olie, aardgas of steenkool als fossiele overblijfselen van algen en planten uit het verre verleden verbranden. In alle systemen is dus sprake van energieverlies in de vorm van warmte. Door energie te gebruiken degraderen we haar tot een lagere vorm; aan het eind van het proces is er nog steeds dezelfde hoeveelheid energie, maar in een nutteloze vorm. We kunnen energie vrijmaken door een vuurtje te stoken of hout of olie in kachels of turbines te verbranden of door zetmeel in onze lichaamscellen af te breken. Of we kunnen energie halen uit de warmte die de zon uitstraalt. Net zomin als in het geval van materie kunnen we energie zelf maken of vernietigen. Het verschil tussen materie en energie is dat we het eerste kunnen recyclen, het tweede niet. Om energie te recyclen, zouden we haar eerst moeten opwerken vanuit de gedegradeerde vorm, en dat is onmogelijk. Materie kan worden gerecycled terwijl energie altijd de lineaire, neerwaartse route volgt van grondstofgebruik naar afvalproductie. Bovendien zijn de stoffen rechts van de verwerkingseenheid doorgaans stabieler dan die aan de linkerkant. Dat heeft te maken met het verlies van warmte, dat op zijn beurt verklaart dat we nieuwe energie toe moeten voegen om deze stabiele verbindingen te recyclen.

De meest algemene wet in de fysica maakt dat duidelijk: waar je ook kijkt in het heelal – naar galactische processen of naar kleinschalige processen binnen of tussen atomen – je ziet altijd een toename van de hoeveelheid verspilde energie: warmte gecombineerd met een afname van materiële organisatie naar wanordelijk afval. Het in stand houden van een georganiseerde structuur, of dat nu afzonderlijke organismen, een sportclub, bestuursorganen of samenlevingen en culturen zijn, maakt duidelijk dat tijdens dit proces energie degradeert en op een bepaald moment ontwijkt als warmte. Aan die wet valt niet te ontkomen: we kunnen alleen hopen dat we onze eigen afvalproductie kunnen afremmen door zuinig om te gaan met grondstoffen. Dat is precies wat er gebeurt in cyclische systemen. Ze reduceren de hoeveelheid gebruikte materie tot een minimum door het inwendig te recyclen. En als er toevallig wat materie als afval afgedankt wordt, uit de cel of uit het lichaam in de vorm van uitwerpselen, kan een deel daarvan nog opgenomen en gebruikt worden door andere organismen – dan spreken we van recycling tussen organismen. Zo is het sinds het ontstaan van het leven gegaan en het blijft zo doorgaan omdat de hulpbronnen op aarde eindig zijn, en hergebruik dus pure noodzaak is.

Ook de hoeveelheid energie is beperkt. Levende systemen moeten vrij snel nadat ze waren ontstaan gebrek hebben gekregen aan bruikbare chemische energie. Gedegradeerde energie kan niet opnieuw worden opgewerkt, en verspilde materie kan niet opnieuw worden gebruikt zonder de energie toe te voegen die verloren ging bij de omzetting van gestructureerde materie in wanordelijk afval. Gelukkig is er voor het leven op aarde een externe energiebron beschikbaar: de dichtstbijzijnde ster, de zon. Miljarden jaren lang heeft de zon ons iedere dag voorzien van reusachtige hoeveelheden nieuwe energie die te gebruiken is om afval om te zetten in een opnieuw bruikbare vorm en die het mogelijk maakt om nieuwe elementen en nieuwe processen in te bouwen in nieuwe chemische ‘machinerie’ die toegevoegd wordt aan de bestaande maar meer energie gebruikt.

Net als planten, dieren, bacteriën en schimmels, bestaan en functioneren ook wij dankzij de gratie van zonne-energie, maar waar krijgt de zon zelf haar energie vandaan? Zo’n zestig jaar geleden ontdekten we dat in het hart van de zon al miljarden jaren dezelfde fusieprocessen plaatsvinden die zich ook voordoen bij de ontploffing van een waterstofbom; de zon is dus te beschouwen als een reusachtige waterstofbom. Het is een fusiebom, omdat van de waterstof die de zon bevat telkens twee atomen fuseren tot één groter chemisch element, helium, dat tot weer andere, nog grotere elementen fuseert. In zekere zin lijkt het heelal een ongelooflijk groot aantal reusachtige waterstofbommen te bevatten: de sterren. Sommige daarvan exploderen met een onvoorstelbare kracht, terwijl andere eenvoudig uitdoven als hun waterstof opraakt. Een deel van de reusachtige hoeveelheid energie die onze zon produceert, bereikt de aarde in de vorm van licht en warmte. Dankzij de fusie van waterstof tot helium heeft de zon onze aarde alle 4,5 miljard jaar van haar bestaan verwarmd, en zij zal dat nog ongeveer eens zoveel jaren blijven doen.

Dit type processen schijnt in het hele ons bekende heelal voor te komen: aanvankelijk was er alleen waterstof, het element waarmee alle andere processen in het heelal zijn begonnen. De geschiedenis van de huidige toestand van het heelal staat geschreven in waterstof. Alle chemische elementen op aarde – waaruit ons lichaam en dat van alle andere organismen en alle niet levende dingen om ons heen bestaan – vormen maar een kleine fractie van alle bestaande waterstof. Ze worden volledig overschaduwd door de reusachtige hoeveelheden waterstof die ons omringen in het heelal. Op deze extreem grote schaal – even groot als de afstand die het licht in ongeveer vijftien miljard jaar aflegt – is zover we kunnen kijken vrijwel alles om ons heen waterstof. Het zonnestelsel, de aarde en wijzelf vormen de grote uitzondering daarin.

Waterstof blijkt ook van doorslaggevend belang voor het leven. Voordat het leven op aarde ontstond, moet er een overvloed aan waterstofmoleculen beschikbaar zijn geweest in het milieu. Het leven is deze moleculen gaan gebruiken vanwege het relatieve gemak waarmee waterstof chemische bindingen kan aangaan en verbreken. Mijn persoonlijke theorie is dat de meeste beschikbare waterstof aanvankelijk gebonden was aan selenium, vervolgens aan zwavel en fosfor en natuurlijk later aan zuurstof. Waterstof en zuurstof vormen samen de verbinding water (H2O), die letterlijk complete oceanen vult. Andere elementen die zich aan waterstof kunnen binden en chemische bindingen ook weer heel gemakkelijk kunnen verbreken, gingen waterstof recyclen. Maar daardoor werden mettertijd onvermijdelijk steeds meer vrije waterstofmoleculen gebonden. Om waterstof van die eerste elementen te krijgen of vrij te maken, gingen daardoor ook andere elementen, die harder aan de waterstofatomen konden trekken en ze dus langer konden vasthouden, aan de levensprocessen deelnemen. Uiteindelijk ging op die manier koolstof een rol spelen in de levensprocessen en aanspraak maken op een deel van de beschikbare waterstof. Tegelijkertijd werd de kans dat de reactieproducten van deze stevig trekkende elementen uiteen vielen kleiner; de elementen die er later bij kwamen trekken zo hard dat ze minder reactief zijn en hun moleculen dus stabieler zijn. De andere kant van de evolutionaire medaille is dat verbindingen die door moderne organismen worden gesynthetiseerd minder reactief zijn dan bij de oudste levensvormen het geval moet zijn geweest. Maar het langer vasthouden van waterstof betekende ook het langer vasthouden van een deel van de bindingsenergie; vooral de koolstofverbindingen specialiseerden zich in het opslaan van energie (denk aan zetmeel in planten of aan oliën en vetten bij dieren).

Maar dat betekende dat planten en dieren ook niet-afbreekbaar biologisch afval produceerden, dat wil zeggen niet-reactieve stabiele verbindingen die andere organismen niet konden afbreken. Ook werden de organismen complexer en gebruikten ze elk een groter aantal van de beschikbare elementen. Meestal bleven ze de eerdere elementen gebruiken in de oude mechanismen die nog altijd functioneerden en gebruikten ze de nieuwe elementen voor hun nieuw ontwikkelde mechanismen. En de complexiteit nam steeds sneller toe, omdat ieder nieuw mechanisme zelf weer moest worden ondersteund door een of meer andere mechanismen en die op hun beurt door wéér andere. De complexere vormen waren groter dan de eenvoudigere, en bevatten daarom meer van de beschikbare waterstof. Gemakkelijk beschikbare waterstof werd schaars.

Naarmate vrije waterstof schaarser werd, moesten de elementen des te harder trekken om hun portie te krijgen. De eerdere elementen konden niet zelf ook harder gaan trekken, omdat hun reactieproducten dan te stabiel zouden zijn, maar ze konden wel worden vervangen door andere elementen met meer trekkracht. Daarom zal selenium vervangen zijn door zwavel, dat vervolgens met behulp van fosfor andere verbindingen vormde. Misschien was zwavel het eerste element dat selenium verving, omdat de chemische eigenschappen van beide op elkaar lijken; zwavel verving het selenium vooral vanwege zijn grotere trekkracht. Vanaf dat moment konden ook de andere eigenschappen van zwavel in het proces een rol gaan spelen. Later – en om dezelfde redenen – werd zwavel vervangen door zuurstof, dat overeenkomstige eigenschappen heeft, maar nog harder aan waterstof trekt dan zwavel. De moleculen die deze elementen vormen zijn steeds minder reactief; ze waren dus stabieler zodat er meer energie nodig was om de bindingen te verbreken in de grote kringloopprocessen van het leven. Als de bindingen intact bleven, was het reactieproduct inactief en dus nutteloos voor de levensprocessen. Die producten werden het chemische afval van het leven. Samengevat kunnen we zeggen dat het leven steeds meer energie nodig had, steeds complexer werd en steeds meer afval produceerde.

In een later stadium ontstonden uit koolzuur en water koolhydraten. Maar in deze eerdere fase schoot het vermogen van het recent geïntroduceerde element koolstof om elektronen aan te trekken tekort om voldoende waterstof rechtstreeks uit het milieu te halen. Aan de bestaande processen werd een ander proces toegevoegd, dat plaatsvond in speciale structuren in de celmembranen, namelijk de splitsing van waterstofsulfide (H2S) en vervolgens water (H2O) onder invloed van de energie uit het zonlicht. Vanaf dat moment werd de waterstof betrokken uit een onuitputtelijke bron – water – met behulp van een even onuitputtelijke energiebron – zonlicht. Dit proces leverde de benodigde waterstof op zonder de voorraad waterstof die van nature in het milieu aanwezig was uit te putten. Het directe gevolg daarvan was dat in de oceanen zuurstof als afvalproduct vrijkwam en als gas ontweek naar de atmosfeer. Met de uit water afkomstige waterstof en met behulp van een biologisch mechanisme dat gebruik maakte van de onuitputtelijke bron van zonne-energie, konden de allereerste structuren en processen nu suikers vormen, een speciaal soort chemische verbindingen om energie op te slaan. De waterstof die bij de afbraak van deze suikers vrijkwam vormde met de zuurstof opnieuw water. Tijdens deze reactie kwam ook de energie weer vrij die aanvankelijk afkomstig was van de zon en gebruikt werd bij de splitsing van water, zodat die nu beschikbaar kwam voor andere reacties. De suikers ontwikkelden zich dus tot tijdelijke ‘opslagplaatsen’ voor zonne-energie. Deze energie kon worden vrijgemaakt in perioden van energieschaarste, bijvoorbeeld ’s nachts, als er geen zonne-energie beschikbaar was. Die eerste suikers waren echter nog niet-reactief als gevolg van de zeer grote bindingscapaciteit van koolstof, en werden daarom als nutteloos afval in het milieu geloosd. Pas later ontwikkelde zich een aantal geschikte enzymen om suikers af te breken (enzymen zijn moleculen die specifiek bepaalde chemische reacties mogelijk maken of versnellen).

Tijdens het hele proces bleven reductiereacties – de binding met waterstof of, exacter gezegd, de binding met de componenten daarvan (protonen en elektronen) – een essentiële rol spelen in de cellen. De reductie bestond uit het binden van elementen en chemische verbindingen aan waterstof, uiteindelijk met behulp van zonne-energie. Gedurende de hele geschiedenis van het leven werden de oudste levensprocessen die afhankelijk waren van reductie dus in stand gehouden met behulp van zonne-energie. Dat was mogelijk omdat er voldoende waterstof beschikbaar was in het water binnen de cel, ook al was geleidelijk de voorraad waterstof in het milieu buiten deze cellen afgenomen.

In zekere zin zijn planten, en schimmels en dieren aan de andere kant, complementaire levensvormen: planten nemen voedsel op in de vorm van kooldioxide uit de lucht en water uit de bodem en brengen hun afvalgas, zuurstof, terug in de lucht. Uit de opgenomen kooldioxide en water maken planten koolhydraten – bijvoorbeeld zetmeel in tarwe, rijst en aardappelen – als chemische energie die ze opslaan in hun cellen. Maar schimmels en dieren, inclusief jij en ik, nemen die plantaardige koolhydraten op als we ze eten en verteren: verbranden. Daarvoor moeten ze de zuurstof opnemen die de planten afgeven; de bij de verbranding gevormde kooldioxide komt vrij als afval. De gasvormige zuurstof is eigenlijk een wezenlijk onderdeel van het ‘voedsel’ van dieren. Dus wij eten het zetmeel van planten (rechtstreeks, zoals in het geval van aardappelen en rijst, of in bewerkte vorm, zoals in brood en pasta), ademen zuurstof in, nemen water op door koffie, frisdrank of bier te drinken, en scheiden kooldioxide en water uit als afvalproducten. Intussen geven we lichaamswarmte af die vrijkomt bij alle chemische reacties die in onze cellen plaatsgevonden hebben. Deze warmte is de energie die vrijkomt als we de chemische stoffen van planten afbreken, en de waterstof uit de koolhydraten verbinden met de zuurstof die de planten eerder uitscheidden. De planten haalden deze energie uit het zonlicht en sloegen het als zetmeel op in hun cellen; dat zetmeel is het voornaamste bestanddeel van bijvoorbeeld brood en pasta. En voordat we deze energie weer afgeven, gebruiken we haar om de lopen en te praten, ons lichaam in stand te houden of om kinderen te baren en op te voeden.

Natuurlijk is dit niet het eind van dit fascinerende verhaal. Biologie houdt meer in. Zoals ik hierboven heb gezegd produceren dierlijke cellen kooldioxide als afvalproduct van de afbraak van suikers, die ze verbranden met behulp van zuurstof. Dat komt overeen met wat in onze auto’s gebeurt. Maar die gebruiken benzine in plaats van suikers en die benzine is lang geleden – tientallen miljoenen jaren geleden – gevormd uit diezelfde suikers. Net als de algen en planten van tegenwoordig, hadden die plantaardige cellen uit het verleden kooldioxide nodig om suikers te synthetiseren, en daarbij produceerden ze zuurstof. In dat opzicht vulden deze primitieve dieren en planten elkaar perfect aan. Samengevat: zowel kooldioxide als zuurstof vormden afvalproducten, maar waren beide ook nodig als chemische hulpbron. En waterstof, heen en weer pendelend tussen deze twee chemische stoffen, vormde de grote intermediair. Over recycling in de natuur gesproken!

Primitieve plantaardige en dierlijke levensvormen werden wederzijds afhankelijk doordat ze via hun afval elkaar van voedsel voorzagen en beschermden tegen de dodelijke ophoping van hun afvalgassen. Ze recycleden dus de zuurstof en kooldioxide, die vanaf dat moment in de atmosfeer en de oceanen voorkwamen als afvalproduct én hulpbron. Deze recyclingprocessen vormen zeer grote kringlopen, die overal op aarde waar leven voorkomt – in de hele biosfeer – aanwezig zijn, vandaar de benaming biosferische nutriëntencycli. Het zal duidelijk zijn dat er meer dan deze twee nutriëntenkringlopen bestaan. Andere belangrijke cycli zijn de stikstofkringloop, de zwavelkringloop, de fosforkringloop, de ijzerkringloop en de waterkringloop. In alle evolutiestadia en op alle niveaus werd recycling de basis van het leven.

Planten en dieren vullen elkaar perfect aan, omdat ze elkaars afval als voedsel gebruiken. Hun materie circuleert van planten naar dieren en weer terug naar planten, en wordt dus voortdurend opnieuw langdurig gerecycled in de min of meer gesloten nutriëntenkringloop die planten en dieren vormen. Dat is miljoenen jaren lang zo gegaan. De kooldioxide in je suiker is door de maag en het lichaam van miljarden eerdere dieren en planten gegaan: de chemische reïncarnatie van het leven.

Omdat deze kringloop min of meer gesloten is, betekent dit dat er in principe nauwelijks materie verspild wordt of verloren gaat. Wat er verloren gaat, vormt uiteindelijk dikke geologische lagen, pakketten kalksteen, olie, gas en steenkool. Wat er wél voortdurend en onherroepelijk verloren gaat, in de enkele stappen van planten naar grazende dieren en van hen naar hun predatoren en parasieten en uiteindelijk naar de bacteriën en schimmels die de afbraak verzorgen, is energie. Planten krijgen de energie die ze nodig hebben van de zon en dragen die over aan dieren, schimmels en bacteriën die haar uiteindelijk afgeven aan de lucht in de vorm van warmte – nutteloze, verbruikte energie. Energie kan niet eeuwig gerecycled worden; zoals gezegd degradeert zij gaandeweg en gaat verloren in de grote stofkringlopen van het leven. Alleen materie circuleert in deze kringlopen; energie vormt de motor erachter door te degraderen tot nutteloze warmte.

De grote koolstofkringloop in de biosfeer is niet echt volmaakt; er lekt altijd een deel van de materie weg naar het milieu en dat deel bevat nog steeds energie. Sommige planten en dieren worden bijvoorbeeld niet gegeten of vergaan niet volledig; in plaats daarvan worden ze geconserveerd in de vorm van veen, of fossiliseren ze in zand dat ze bedekt. Hun materiële afval wordt dus niet gerecycled maar hoopt zich op, wat resulteert in de dikke, continent omspannende veenlagen onder de permafrost van Canada en Siberië of in uitgestrekte ondergrondse steenkoollagen, olie- en gasvelden.

De olie of benzine waar auto’s op rijden is niets anders dan fossiele materie waaruit we de energie halen om ons te verplaatsen. Maar niet alle fossiele materiaal is bruikbaar als energiebron of mineralen voor planten en dieren. Het grootste deel van de olie en het gas die zich diep in de aarde bevinden is niet bruikbaar als brandstof, tenzij zich zeer speciale geologische omstandigheden en processen voordoen. Olie kan ook opgesloten zitten in asfaltmeren waarin grote zoogdieren uit het verleden, zoals mammoeten en sabeltandtijgers, gevangen raakten. Veen, steenkool, olie en gas kunnen niet door planten en dieren worden opgenomen: ze kunnen worden afgebroken door schimmels waarbij kooldioxide ontstaat, of door bacteriën die ze omzetten in een ander gasvormig afvalproduct, methaangas. Uiteindelijk reageert methaan met zuurstof in de atmosfeer tot kooldioxide en water, die weer opgenomen kunnen door planten. Ook schelpen en botten die zich ophopen tot reusachtige lagen kalk en kalksteen, zijn onbruikbaar als energiebron. De minerale calcium in kalk en anorganische kalksteen is niet goed opneembaar voor organismen; het duurt – vaak duizenden – jaren voordat plantaardige en dierlijke resten in de bovenste bodemlaag voldoende verteerd zijn om tot voedsel te kunnen dienen voor planten.

Wij kunnen maar een klein deel van de fossiele organische afvalproducten winnen en verbranden om energie te produceren. Bij de verbranding komen de kooldioxide en waterdamp die daarbij ontstaan vrij; ze fungeren als zogeheten broeikasgassen en warmen de lucht op. Methaan, een gas dat onder invloed van bacteriën geproduceerd wordt door runderen en vrijkomt uit veen, is ook een broeikasgas. Broeikasgassen hebben allemaal hetzelfde effect op het energiebudget van de atmosfeer: ze warmen deze laatste op. Dat is als volgt te verklaren: de betrekkelijk hoogenergetische zonnestraling verliest een deel van haar energie door de bodem en het oceaanwater van de aarde op te warmen, maar een ander deel kaatst terug naar de ruimte. Het deel van de straling dat de bodem en het water heeft opgewarmd, verlaat de aarde als laagenergetische, infrarode straling. Die kan worden geabsorbeerd door de moleculen van de broeikasgassen, die daardoor energierijker, m.a.w. warmer worden. Al die afzonderlijke, energierijke moleculen samen vormen een warmere atmosfeer. Deze warmere atmosfeer warmt op zijn beurt het landoppervlak en de oceanen op. Dit proces als geheel staat bekend als de opwarming van het klimaat.

De koolstofverbindingen die niet meteen worden verbrand, maar eerst worden gescheiden van het fossiele materiaal, worden in de industrie gebruikt voor de productie van onder andere nylon, plastics, kunstmest, bestrijdingsmiddelen, geneesmiddelen, asfalt: allemaal onmisbare producten voor onze moderne maatschappij. Maar de meeste van die producten zijn niet of nauwelijks afbreekbaar door biologische organismen. Voor veel plastics waarvan bekend is of beweerd wordt dat ze afbreekbaar zijn, geldt dat maar tot op zekere hoogte; de kleine deeltjes blijven in grote, onzichtbare hoeveelheden in het milieu voorkomen en verstikken de micro-organismen. Ze blijven als onverteerbaar menselijk afval bestaan.

Omdat wij fossiel, natuurlijk afval omzetten in modern menselijk afval, hoopt ons individuele en gemeenschappelijke afval zich geleidelijk op, in de vorm van bodem- en waterverontreiniging en als broeikasgas in de lucht. Dat is een gevolg van de toename van de wereldbevolking en de voortschrijdende ontwikkeling van de technologie waarmee we onze levenskwaliteit verhogen. Bovendien zijn de producten die wij maken niet bedoeld om te worden gerecycled, maar om te blijven functioneren. Wij maken geen trap om door natuurlijke processen of door onszelf gerecycled te kunnen worden. Hij is bedoeld om zo lang mogelijk te gebruiken. De problemen die al dat niet-afbreekbaar afval veroorzaakt zullen min of meer tegelijkertijd hun hoogtepunt bereiken, omdat de meeste van die afvalproducten het resultaat zijn van het gebruik van fossiele brandstoffen. En de piek zal ongeveer samenvallen met andere problemen die het gevolg zijn van het teveel aan mensen op aarde.

Hoe gaan we dat oplossen? Misschien vinden we een andere energiebron, maar als we niet tegelijkertijd een nieuwe voorraad grondstoffen ontdekken, is dat geen oplossing. En uitsluitend het reduceren van de hoeveelheid kooldioxide die als menselijk afval vrijkomt in de atmosfeer zal ons ook niet redden. Slinkende energievoorraden en toenemende emissie van kooldioxide zijn bijverschijnselen van de groei van de wereldbevolking.

In plaats van ons kortzichtig te concentreren op het vinden van nieuwe energiebronnen en het reduceren van de kooldioxide-emissies, zouden we twee belangrijke stappen moeten zetten. De ene is het verminderen van productie, zowel onze eigen reproductie – dat wil zeggen het aantal mensen – als de consumptie en de industriële en huishoudelijke productie, de gemiddelde hoeveelheid producten en afval die door en voor ons wordt geproduceerd. Productie is de voornaamste oorzaak van beide bovenstaande problemen. De twee componenten ervan veroorzaken de uitputting van grondstoffen en de ophoping van afval; het zijn processen waarvan we de omvang zelf enigszins kunnen beïnvloeden en die uiteindelijk de oplossing zouden kunnen brengen waar we naar zoeken. De tweede essentiële stap naar een oplossing voor de wereldwijde rampen die de mensheid en de overige natuur te wachten staan, is het vervangen van onze lineaire, uitputtende manier van grondstoffengebruik en afvalproductie door een rigoureus doorgevoerd kringloopsysteem waarbij we alle materie die we nodig hebben recyclen. Er is geen alternatief.