Summary

Dit document behandelt verschillende aspecten van duurzaamheid en globale uitdagingen, met onderwerpen zoals klimaatverandering, biodiversiteit, demografie, energie en voedselzekerheid. Het beschrijft de complexe relatie tussen menselijke activiteiten en de impact op de planeet.

Full Transcript

Ingenieur & Duurzaamheid Globale Uitdagingen 0 Introductie.......................................................................................................................................................... 4 0.1 du...

Ingenieur & Duurzaamheid Globale Uitdagingen 0 Introductie.......................................................................................................................................................... 4 0.1 duurzaamheid........................................................................................................................................... 4 1 Klimaat............................................................................................................................................................... 7 1.1 inleiding.................................................................................................................................................... 7 1.2 klimaattrends en oorzaken....................................................................................................................... 8 1.3 klimaatdoelen en -trajecten.................................................................................................................... 12 1.4 klimaatmitigatie...................................................................................................................................... 16 1.5 Wat kunnen we verwachten van de toekomst?...................................................................................... 17 2 Biodiversiteit.................................................................................................................................................... 23 2.1 Inleiding.................................................................................................................................................. 23 2.2 Wat is biodiversiteit en waar komt het vandaan?.................................................................................... 23 2.3 Biodiversiteit en de mens....................................................................................................................... 24 2.4 Belang van biodiversiteit......................................................................................................................... 27 2.5 Kwade kwintet........................................................................................................................................ 29 2.6 Behoud en herstel................................................................................................................................... 32 3 Demografie...................................................................................................................................................... 35 3.1 Inleiding.................................................................................................................................................. 35 3.2 Sterftegeschiedenis................................................................................................................................ 35 3.3 Geschiedenis van vruchtbaarheid.......................................................................................................... 39 3.4 Toekomstperspectieven......................................................................................................................... 40 4 Energie............................................................................................................................................................. 43 4.1 Inleiding.................................................................................................................................................. 43 4.2 Energiebronnen...................................................................................................................................... 43 4.3 Energienetwerken................................................................................................................................... 46 4.4 Energieverbruik....................................................................................................................................... 47 4.5 Energieopslag......................................................................................................................................... 49 4.6 Energiebeleid en -markten...................................................................................................................... 49 5 grondstoffen en circulaire economie............................................................................................................... 51 5.1 Inleiding.................................................................................................................................................. 51 5.2 Vraag naar materiaal............................................................................................................................... 51 5.3 Materiële schaarste................................................................................................................................ 54 5.4 Afval....................................................................................................................................................... 57 5.5 Impact gedurende de gehele levenscyclus van het materiaal................................................................ 60 5.6 Circulaire economie............................................................................................................................... 63 6 Voedselzekerheid............................................................................................................................................. 67 1 6.1 Inleiding.................................................................................................................................................. 67 6.2 Belangrijkste uitdagingen voor voedselzekerheid................................................................................... 68 6.3 Milieu-impact van landbouw.................................................................................................................. 73 6.4 Naar duurzame voedselproductiesystemen.......................................................................................... 76 6.5 Duurzame voedselproductie.................................................................................................................. 78 6.6 Het grotere plaatje.................................................................................................................................. 79 7 Migratie............................................................................................................................................................ 81 7.1 Concepten, maten en getallen............................................................................................................... 81 7.2 Grote migratiestromen in de geschiedenis............................................................................................. 82 7.3 Het verklaren van vluchtelingenstromen................................................................................................ 83 7.4 Migratiebeleid........................................................................................................................................ 86 7.5 Maatschappelijke gevolgen van migratie................................................................................................ 87 7.6 De migration hump theorie..................................................................................................................... 88 8 Gebouwen....................................................................................................................................................... 89 8.1 Milieueffecten van de bouw................................................................................................................... 89 8.2 Casestudie: woningvoorraad België....................................................................................................... 91 8.3 Duurzaam bouwen................................................................................................................................. 92 9 Mobiliteit.......................................................................................................................................................... 95 9.1 Inleiding.................................................................................................................................................. 95 9.2 Huidige acties........................................................................................................................................ 95 9.3 Structurele oplossingen......................................................................................................................... 98 9.4 De rol van technologie.......................................................................................................................... 100 10 Economie voor duurzaamheid.................................................................................................................. 101 10.1 Milieudruk en economische trends...................................................................................................... 101 10.2 Duurzame ontwikkeling........................................................................................................................ 105 10.3 Systeemfouten op milieugebied en markteconomieën........................................................................ 106 10.4 Milieubeleid.......................................................................................................................................... 108 11 Sociale en economische ongelijkheid...................................................................................................... 113 11.1 Inleiding................................................................................................................................................ 113 11.2 Trends in ongelijkheid, rijkdom en armoede......................................................................................... 113 11.3 Drijfveren van ongelijkheid................................................................................................................... 114 11.4 Armoede en ongelijkheid als duurzaamheidsuitdaging........................................................................ 116 11.5 Beleidsreacties.................................................................................................................................... 117 12 Menselijk gedrag....................................................................................................................................... 119 12.1 Conditioneren vs. motiveren................................................................................................................ 119 12.2 Sociale dilemma’s................................................................................................................................ 120 12.3 Individuele verschillen.......................................................................................................................... 121 12.4 Doordacht of automatisch................................................................................................................... 122 2 12.5 Systeem van belanghebbenden........................................................................................................... 123 12.6 Vooroordelen........................................................................................................................................ 124 13 Mondiaal bestuur...................................................................................................................................... 127 13.1 Jurisdictie.............................................................................................................................................. 127 13.2 Wetgeving en wetenschap.................................................................................................................... 128 13.3 Milieurechtvaardigheid......................................................................................................................... 129 13.4 Multilaterale onderhandelingen............................................................................................................ 130 3 0 INTRODUCTIE 0.1 DUURZAAMHEID Duurzame ontwikkeling Ontwikkeling die voorziet in de behoeften van het heden zonder het vermogen van toekomstige generaties om in hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen Het Brundtland-rapport (1987) het rapport benadrukt het belang van onderlinge verbanden tussen de 3 dimensies van duurzame ontwikkeling: sociale rechtvaardigheid economische groei milieuproblemen 3P-model (1994 door John Elkington) Weergave dat duurzame ontwikkeling alleen bereikt wordt als er rekening wordt gehouden met 3 elementen: People Plant Profit Eerste model: model geeft zeer veel aandacht aan de 3 dimensies afzonderlijk Verfijnd model: geeft weer hoe het echt is: de economie maakt deel uit van de maatschappij, deze maakt dan weer deel uit van onze planeet 4 Donutmodel (2012 door Kate Raworth) twee concentrische ringen: Sociaal fundament: zorgt ervoor dat niemand iets tekort komt in de eerste levensbehoeften bestaat uit twaalf internationaal overeengekomen minimumnormen Ecologisch plafond: zodat de mensheid de planetaire grenzen niet overschrijdt bestaat uit negen grenzen waarbuiten onaanvaardbare milieuaantastingen en potentiële omslagpunten in aardsystemen liggen Tussen deze twee cirkels ligt een sociaal rechtvaardige en ecologisch veilige ruimte, hierin kan de mensheid gerust gedijen Duurzame ontwikkelingsdoelen (2015) Sustainable Development Goals (SDG’s) Agenda voor duurzame ontwikkeling ondertekend door alle lidstaten van de VN De SDG’s kunnen in verband gebracht worden met het 3P-model a.d.h.v de SDG-trouwtaart ➔ De 17 SDG’s zijn geïntegreerd met elkaar 5 6 1 KLIMAAT 1.1 INLEIDING 1.1.1 KLIMAATUITDAGINGEN Het Holoceen Geologisch tijdvak van 9000 jaar voor Christus tot heden Gekenmerkt door een zeer stabiel klimaat ➔ Agriculturele ontwikkelingen ➔ Beter behoud van populatie 20 000 jaar geleden: lage temperaturen op aarde (ijstijd) en temperatuur begon te stijgen 9000 jaar voor Christus: zeer stabiele klimaatperiode 18e eeuw: klimaatstijging De Industriële revolutie Overgang van handmatige naar machinaal vergaarde goederen m.b.v. fossiele brandstoffen ➔ Welvaart ➔ Opwarming van de aarde (intussen met 1,2 °C) Fossiele brandstoffen: Zeedieren sterven en worden samengeperst tot olie Vegetatie sterft af en wordt samengeperst tot steenkool De impact van de industriële revolutie op drie systemen: Fysieke systemen: gletsjers, sneeuw, ijs en permafrost smelten o zeeniveau stijgt o kusterosie Biologische systemen: landelijke en mariene ecosystemen o Bosbranden o mariene ecosystemen worden bedreigd 7 Menselijke en beheerde systemen: voedselproductie en economische systemen o extreme gebeurtenissen bedreigen de welvaart Twee grote uitdagingen klimaatmitigatie: verandering van het klimaat stoppen door broeikasgassen in de atmosfeer te verminderen  gebruik van fossiele brandstoffen verminderen  putten die de brandstoffen vergaren verbeteren klimaatadaptatie: de samenleving moet zich aanpassen aan een veranderend klimaat 1.2 KLIMAATTRENDS EN OORZAKEN 1.2.1 OORZAKEN VAN KLIMAATVERANDERING de positie van de aarde Tijdens de geschiedenis van de aarde waren er periodes wanneer het erg koud was en de aarde bedekt was met ijs (glacialen) Er waren ook periodes dat de temperatuur hoger was en het ijs smolt (interglacialen). Deze temperatuurschommelingen werden veroorzaakt door de aarde en de zon: Excentriciteit: de baan van de aarde rond de zon is soms cirkelvormig, maar ook soms ellipsvormig Precessie: beweging van de as die loopt van de zuidpool naar de noordpool Obliquiteit: de as van de aarde (loopt van de zuidpool naar de noordpool) is gekanteld t.o.v. het vlak van de beweging van de aarde rond de zon Deze kanteling varieert met de tijd ➔ hoe meer de as gekanteld is, hoe groter het verschil tussen zomer en winter 8 Albedo feedback mechanisme Terugkoppelingsmechanismen dat gebruikt maakt van het Albedo effect = lichtweerkaatsingsvermogen van een object IJs weerkaatst veel zonlicht omdat het zeer wit is MAAR minder ijs zorgt ervoor dat er minder zonlicht weer naar de atmosfeer weerkaatst wordt ➔ de aarde warmt nog meer op: initiële verandering wordt nog meer versterkt natuurlijk fenomenen platentektoniek: delen van de aardkorst verschuiven t.o.v. elkaar dit zorgt voor het ontstaan en verdwijnen van continenten ➔ veel land op de poolgebieden zorgt voor een gemakkelijke vorming van ijskappen ➔ beweging zorgt voor aardbevingen en het vrijkomen van gassen in de atmosfeer vulkaanuitbarstingen: de inhoud van de magmakamer van een vulkaan wordt naar buiten gebracht ➔ gassen en deeltjes komen vrij in de atmosfeer en weerkaatsen het zonlicht ➔ na een vulkaanuitbarsting is het kouder op aarde zonnestraling: de zon is soms meer actief dan anders ➔ als ze meer actief is zendt ze meer straling uit en wordt het terugkoppelingsmechanisme versterkt door de mens veroorzaakte klimaatverandering Door industriële activiteiten en het verbranden van fossiele brandstoffen worden broeikasgassen uitgestoten in de atmosfeer ➔ opwarming van de aarde ➔ versterking van het terugkoppelingsmechanisme 1.2.2 CO2-NIVEAUS CO2-niveau in het verleden vs. nu Informatie uit ingekapselde luchtbellen in de ijskappen van Antarctica: Glaciale periodes gaan gepaard met een lage CO2 concentratie Interglaciale periodes gaan gepaard met een hoge CO2 concentratie sinds 300 000 jaar geleden (ontstaan homo sapiens) ligt de concentratie tussen 180-280 volumedelen per miljoen nu is de gemiddelde concentratie rond de 400 volumedelen per miljoen ➔ hoge CO2 waarden zijn de belangrijkste oorzaak van de opwarming van de aarde sinds de industrialisatie 9 1.2.3 DOOR DE MENS VEROORZAAKTE KLIMAATVERANDERING 5 bewijzen dat de broeikasgassen die door de mens worden uitgestoten de oorzaak zijn: Land en oceaan als opslagtank voor koolstof verbranding van brandstoffen en de cementindustrie stoten veel meer kooldioxide uit dan veranderingen in het landgebruik (albedo) ecosysteemdienst: het grootste deel van de uitstoot wordt opgevangen door de oceaan en het land isotopenverhouding C13: één op de honderd koolstofatomen van de atmosfeer zwaarder dan andere koolstofatomen (+1 neuron) C12: normale koolstof in de atmosfeer planten hebben een voorkeur voor de lichtere isotopen ➔ lagere isotopenverhouding dan de atmosfeer: bevat meer C12 dan C13 fossiele brandstoffen die van planten afkomstig zijn bevatten ongeveer dezelfde verhouding Wanneer CO2 uit deze fossiele brandstoffen weer vrij komen in de atmosfeer neemt de isotopenverhouding in de atmosfeer af Fysische mechanisme van opwarming De zon zendt straling uit die gedeeltelijk wordt teruggekaatst naar de ruimte De aarde en atmosfeer zenden infrarode straling uit Deze straling wordt geabsorbeerd door gassen in de atmosfeer en gedeeltelijk door wolken Hierna worden ze weer uitgezonden naar het aardoppervlak ➔ infrarode straling kan niet ontsnappen naar de ruimte en zorgt voor een opwarming 10 Klimaatmodellen Model dat klimatologische veranderingen weergeeft waarbij forcerende factoren geïsoleerd toegepast worden Verandering van de mondiale oppervlaktetemperatuur sinds 1850 m.b.v. klimaatmodellen: Opwarming door broeikasgassen zijn in het model groter dan in werkelijkheid  deel van die opwarming wordt gecompenseerd door aerosolen aerosolen zorgen voor een afkoeling van de oppervlakte = kleine deeltjes die vrijkomen in de atmosfeer bij het verbranden van fossiele brandstoffen deze deeltjes reflecteren zonnestraling natuurlijke oorzaken zorgen nauwelijks voor verandering 1.2.4 STRALINGSFORCERING Energiebalans van het aardsysteem Het aardsysteem wisselt energie uit met de ruimte d.m.v. straling Dit is infrarode straling uitgezonden door het aardsysteem en zonnestraling uitgezonden door de zon Deze stralingen worden: Geabsorbeerd in de atmosfeer Geabsorbeerd aan het oppervlak Gereflecteerd door het oppervlak Gereflecteerd door de wolken, aerosolen en gassen compensatie van de netto zonnestraling: de binnengekomen zonnestraling wordt volledig gecompenseerd door de uitgezonden infrarood straling ➔ Systeem is in evenwicht stralingsforcering: de balans wordt verstoord door een verdubbeling van CO2 er komt meer straling binnen dan dat eruit gaat ➔ opwarming 11 Stralingsforcering door verschillende broeikasgassen en aerosolen een toename van CO2 in de atmosfeer zorgt ervoor dat straling minder gemakkelijk kan ontsnappen ➔ positieve stralingsforcering een toename van methaan, ozon, gehalogeneerde gassen en lachgas dragen ook bij aan een toename van de stralingsforcering De hoeveelheid aerosolen in de atmosfeer neemt toe door de verbranding van fossiele brandstoffen Aerosolen reflecteren zonnestraling ➔ negatieve stralingsforcering Langetermijntrends en de natuurlijke variaties in stralingsforcering Stralingsforcering zorgt ervoor dat verschillende krachten die een impact hebben op de klimaatverandering vergeleken kunnen worden met elkaar Vulkanen o Grote negatieve stralingsforcering op korte termijn Albedo o Kleine negatieve stralingsforcering op lange termijn Sneeuwvervuiling o Kleine positieve stralingsforcering op lange termijn Condenssporen en luchtvaart veroorzaakte cirrus o Grote negatieve stralingsforcering 1.3 KLIMAATDOELEN EN -TRAJECTEN 1.3.1 INTERNATIONALE OVEREENKOMSTEN het akkoord van Parijs (2015) het doel is om de concentraties broeikasgassen te stabiliseren op een niveau dat gevaarlijke antropogene verstoring van het klimaat voorkomt opwarming beperken tot max. 1,5 °C Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Publiceren om de zeven jaar evaluatierapporten die de wetenschappelijke basis vormen voor beleidsbeslissingen = verwerking van publicaties van wetenschappelijke onderzoeken door de hele klimaatgemeenschap wereldwijd 12 Burning ember diagrammen Geven weer hoe hoog het risico is dat een bepaalde bezorgdheid negatief beïnvloedt wordt door een temperatuurstijging Vijf redenen voor bezorgdheid: systemen met een beperkt geografisch bereik: koraalriffen, arctische en inheemse volkeren, berggletsjers en hotspots van de biodiversiteit extreme weersomstandigheden: hittegolven, zware regens, droogtes, bosbranden en overstromingen gevolgen die bepaalde groepen onevenredig treffen: effecten die het zwaarst doorwegen in ontwikkelingslanden en de armen wereldwijde monetaire schade: afbraak op wereldschaal, verlies van ecosystemen, biodiversiteit op wereldschaal veranderingen in het systeem: grote, abrupte en onomkeerbare veranderingen Verschillende systemen: CONCLUSIE: aanpassing wordt uitdagender bij een stijging van 2° i.p.v. 1° Door onder het doel van 1,5°C te blijven kunnen de ergste gevolgen voor het klimaatsysteem en de samenleving voorkomen worden 1.3.2 KOOLSTOFBUDGET Het koolstofbudget Hoeveelheid koolstof die gedurende een bepaalde periode kan worden uitgestoten voordat een bepaalde temperatuurdoelstelling wordt bereikt (aangenomen dat elke ton CO2 over deze periode dezelfde temperatuurstijging veroorzaakt) Totale koolstofbudget: alle uitstoot sinds de industrialisatie tot nu Resterende koolstofbudget: de hoeveelheid die nog kan worden vrijgemaakt 13 De temperatuurstijging ongeveer lineair evenredig is t.o.v. de hoeveelheid uitgestoten CO2 Het effect van andere broeikasgassen Aardopwarmingsvermogen: het effect van andere gassen wordt omgerekend naar het effect van kooldioxide en de stralingsforcering wordt geïntegreerd over een bepaalde periode van een massa-emissie-eenheid CONCLUSIE: andere broeikasgassen zijn veel krachtiger dan CO2 1.3.3 EMISSIEROUTES Verschillende paden voor emissiereductie trajecten die in het begin een sterke emissiereductie hebben en later een soort lagere reductie trajecten die even wachten met de reductie maar dan een zeer sterke (bijna onrealistische) reductie hebben 14 drie technieken om CO2 uitstoot te verminderen: afstappen van fossiele brandstoffen veranderen van landbeheer (AFOLU) bio-energie met koolstofafvang en -opslag (BECCS) = biomassa gebruiken om CO2 uit de atmosfeer te halen ➔ concurrentie voor land voor voedsel Emission Gap Report Geeft de kloof aan tussen de beloofde emissiereductie van een land en de reductie die werkelijk nodig is om de temperatuurdoelstelling te behalen Gap report van 2021: CONCLUSIE: Het huidige beleid werkt MAAR er is nog steeds een kloof van 11-13 gigaton CO2 15 1.4 KLIMAATMITIGATIE 1.4.1 COLLECTIEVE EN INDIVIDUELE ACTIE Drawdown project Schat klimaatoplossingen per sector om drawdown te bereiken = Het punt in de toekomst waarop de niveaus van broeikasgassen in de atmosfeer niet langer stijgen maar gestaag beginnen te dalen Drawdown zet oplossingen op een rij op basis van affectiviteit, geschat voor een bepaalde tijdshorizon hoeveel van de uitstoot wordt gereduceerd of vastgelegd Top tien van oplossingen: CONCLUSIE: Er zijn transformaties nodig van alle sectoren om de planeet leefbaar te houden 1.4.2 INDIVIDUELE ACTIE democratisch recht Jezelf informeren over wat politieke partijen willen doen om de klimaatcrisis te bestrijden Politieke druk uitoefenen door mee te lopen in marsen voor het klimaat Ecologische voetafdruk verkleinen Je voetafdruk bijhouden en kijken waar je kan verminderen: energieverbruik veranderen en verminderen huis isoleren mobiliteit aanpassen door te fietsen of het openbaar vervoer te gebruiken minder vliegen (vliegen zorgt voor condenssporen -> stralingsforcering) minder dierlijk voedsel consumeren (hoge koolstofvoetafdruk) 16 Planeetvriendelijk beleggen Niet investeren in fondsen die investeren in fossiele brandstoffen Ondersteunen van de opschaling van de transitie Anderen motiveren om ook een ecologische voetafdruk te verminderen Je aansluiten bij bewegingen voor klimaatactivisme Praten over je verandering 1.5 WAT KUNNEN WE VERWACHTEN VAN DE TOEKOMST? 1.5.1 KLIMAATSCENARIO’S De representatieve concentratiepaden (RCP’s) Voorspelt klimaatscenario’s o.b.v. de broeikasgasconcentraties in de atmosfeer in de toekomst gelabeld o.b.v. hun stralingsforcering bij een RCP van 1.9 kunnen we ervanuit gaan dat de temperatuurdoelstelling van Parijs behaald wordt bij een RCP van 2.6 hebben we ook een goede kans om de doelstelling te behalen bij andere RCP’s zal het akkoord van Parijs niet behaald worden 17 Niveaus van opwarming Intensiteit van de opwarming: Het land warmt meer op dan het mondiale opwarmingsniveau De oceaan warmt dan weer minder op (heeft een grotere warmtecapaciteit, dus het kost meer energie om op te warmen) ➔ Groter bij grotere stijging van temperatuur Verandering in neerslag: Neemt toe in tropische gebieden en poolgebieden In subtropische gebieden zal de neerslag afnemen ➔ neemt toe als de opwarming van de aarde toeneemt 18 Extreme neerslag: Zal bijna overal toenemen CONCLUSIE: Veranderingen nemen toe naarmate de opwarming toeneemt Ook al verschilt de impact van regio tot regio de totale verandering neemt toe 1.5.2 TOEKOMSTWIEL Het toekomstwiel Directe en indirecte toekomstige gevolgen van bepaalde veranderingen of ontwikkelingen Het midden van het wiel beschrijft de verandering Directe gevolgen die voortvloeien uit die ontwikkeling wordt eromheen geplaatst Indirecte gevolgen van de directe gevolgen worden rond deze eerste gevolgen geplaatst Enzovoorts… 1.5.3 HOOGTEPUNT: ZEESPIEGELSTIJGING Oorzaken van een stijging 1. thermische uitzetting 2. smelten van gletsjers 3. smelten van ijskappen 4. verandering van grondwater 19 Oceaaneigenschappen: oceanen hebben 90% van de overtollige warmte door de klimaatverandering geabsorbeerd ➔ thermische uitzetting smelten van gletsjers: gletsjertongen die we nu in de lager gelegen landschappen zien zullen verdwijnen ➔ dat water komt in de zee terecht poolijskappen smelten: sterke afnames van ijskappen die in de oceaan uitmonden ➔ nog meer water komt in de oceaan terecht Antarctische ijskappen hebben een groter potentieel tot bijdragen aan de zeespiegelstijging (58 m) dan Groenlandse ijskappen (7 m) Antarctische ijskappen kunnen ook gevoelig zijn aan desintegratie (uiteenvallen) waardoor het evolueren van deze smelting onzeker blijft Verband tussen emissie en zeespiegelstijging hoe meer de aarde opwarmt, hoe feller de zeespiegel stijgt er wordt verwacht dat de zeespiegel tegen het einde van de eeuw 25 tot 100 cm zal stijgen 20 Risicogebieden en hun gevolgen burning emberdiagrammen en het aanpassingspotentieel: Voor bepaalde gebieden kan het risico verminderd worden door klimaatmitigatie (aanpassingen) MAAR er is toch nog klimaatverandering nodig Kosten i.v.m. zeespiegelstijging: grote steden liggen dicht bij de kust handel drijven via de oceaan overstromingskosten lopen hier hoog op dichte bevolking 21 22 2 BIODIVERSITEIT 2.1 INLEIDING 2.1.1 BRONNEN Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) Organisatie die de interface tussen wetenschap en beleid over biodiversiteit en ecosysteemdiensten tracht te verbeteren ➔ Beoordelen de kennis over biodiversiteit en ecosysteemdiensten ➔ Vergelijkbaar met IPCC m.b.t. klimaatverandering 2.2 WAT IS BIODIVERSITEIT EN WAAR KOMT HET VANDAAN? 2.2.1 WAT IS BIODIVERSITEIT Biodiversiteit De variabiliteit onder levende organismen uit alle bronnen (terrestrische, mariene en andere aquatische ecosystemen) Dit omvat de diversiteit binnen soorten, tussen soorten en van ecosystemen. Biodiversiteit kan op drie niveaus gemeten worden: Genetische diversiteit: Diversiteit binnen soorten Hoeveelheid natuurlijk voorkomende genetische variatie tussen individuen van dezelfde soort d.w.z. verschil in DNA van individuen Soortendiversiteit: Aantal verschillende soorten op een bepaalde locatie Ecosysteemdiversiteit: Verschil in leefgebieden rond de hele wereld 2.2.2 WAAR KOMT BIODIVERSITEIT VANDAAN? Soortvorming Evolutionaire proces waarbij verschillende populaties van dezelfde soort evolueren tot verschillende soorten Studie van fossielen brengt het verschijnen en uitsterven van verschillende soorten in beeld Aantal soorten begon heel snel toe te nemen aan het begin van het Cambrium  Toename van het zuurstofgehalte in de atmosfeer Belangrijkste drijfveer achter soortvorming is Charles Darwin natuurlijke selectie 23 Uitsterving van soorten Huidige soortenrijkdom is slechts een fractie van het aantal soorten die ooit op aarde geweest zijn Het aantal soorten dat nu nog bestaat is het eindproduct van de historische snelheid van soortvorming en uitsterving Achtergronduitsterving: soorten sterven uit zonder een aanwijsbare reden Massa-uitsterving: uitsterving t.g.v. een grootschalige catastrofe Sinds het begin van het Cambrium: afname in de achtergronduitstervingsratio  Soorten passen zich beter aan aan hun omgeving 5 massa-extincties door : Meteorietinslagen Wereldwijde klimaatveranderingen Terugkerende mariene transgressie Toename van vulkanisme Continentale stijging 2.3 BIODIVERSITEIT EN DE MENS 2.3.1 HISTORISCH UITSTERVEN De overkill-hypothese De menselijke jacht veroorzaakte het uitsterven van de megafauna die tijdens de Pleistoceen op aarde leefden De moderne mens koloniseerde de aarde in 4 golven: 1. Vanuit Afrika naar Zuidoost-Azië en Australië 2. Naar Europa en Centraal-Azië 3. Door Amerika 4. Kolonisatie van meer afgelegen oceanische eilanden: Hawaï, Madagaskar en Nieuw-Zeeland Overal waar homo sapiens kwamen ontstond een uitstervingsgolf onder megafauna Er was een selectieve invloed op dieren met een grotere lichaamsgrootte ➔ Kleine soorten ontsnapten aan de uitstervingsgolf Reactie op mensen vanwege de dieren was eerst zeer naïef ➔ Minder extinctie in Afrika, deze dieren evolueerden mee met de mens en pasten hun gedrag aan 24 2.3.2 RECENT BIODIVERSITEITSVERLIES Zoogdieren kennen het hoogste uitstervingspercentage maar dit ligt nog steeds ver onder de 75% die een massa- extinctie definieert De dodo is een loopvogel die oorspronkelijk op het eiland Mauritius leefde en rond 1660 werd uitgeroeid na kolonisatie van dit eiland Het huidig aantal uitgestorven soorten geeft een onvolledig beeld van het verlies aan biodiversiteit  Veel soorten zijn niet uitgestorven maar wel sterk afgenomen in aantal Living Planet Index (LPI) Toont de evolutie van de gemiddelde populatiegrootte van 21 000 dierenpopulaties over de hele wereld Dramatische afname van de gemiddelde populatiegrootte MAAR deze grafiek wordt sterk beïnvloed door een minderheid van populaties met een zeer sterke afname in aantal Effect op het LPI bij het geleidelijk verwijderen van de ernstigste afnemende populaties: 25 De rode lijst van de IUCN Monitort individuele soorten O.b.v. objectieve criteria worden soorten ingedeeld in klassen van de rode lijst, gaande van de minst zorgwekkende soorten met het laagste risico op uitsterven tot soorten die wereldwijd uitgestorven zijn Soorten die behoren tot de klassen kwetsbaar, bedreigd en ernstig bedreigd krijgen de status “met uitsterven bedreigd” Deze cijfers maken duidelijk dat we de planetaire grens van de integriteit van de biosfeer al hebben overschreden en de veilige werkruimte hebben verlaten ➔ Risico op grootschalige, mogelijk onomkeerbare veranderingen op het milieu 2.3.3 HOE VERLIES AAN BIODIVERSITEIT METEN? Het meten van biodiversiteit is zeer complex Het vereist: Bewijs van een oorzakelijk verband tussen de ingreep en de impact: men moet zeker zijn dat de verandering in biodiversiteit veroorzaakt wordt door menselijke ingreep Afwezigheid van andere verstorende factoren: men moet er zeker van zijn dat enkel de menselijke interventie de biodiversiteit beïnvloed Duidelijkheid over welke elementen van de biodiversiteit in beschouwing genomen worden: Bepalen welke van de verschillende componenten van biodiversiteit gemeten worden Het meten van de verschillende dimensies van biodiversiteit vereist een combinatie van verschillende technieken Informatie wordt georganiseerd volgens de Essentiële Biodiversiteitsvariabelen (EBV): 1. Genetische samenstelling 2. Populaties van soorten 3. Eigenschappen van soorten 4. Samenstelling van gemeenschappen 5. Structuur van ecosystemen 26 Monitoring van soortenpopulatie De rode lijst van de IUCN is het belangrijkste indicatorinstrument voor wereldwijd biodiversiteitsverlies Waarnemingen van experts en burgerwetenschap worden samengebracht in de wereldwijde biodiversiteitsdatabase van GBIF en vervolgens gebruikt om de lijst op te maken en bij te werken Informatie over de status van individuele soorten worden samengebracht in synthese-indices zoals de LPI Midpoint indicatoren Kwantificeren de frequentie en intensiteit van de schadelijke ingrepen Gaan uit van een relatie tussen ingreep en effect Goedkoper en gemakkelijker dan het meten van biodiversiteitseffecten Gevoelig voor bepaalde door de mens veroorzaakte verstoringen Levenscyclusanalyse (LCA) Methode voor het berekenen van de impact van de verandering in landgebruik of van permanent landgebruik door het verlies aan landkwaliteit in de loop van de tijd te meten voor een bepaald gebied Verandering in landgebruik veroorzaakt een sterke afname van de landkwaliteit over een korte periode Permanent landgebruik veroorzaakt een minder sterke afname van de landkwaliteit over een langere periode 2.4 BELANG VAN BIODIVERSITEIT 2.4.1 ECOSYSTEEMDIENSTEN Lege wereldmodel Biodiversiteit is een economisch extern effect Grootste deel van biodiversiteit kon niet verhandeld worden en had geen marktwaarde ➔ Natuurlijke ecosystemen werden gezien als een landreserve Volledige wereldmodel Biodiversiteit wordt erkent als een bron van menselijke welvaart en welzijn ➔ Menselijke samenleving is afhankelijk van de natuur voor ecosysteemdiensten = Goederen en diensten die mensen krijgen van ecosystemen Ecosysteemdienstcascade Toont het geïntegreerde sociaalecologische systeem Het ecosysteem heeft zijn eigen samenstelling, structuur en functies die bepaald worden door zijn biodiversiteit De menselijke samenleving ontvangt ecosysteemdiensten van het ecosysteem, deze dragen bij tot de welvaart en het welzijn Mensen zullen ecosysteemdiensten beheren om de stroom van diensten te maximaliseren 27 CICES onderscheidt drie categorieën van ecosysteemdiensten: Voorzieningsdiensten: materiële stromen (landbouwgewassen, hout, biomassa) Regulerende diensten: zorgen voor milieubescherming (erosiebestrijding, luchtkoeling en -filtering, koolstofopname en -opslag) Culturele diensten: diverse spirituele, recreatieve en wetenschappelijke ervaringen Verband tussen biodiversiteit en ecosysteemdiensten Meer biodiversiteit → betere ecosysteemdiensten? een toename van biodiversiteit leidt tot op zekere hoogte tot een toename van prestaties van ecosysteemdiensten daarna verhoogt de dienstverlening niet meer ➔ Het verlies van biodiversiteit heeft niet per se meteen een invloed op de dienstverlening ➔ Er is een drempel waarboven verder verlies zal leiden tot sterke verminderingen in ecosysteemdiensten 2.4.2 VOORBEELD: WILDE VERWANTEN VAN GEWASSEN Crop Wild Relatives (CWR) Wilde plantensoorten die genetisch verwant zijn aan gecultiveerde gewassen ➔ Voorzieningsdienst geleverd door biodiversiteit De mens selecteerde planten die het best aan hun behoeften voldeden (smaak, teeltmethoden, opslagcapaciteit, opbrengst, …) ➔ Vermindering van genetische diversiteit Diversiteit van CWR’s CWR’s zijn in het wild eigenschappen blijven ontwikkelen om zich aan te passen aan hun klimaat (droogtetolerantie, resistentie tegen plagen, …) ➔ Men kan nieuwe/verbeterde gewassen creëren door CWR’s te kruisen met gedomesticeerde gewassen Behoud van CWR’s Behoud in situ: CWR’s behouden in hun natuurlijke habitat MAAR Verwante soorten worden bedreigd door de vernietiging van hun habitat voor landbouwuitbreiding Behoud ex situ: CWR’s behouden buiten hun natuurlijke habitat (in zaadbanken of botanische tuinen) VOORBEELD: de Svalbard global seed vault Biedt langdurige opslag van duplicaatzaden in verzegelde verpakkingen bij een temperatuur van 18 °C, voor minimale metabolische activiteit ➔ Verhindert dat CWR’s evolueren en zich aanpassen aan veranderende milieuomstandigheden ➔ Gaat gepaard met een hoge werklast ➔ Het volledige bereik van de geografische en ecologische variatie in hun oorspronkelijke verspreiding is niet gedekt 28 2.4.3 VOORBEELD: BESTUIVING Bestuiving Het overbrengen van stuifmeelkorrels vanuit de meeldraden naar de stamper van een bloem zodat die zich kunnen voortplanten ➔ Regulerende ecosysteemdienst geleverd door biodiversiteit Invloed van bestuiven op gewassenopbrengst Merendeel van de belangrijkste landbouwgewassen zijn afhankelijk van bestuiving door insecten ➔ De diversiteit en overvloed van bestuivers op landbouwvelden heeft een grote invloed op de opbrengst van gewassen ➔ Gewassen in de buurt van natuurlijke vegetatie hebben een betere opbrengst Het complementariteitseffect Effect van bestuivers wordt niet alleen bepaald door het totale aantal individuen, maar ook door hun soortenrijkdom  Elke soort bestuiver heeft optimale omstandigheden Een hogere soortenrijkdom zorgt ervoor dat er altijd een soort is die onder de huidige omstandigheden optimaal kan bestuiven 2.5 KWADE KWINTET 2.5.1 HET KWADE KWINTET – OVERZICHT Het kwade kwintet Vijf verschillende drijvende krachten die de belangrijkste bedreigingen vormen voor de biodiversiteit: Habitatverlies Overexploitatie Klimaatverandering Vervuiling Invasieve soorten 2.5.2 VERLIES EN ACHTERUITGANG VAN HABITAT Verlies van habitat De transformatie van natuurlijke habitat naar andere vormen van landbouwgebruik Belangrijkste factor van verlies is de omzetting van natuurlijke ecosystemen in landbouwgrond Landbouw neemt 50% van alle bewoonbare landoppervlakte in beslag 75% van dat gebied wordt gebruikt voor veeteelt 29 De helft van het verlies van bosbedekking herstelt zich als secundair bos of regeneratie na kap of brand De andere helft wordt omgezet in landbouwgrond 2.5.3 OVEREXPLOITATIE Overexploitatie Het oogstniveau ligt hoger dan de natuurlijke groei van planten- en dierenpopulaties ➔ Geen mogelijkheid meer tot natuurlijke herstel 2.5.4 INVASIEVE SOORTEN Invasieve uitheemse soorten Uitheemse soorten die economische of milieuschade veroorzaken of een negatieve invloed hebben op de menselijke gezondheid = Soorten die door mensen buiten hun natuurlijke geografische verspreidingsgebied worden geïntroduceerd in een gebied waar ze van nature niet voorkomen Introduceren van uitheemse soorten 30 Toevallige introductie: De tijgermug: o Oorspronkelijk uit Zuidoost-Azië o Via internationale handel in landen wereldwijd geïntroduceerd via eitjes in het water o Agressieve bijter en drager van schadelijke virussen Buxusmot: o Oorspronkelijk uit Azië o Via internationale handel geïntroduceerd via houten verpakkingsmaterialen waarin eitjes en larven zitten o Larven van de mot voeden zich met bladeren en scheuten van Buxus soorten Ballastwater: o Veelgebruikte route voor de introductie van mariene soorten o Schip neemt water op in ballasttanks om zijn stabiliteit in het water te behouden als hij leeg is o In dit water bevinden zich zeedieren die meereizen naar de haven waar het schip dit water loost Opzettelijke introductie: Sierplanten Bijenteelt Huisdieren Bosbouw Ongediertebestrijding Invloed van invasieve uitheemse soorten Effecten op inheemse biodiversiteit: Predatie: de uitheemse soort verdringt of jaagt zelfs op zijn inheemse tegenhanger of andere diersoorten Introductie van nieuwe ziekten en plagen: de uitheemse soort draagt ziektes mee waar inheemse soorten niet tegen opgewassen zijn Concurrentie met inheemse soorten: de uitheemse soort verdringt inheemse soorten door deze te beroven van zijn voedingsstoffen Effecten op mensen: Virale ziekteverwekkers: de uitheemse soort brengt ziektes mee waar de mens niet tegen opgewassen is Allergene eigenschappen: uitheemse plantensoorten bevatten allergenen waar mensen niet tegen kunnen Bedreiging voor land en bosbouw: uitheemse soorten eten de gewassen op 2.5.5 VERVUILING Vervuiling Alle stoffen die in onze natuurlijke omgeving terechtkomen en schade toebrengen Stikstofvervuiling Een teveel aan stikstof in de grond heeft een negatief effect op planten die er trachten te groeien Stikstof komt rechtstreeks in de grond terecht door overmatig gebruik van meststoffen of door atmosferische stikstofdepositie van ammoniak (NH3) en stikstofoxiden (NOx) in de lucht Stikstof heeft een negatief effect op de rijkdom aan plantensoorten: Beperkende voedingsstof: concurrerende plantensoorten die wel kunnen bloeien in omstandigheden met veel stikstof zullen typische plantensoorten wegconcurreren Verzuring van de bodem: er komen protonen en aluminium vrij in de zure bodem, deze verbindingen zijn giftig voor veel plantensoorten 31 2.5.6 KLIMAATVERANDERING Invloed op de biodiversiteit Veranderende klimaatomstandigheden veroorzaken verschuivingen in klimatologisch geschikte gebieden Habitatverlies Migratie van mobiele soorten Minder mobiele soorten passen zich aan aan nieuwe omstandigheden Klimaatverandering zorgt ervoor dat voedselwebben in de tijd niet op elkaar afgestemd zijn Bepaalde soorten gaan te vroeg in het seizoen pieken Minder voedsel beschikbaar wanneer het nodig is 2.6 BEHOUD EN HERSTEL 2.6.1 LAND DELEN VS. LAND SPAREN Land delen Natuurlijke landbouw Praktijken die de biodiversiteit ten goede komen worden geïntegreerd binnen het gebied waar het voedsel wordt geproduceerd Land sparen Hoogproductieve landbouw doet het gebied dat nodig is om aan een bepaalde vraag naar voedsel te voldoen verkleinen ➔ Andere delen van het landschap worden behouden voor de natuur of herstel Verband met de voedselproductiedoelstelling Verschillende doelen voor voedselproductie, kunnen worden bereikt met verschillende combinaties van natuurlijke habitats en vormen van landbouw Als de doelstelling laag is, is het mogelijk om natuur te combineren met natuurvriendelijke landbouw Bij een hoge doelstelling, zal natuurvriendelijke landbouw het hele landschap in beslag nemen 32 Er zijn verschillende manieren waarop de populatiegrootte van individuele soorten zich verhoudt t.o.v. het verhogen van de landbouwopbrengst: Winnaars: populatiegrootte lijdt niet onder intensief agrarisch landgebruik Verliezers: populatiegrootte neemt af wanneer landbouwopbrengsten toenemen Uitzonderingen en voorbehouden De meeste soorten zouden grotere populaties hebben als een gegeven hoeveelheid voedsel geproduceerd wordt op een zo klein mogelijk gebied, terwijl een zo groot mogelijk gebied met inheemse vegetatie wordt gespaard MAAR: Indien een aanzienlijk deel van de soorten bultvormige dichtheidscurves vertoont kunnen ze profiteren van gemengde benaderingen in de landbouw Deze soorten komen voor in gebieden waar mensen grote natuurlijke verstoringen grotendeels hebben geëlimineerd In deze gebieden kunnen landbouwmethoden met een lage opbrengst de plaats innemen van verloren gegane natuurlijke verstoringen Hoogproductieve landbouwpraktijken zijn niet duurzaam en hebben een negatieve invloed op de biodiversiteit buiten de landbouwgrond door overloopeffecten Het verhogen van opbrengsten in minder productieve landbouwsystemen leiden niet automatisch tot het sparen van natuurlijke habitats door rebound-effecten 2.6.2 MENSELIJKE INTERVENTIE VS. REWILDING Ecologisch herstel Het proces van hulp bij het herstel van beschadigde, aangetaste, of vernietigde ecosystemen Rewilding Natuurherstel met als doel het creëren van (deels) zelfregulerende en complexe ecosystemen door het herstellen van natuurlijke processen en het zoveel mogelijk beperken van menselijke interventies VOORBEELDEN: Trofische rewilding: herintroductie van grote diersoorten in ecosystemen waar ze ooit een grote rol speelden Introductie van grote herbivoren (bizons, wilde paarden, olifanten, …) ➔ Herstel van natuurlijke begrazingspatronen ➔ Controle van vegetatiegroei ➔ Habitatheterogeniteit Introductie van predatoren (wolven, grote katten, beren, …) ➔ Reguleren van prooipopulaties 33 Connectiviteit van habitats herstellen: gefragmenteerde habitats opnieuw verbinden Barrières verwijderen (hekken, dammen, …) Wildcorridors creëren ➔ Migratie ➔ Genetische uitwisseling ➔ Ecologische veerkracht Herstel van wetlands: herbebossing van aangetaste wetlands (moerassen en overstromingsgebieden) Verwijderen van invasieve soorten Herstellen van hydrologische regimes Herintroduceren van inheemse wetlandvegetatie ➔ Waterzuivering ➔ Overstromingscontrole ➔ Nieuwe habitats voor vele soorten Natuurlijke regeneratie en successie: toelaten van natuurlijke processen Menselijke interventie verminderen (intensieve land- en bosbouw) 2.6.3 INTERNATIONAAL BIODIVERSITEITSBELEID The convention on biodiversity Doelstellingen van de UNCBD: Behoud van biodiversiteit Duurzaam gebruik van alle componenten van biodiversiteit Eerlijk en rechtvaardig delen van genetische bronnen Verplichten: Inventarisatie en monitoring van de biodiversiteit Processen die biodiversiteit bedreigen te identificeren Gegevens beheren en beschikbaar stellen 34 3 DEMOGRAFIE 3.1 INLEIDING 3.1.1 BEVOLKINGSGROEI Bevolkingsgroeicurve Gedurende het grootste deel van het bestaan van de mens (300 000 jaar) is de curve erg vlak en laag Recenter is er een zeer snelle bevolkingsgroei Is deze snelle groei problematisch? De bevolking groeit omdat mensen veel kinderen krijgen, en deze kinderen krijgen nog meer kinderen Uiteindelijk zullen we met zo’n groot aantal zijn dat de aarde ons niet meer kan dragen Dan zal de samenleving instorten MAAR is dit waar? Er is meer inzicht nodig in de mechanismen die ervoor gezorgd hebben dat de bevolking zo lang stabiel bleef en de afgelopen jaren snel begon te groeien Met deze inzichten kan men naar de toekomst kijken en bepalen met hoeveel we in de toekomst gaan zijn en kan de bevolkingsgroei beperkt worden 3.2 STERFTEGESCHIEDENIS 3.2.1 EXPONENTIËLE GROEI Exponentiële groei Er wordt elk jaar een fractie van de bestaande bevolking toegevoegd aan de bevolking ➔ Groei zal sneller zijn naarmate de bevolking groter wordt ➔ Bevolking kan elk getal bereiken, er is geen drempel 35 Semi-logaritmische grafiek Grafiek met op de y-as een logaritmische schaal ➔ Exponentiële groei is een rechte lijn Superexponentiële groei Zelfs op een semi-logaritmische schaal buigt de exponentiële groei curve naar omhoog  De bevolking groeit zelfs sneller dan de exponentiële groei voorspelt Deze zeer snelle groei kan het systeem overweldigen en de draagkracht van de aarde overschrijden MAAR: zal de bevolking zo blijven groeien? Zal het systeem van de aarde overweldigd worden? 3.2.2 INDUSTRIËLE REVOLUTIE Landelijke samenleving naar industriële samenleving Landelijke samenleving: Meeste mensen wonen op een boerderij Produceren goederen thuis Leerden kinderen hun vak om later het werk verder te zetten Gecontroleerd door de mensen die land bezaten Industriële samenleving: Goederen worden geproduceerd in fabrieken Energie wordt geleverd door fossiele brandstoffen Productie vereist veel kapitaal Arbeiders wonen dicht bij de fabrieken in steden CONCLUSIE: De industriële revolutie zorgde voor een compleet andere maatschappelijke ontwikkeling Gebaseerd op de hoeveelheid energie die mensen uit het milieu kunnen halen De evolutie van sterfte in de loop van tijd: 36 vanaf de industriële revolutie (18e eeuw) begint het sterftecijfer te dalen Om in de fabrieken te werken werden mensen opgeleid en getraind ➔ Ze werkten productiever en veiliger ➔ Ze begonnen beter te begrijpen wat hen ziek maakt ➔ Ze waren beter in staat om medische behandelingen te volgen ➔ Ze werden beter in het plannen van hun gezin ➔ Ze kunnen beter discussiëren met de mensen die kapitaal hebben (vakbonden) Er ontstaat een totaal andere samenleving ➔ Meer kennis ➔ Meer organisatie ➔ Minder sterfte 3.2.3 RELATIEVE LEVENSDUUR-STERFTE Gemiddelde levensduur in evenwicht Het omgekeerde van het sterftecijfer van een bevolking zonder verandering in de totale bevolkingsgrootte ➔ Er sterven evenveel mensen als dat er gebeuren worden VOORBEELD: Wat is de gemiddelde levensduur in een bevolking van 1000 mensen in evenwicht met een sterftecijfer van 30 per duizend? Het sterftecijfer is 30% ➔ in een bepaald jaar sterven 30 mensen ➔ er worden 30 mensen geboren (evenwicht) Elk jaar heb je (gemiddeld) 30/1000 kans om te sterven, dat is een kans van 1 op 33 Als je elk jaar 1 op 33 mensen uit het bevolkingsreservoir haalt, blijven mensen gemiddeld 33 jaar in dat reservoir 37 3.2.4 STERFTEREDUCTIE Gezondheid Eerst vaccins: in de 18e eeuw ontwikkeld: Techniek overgebracht van Turkije naar Europa waarbij littekens gemaakt werden van korsten van mensen die pokken hadden  Mensen waren instaat tot wetenschappelijke redeneren  Mensen observeerden andere samenlevingen i.p.v. zich vijandig op te stellen Sanitaire voorzieningen Empirisme is belangrijk voor het verbeteren van sanitaire voorzieningen: Cholera uitbraken werden veroorzaakt door besmet water Door waar te nemen rond welke bronnen deze epidemieën uitbraken konden verdere uitbraken voorkomen worden Regeringen waren belangrijk voor het verbeteren van sanitaire voorzieningen: De Theems in Londen werd vervuild door afvalwater uit de stad ➔ Overheden bouwen zuiveringsnetwerken Voedsel Betere opslag: Mensen ontdekten dat voedsel langer bewaard bleef als het gekookt en gesteriliseerd was  Wetenschappelijk inzicht nodig  Glazen potten industrieel ontwikkelen Voldoende voedsel produceren werd gemakkelijker: Kennis over het toevoegen van voedingsstoffen aan planten werd ontwikkeld Onderwijs Geschoolde bevolking: Mensen moeten begrijpen wat ze doen wanneer ze ziektewetten onderzoeken, voedsel steriliseren, therapie volgen, … CONCLUSIE: Maatschappelijke verandering door de industriële revolutie veroorzaakte een toename in levensverwachting ➔ Geld zorgt niet per se voor een hogere levensverwachting 38 3.2.5 VERSPREIDING VAN STERFTEREDUCTIE Begint in Engeland  Industriële revolutie begon hier Daarna verspreid doorheen Europa  Industriële revolutie verspreidt zich Verder naar het Oosten Rest van de wereld pas na WO1 3.3 GESCHIEDENIS VAN VRUCHTBAARHEID 3.3.1 TIMING VAN VRUCHTBAARHEIDSDALING Daling van de vruchtbaarheid begint decennia na de daling van het sterftecijfer  De samenleving moet zich aanpassen aan een hogere levensverwachting voordat er een lager aantal kinderen geboren wordt De daling van de vruchtbaarheid begon eind 19e eeuw in Engeland Bijna 100 jaar na het begin van de sterfteafname De Franse uitzondering In Frankrijk begonnen de sterfte en de vruchtbaarheid te dalen aan het einde van de 18e eeuw  Franse revolutie? 3.3.2 VRUCHTBAARHEID EN KINDERSTERFTE Vroeger hadden mensen veel kinderen nodig Dit zorgde voor een bevolkingsgroei  Kinderen moesten hun ouders onderhouden op hun oude dag en helpen met werken  Er was veel kindersterfte Tegenwoordig is er geen solide reden meer in onze samenleving om veel kinderen te hebben  Kinderen moeten hun ouders niet meer onderhouden op hun oude dag  Er is veel minder kindersterfte  Een kind is een investering voor de ouders CONCLUSIE: We zijn geëvolueerd van een kinderrijke samenleving naar een kinderarme ➔ bevolkingsgroei zal op natuurlijke wijze stoppen 39 3.4 TOEKOMSTPERSPECTIEVEN 3.4.1 FACTOREN DIE DE VRUCHTBAARHEIDSDALING BEÏNVLOEDEN Vruchtbaarheidsdaling door: Voedsel: door kinderen beter te voeden krijgen ze een veel hogere weerstand tegen ziektes Rijkdom: rijkere samenlevingen zijn samenlevingen met minder kinderen Huwelijksleeftijd: in samenlevingen waar vrouwen later trouwen, krijgen ze minder kinderen Onderwijs: goed opgeleide vrouwen krijgen minder kinderen o zijn beter in staat om anticonceptie op de juiste manier toe te passen o investeren tijd in carrière i.p.v. kinderen o zullen veel tijd en middelen investeren in de opleiding van hun kinderen, dit is duur Ongewenste vruchtbaarheid Het verschil tussen het gewenste aantal kinderen en het aantal kinderen dat men heeft Als anticonceptie gemakkelijk beschikbaar is daalt de ongewenste vruchtbaarheid 40 Culturele normen en sociale processen Mensen voelen culturele druk om meer kinderen te krijgen in een kinderrijke samenleving ➔ Culturele normen en sociale processen moeten veranderen om de vruchtbaarheid te doen dalen Dit kost veel tijd 3.4.2 TEMPO VAN AFNAME VAN VRUCHTBAARHEID Er zijn regionale verschillen in snelheid waarmee sterfte en vruchtbaarheid afnemen Geboorte- en sterftecijfers waren al iets lager voor de IR Daling van het sterftecijfer verliep langzaam Daling van het geboortecijfer verliep ook langzaam Kleine bevolkingstoename Geboorte- en sterftecijfers waren al erg hoog voor de ontwikkelingen van de IR er waren Sterftecijfer daalde sneller (er was al meer kennis) Daling van het vruchtbaarheidscijfer gaat echter trager Grote bevolkingstoename 3.4.3 VEROUDERING Economische groei en de demografische overgang Demografische overgang: eerst gaat het sterftecijfer omlaag, daarna de vruchtbaarheid ➔ Er komt een fase waarin er een samenleving is met veel jongvolwassen en relatief weinig ouderen ➔ Belangrijk voor de economische groei Deze jongvolwassenen kunnen bijdragen door te produceren zonder dat ze voor ouderen hoeven te zorgen Indien de overheid zorgt voor de juiste voorwaarden: onderwijs en scholing Gevolgen Na ongeveer anderhalve eeuw zal de samenleving verouderd zijn ➔ Weinig kinderen om te werken ➔ Veel ouderen om voor te zorgen De samenleving zal een deel van zijn middelen investeren in het verzorgen van ouderen ➔ Langzamere economische groei Lager economisch groeicijfer is nog steeds een toevoeging aan een massa rijkdom ➔ Vermindering is niet erg 41 42 4 ENERGIE 4.1 INLEIDING 4.1.1 WAT IS ENERGIE? Energie Datgene wat verandering veroorzaakt in de natuurkundige zin Uitgedrukt in Joules Vermogen: Hoeveel energie per tijdseenheid wordt omgezet Uitgedrukt in Watt Energievectoren: Omzettingen van energie Bv. Steenkool, olie gas Wetten van de thermodynamica 1e HOOFDWET: Energie kan nooit ontstaan of verloren gaan Energie wordt steeds omgezet naar verschillende vormen (niet altijd nuttig bv. wrijving) 2e HOOFDWET: De entropie van een geïsoleerd systeem kan niet afnemen = Een maat voor de waarschijnlijkheid van een bepaalde verdeling van microtoestanden, binnen een geïsoleerd fysisch systeem Energiebalans Binnen een energiesysteem is de verbruikte energie steeds gelijk aan de geïmporteerde Energiebalans kan per woning, maar ook per land opgesteld worden Meestal wordt dan olie, gas of steenkool geïmporteerd Energietransitie Overgang van een energiesysteem dat veel broeikasgassen uitstoot naar een systeem dat duurzamer is 4.2 ENERGIEBRONNEN 4.2.1 THERMISCHE ENERGIEBRONNEN Primaire energiebronnen: energiebronnen die in een stabiele vorm voorkomen in de natuur Bvb. Olie, steenkool, zonlicht, … Secundaire energiebronnen: energiebronnen die niet in een stabiele natuurlijke vorm voorkomen Worden gecreëerd door omzetting van een primaire bron Bvb. Elektriciteit, waterstof, … 43 Energieproductie en klimaatverandering Hernieuwbare energie: Energiebronnen die altijd beschikbaar zijn in een min of meer constante stroom Bvb. Zonlicht, wind, … Eindige bronnen: Energiebronnen die onmogelijk te vernieuwen zijn Bvb. Fossiele brandstoffen Fossiele brandstoffen zijn inherent een koolstofbron: Verbranding veroorzaakt meestal de uitstoot van fijne deeltjes en stikstofdioxide ➔ Gezondheidsproblemen ➔ Afval ➔ Vernietiging van landschap door mijnbouw Elektriciteitsproductie o.b.v. steenkool Steenkool wordt verbrand in een oven/ketel, deze warmte wordt gebruikt om water te laten koken en stoom te creëren, deze stoom onder hoge druk wordt gebruikte om turbinewielen te laten draaien, zo wordt een elektrische generator aangedreven Omzettingen: 1. Chemische energie in de kolen -> thermische energie Er ontstaat as en koolstofdioxide 2. Thermische energie -> kinetische energie 3. Kinetische energie -> elektriciteit Elk van deze omzettingen zullen verliezen creëren: ➔ Totale rendement is < 40% ➔ Het grootste deel van de primaire energie wordt omgezet in nutteloze warmte i.p.v. elektriciteit Energieproductie m.b.v. gascentrales Er wordt eerst gebruik gemaakt van een compressor-verbrandingskamer-turbine combinatie, de uitlaatgassen zijn heet genoeg om door een boiler te gaan, daarna wordt elektriciteit opgewekt m.b.v. een stoomcyclus De gecombineerde vermogencyclus is dynamischer en heeft een groter rendement ➔ Rendement is 55-60 % ➔ Uitgangsvermogen kan sneller wijzigen Warmtekrachtkoppelingssystemen (WKK) Een cyclus voor het opwekken van elektriciteit wordt gecombineerd met een uitlaattemperatuur die dicht bij de temperatuur van het proces ligt ➔ Totaalrendement verhogen 44 Soorten gas Methaan: wordt gewonnen uit rotsachtige lagen m.b.v. krachtige technieken fossiele schalielagen openbreken en chemische behandelen Uitstoot van schaliegas zorgt voor milieuproblemen Opvangen van biologische processen zoals fermentatie Koolstofneutrale hernieuwbare optie Enorme hoeveelheid biologisch materiaal nodig en dus veel gebied om te verbouwen Synthetiseren m.b.v. een chemisch proces, waterstof en een koolstofbron Energieproducties m.b.v. kernreacties Kernsplijting: een zwaar element ondergaat een kernreactie en wordt gesplitst in lichtere elementen, hierbij wordt warmte opgewekt, deze wordt vervolgens gebruikt om een klassieke stoomcyclus aan te drijven Aan het einde blijft radioactief afval over ➔ Geen lange termijn oplossing voor afval ➔ Uranium wordt gewonnen en is niet oneindig beschikbaar dus het is geen hernieuwbare energiebron Kernfusie: zeer lichte elementen worden “versmolten” tot zwaardere elementen, zo wordt warmte opgewekt voor een stoomcyclus MAAR deze techniek is nog in ontwikkeling 4.2.2 HERNIEUWBARE ENERGIEBRONNEN Zonne-energie Zet zonlicht (primaire bron) om naar elektriciteit m.b.v. fotovoltaïsche cellen (PV) Vermogenselektronische omzetters zetten deze gelijkstroom om in wisselstroom voor injectie in het net ➔ Geen koolstofemissie ➔ Hernieuwbaar ➔ ’s nachts niet beschikbaar Windenergie Vrijstaande turbines met ingebouwde elektriciteitsgenerator worden aangedreven door de wind ➔ Geen koolstofemissie ➔ Hernieuwbaar ➔ Afhankelijk van het weer Elektriciteitsproductie o.b.v. waterkracht Gigantische dammen houden water in een rivier vast, het water wordt vrijgelaten via een turbine- generatorcombinatie waardoor elektriciteit wordt geproduceerd ➔ Geen koolstofemissie ➔ Hernieuwbaar ➔ Afhankelijk van regenval en sneeuw ➔ Vallei achter de dam wordt onderwater gezet, dit is schadelijk voor het landschap 4.2.3 ENERGIEKOSTEN Kosten vallen uiteen in twee categorieën: kapitaal nodig om het systeem te bouwen operationele kosten Levelized cost of electricity (LCOE) Alle kosten over de hele levensduur van de installatie worden op een gemeenschappelijke basis opgenomen en verdeeld over de geproduceerde eenheid elektrische energie 45 Leercurve: de meeste technologieën worden goedkoper naarmate ze ouder worden fotovoltaïsche energie wordt goedkoper wegen een opschaling van de productie Eendencurve Weersgerelateerde hernieuwbare bronnen ondervinden duidelijk verschillen tussen het midden van de dag en ’s nachts ➔ overgang vraagt alternatieve energiebronnen Dunkelflaute: binnen een reeks dagen moeten we ook rekening houden met bewolkte dagen, dagen met minder wind, etc… 4.3 ENERGIENETWERKEN 4.3.1 ENERGIENETWERKEN Het elektriciteitsnet Verbindt de elektriciteitscentrales met de eindgebruiker 46 Via maasvormige transmissienetten: op het hoogste niveau (Maasvormig zodat elk onderstation verbonden is door meerdere leidingen om de betrouwbaarheid te verhogen) Hoogspanningslijnen o Kunnen zeer lange afstanden overbruggen Ondergrondse kabels o Kunnen slechts beperkte afstanden afleggen o Duurder Via het lokale distributienet: op lokaal niveau Ondergrondse kabels onder de straten o Radiale topologie o In het laatste deel van het distributienet wordt de spanning verlaagd d.m.v. een transformator Communicatiesysteem in energienetwerken Distributiesysteem eindigt in huis bij de digitale elektriciteitsmeter ➔ Beheer ➔ Bescherming 4.4 ENERGIEVERBRUIK 4.4.1 ENERGIE-EFFICIËNTIE Omzettingsefficiëntie Consument kan rekening houden met de efficiëntie van een apparaat m.b.v. het energielabel Laat zien hoeveel energie er kwalitatief en kwantitatief verbruikt wordt door het apparaat Reboundeffecten Het vervangen van een energieverslindend apparaat dat bvb. 10x efficiënter is leidt niet per se tot 10x minder energie verbruik Directe rebound: (20% van de mogelijke besparing) Men gaat efficiëntere apparaten meer/langer gebruiken Indirecte rebound: (10% van de mogelijke besparing) Men bespaart geld dat reeds uitgegeven was aan andere energieverbruikende goederen Er is ook het prebound effect = Men kan zich geen nieuwe energiebesparende technologieën veroorloven 47 4.4.2 ENERGIEVERBRUIK Energieverbruik over verschillende sectoren Industrie: 1/3 Transport: 1/3 De rest wordt gebruikt in de bebouwde omgeving Duurzaam energieverbruik Daken bedekken met fotovoltaïsche panelen ➔ Lokaal veel elektriciteit produceren PROBLEEM: lokaal evenwicht Overdag, wanneer er niemand thuis is, wordt er veel energie geproduceerd Deze overschot wordt geïnjecteerd in het elektriciteitsnet ➔ Overbelasting OPLOSSING: Lokale energievraag activeren Thuisbatterijen gebruiken Gebouwen thermische isoleren Geen fossiele brandstoffen gebruiken om gebouwen te verwarmen Warmtepomp gebruiken = Thermodynamische machine aangedreven door elektriciteit Aardgas in het gasnet vervangen door een duurzamer gas Waterstof gebruiken MAAR waterstof kan nog niet op grote schaal duurzaam geproduceerd worden Er zijn veel verliezen tijdens het proces: inefficiënt  Elektrolyse nodig Elektrische wagen gebruiken voor transport Stoot geen fijnstof uit CONCLUSIE: Ter vervanging van koolstof moeten circulaire bronnen gevonden worden Waterstof moet geproduceerd worden met minder elektriciteitsverbruik 48 4.5 ENERGIEOPSLAG 4.5.1 ENERGIEOPSLAG De lithiumbatterij De lithiumbatterij is een belangrijke factor in de energietransitie Massaproductie heeft de prijs van deze batterijen met een factor tien omlaag gebracht + kunnen 100-1000 keer worden herladen zonder dat de capaciteit significant afneemt + Zeer compact: hoge energie- en vermogensdichtheid + Volledig recyclebaar Andere opslagmethodes Thermische opslag Gepompte waterkracht m.b.v. opslagbekkens 4.6 ENERGIEBELEID EN -MARKTEN 4.6.1 ENERGIEMARKTEN Energietransitie zorgt ook voor economische veranderingen Elektriciteits- en gasmarkt is tegenwoordig een vrije markt ➔ Energieprijzen worden bepaald door vraag en aanbod en staan niet vast De tariefregeling Hernieuwbare energiebronnen hebben echter lage productiekosten Enkel de investering doet de prijs opdrijven ➔ Nieuwe elektriciteitstarieven worden meer bepaald door de kapitaalkosten ➔ Facturen o.b.v. op capaciteit gebaseerde tarieven i.p.v. op kilowatturen gebaseerd Nieuwe bedrijfsmodellen die ondersteund worden door digitale energiemeters zijn nodig ➔ Beheren van al deze gegevens wordt een uitdaging 4.6.2 ENERGIEBELEID De energietransitie vereist een gecoördineerde inspanning van alle beleidsmakers en bestuursniveaus ➔ Europese richtlijnen vormen de basis van de energiemarkten en stellen doelen voor efficiëntiemaatregelen en decarbonisatie Het emissiehandelssysteem (ETS) Kent verhandelbare rechten toe om CO2 uit te stoten en om duidelijke doelen te stellen om dit tegen het einde van de eeuw te verminderen In praktijk een koolstofbelasting die wordt doorberekend in de prijs van elektriciteit of producten 49 50 5 GRONDSTOFFEN EN CIRCULAIRE ECONOMIE 5.1 INLEIDING 5.1.1 WAT ZIJN GRONDSTOFFEN? Grondstoffen Elke stof of natuurlijke hulpbron die verder wordt verwerkt en nodig is om nuttige producten of afgewerkte goederen te maken Grondstoffen worden gewonnen uit: De lithosfeer: de aardkorst: (fossiele olie en gas, ijzererts bauxiet, mineralen zoals zand en marmer, lithiumpekel,…) De biosfeer: de natuur (biomassa zoals hout, vlas, katoen, polymelkzuur uit maïs, dierlijke producten zoals leer, wol) De technosfeer: de economie (secundaire grondstoffen na recycling) Hernieuwbare en niet-hernieuwbare, en eindige en oneindige grondstoffen Hernieuwbaar Niet-hernieuwbaar Eindig Biomassa, vruchtbare grond, Metalen zoals tin, lood, indium en drinkwater, … fossiele brandstoffen oneindig Lucht, wind, zeewater, … = overvloedig beschikbaar Bepaalde mineralen en metalen zoals bauxiet en ijzererts 5.1.2 CASUS: ELEKTRISCHE AUTO Energietransitie is een van de belangrijkste inspanningen om klimaatverandering tegen te gaan ➔ Verschuiving naar elektrische mobiliteit Verbrandingsmotor met katalysator voor uitlaatgassen (bevat Pt, Pd, Rh) wordt vervangen door een elektromotor (bevat veel koper, een permanente magneet en een Li-ion batterij) ➔ Andere materialen nodig ➔ Zijn deze materialen genoeg beschikbaar? ➔ Schaadt het winnen van deze materialen het milieu? 5.2 VRAAG NAAR MATERIAAL 5.2.1 TRENDS IN DE VRAAG Historische groeitrends Groei van de wereldwijde vraag naar materialen is de afgelopen 20 jaar veel sneller gestegen 51 Drijvende factoren van de wereldwijde vraag naar materialen Toekomstige groeipercentage van de wereldwijde vraag naar materialen kan voorspeld worden a.d.h.v. de respectieve groeipercentage van zijn drijvende factoren Bevolking: het aantal mensen op de aardbol Zal deze eeuw blijven groeien maar minder snel dan vroeger (piek bereikt in 1970) ➔ Het belang van de bevolkingsgroei in de evolutie van onze materiële vraag zal afnemen Welvaart: het gemiddelde welvaartsniveau per persoon, uitgedrukt in BBP de wereldwijde groei van het BBP per persoon (gecorrigeerd voor inflatie en kosten van levensonderhoud) is vrij constant gebleven ➔ Cijfers kunnen geëxtrapoleerd worden voor de toekomst Technologie: materiële efficiëntie van de economie, hoeveel kg materiaal per BBP Elke cirkel is een land De grootte van de cirkel stelt de omvang van de bevolking voor Landen met een groter BBP hebben meestal een grotere materiële voetafdruk Hoewel onze totale materiële voetafdruk toeneemt, daalt onze relatieve materiële voetafdruk  Wereldwijd BBP en gemiddelde materiaalbehoefte per persoon is groter maar in de geïndustrialiseerde wereld is onze materiële voetafdruk lager 52 CONCLUSIE: de laatste dertig jaar hebben bevolkingsgroei en welvaartsgroei gezorgd voor een stijging in materiaalvraag tegenwoordig daalt de materiaalvraag door de evolutie naar diensteconomie  Geïndustrialiseerde landen zijn verantwoordelijk voor een groot deel van het BBP, maar maken ook een materiaalintensieve fase door China zal een minder materiaalintensieve fase ingaan MAAR India en Afrika gaan juist een materiaalinstensieve fase in ➔ Tegen 2060 zal er ongeveer een verdubbeling zijn naar wereldwijde vraag naar materialen Er zal dus groei zijn maar niet sneller Invloed van de energietransitie Groeipercentages zullen niet voor alle materialen gelijk zijn ➔ Meer vraag naar Lithium ➔ Meer vraag naar aardelementen voor magneten 5.2.2 CASUS: ELEKTRISCHE AUTO De verschuiving naar elektrische mobiliteit vereist materialen die voorheen weinig gebruikt werden (Lithium, Nikkel en Koper) Het stated politics scenario (STEPS) Geeft de huidige beleidsinstellingen weer o.b.v. een beoordeling per sector van het specifieke beleid dat van kracht is en het beleid dat is aangekondigd door regeringen over de hele wereld ➔ Geeft weer waar de huidige beleidsmaatregelen en plannen toe leiden in de energiesector Het sustainable development scenario (SDS) Geeft weer wat er zou gebeuren als aan alle wereldwijde doelstellingen om klimaatverandering aan te pakken wordt voldaan Tegelijkertijd wordt de universele toegang tot energie gerealiseerd en de luchtvervuiling aanzienelijk teruggedrongen ➔ Geeft weer wat er zou gebeuren als alle huidige netto nul beloften worden behaald 53 5.3 MATERIËLE SCHAARSTE 5.3.1 OORZAKEN VAN SCHAARSTE Huidige prognoses voorspellen dat er nog maar een paar jaar Lithium beschikbaar zal zijn MAAR schaarste is relatief  Er zullen nieuwe bronnen en extractiemethoden gevonden worden chemische elementen zijn niet in gelijke mate aanwezig in de aardkorst  Silicium: ongeveer een derde van de aardkorst  Aluminium: 8 % van de aardkorst  Goud: zeer zeldzaam Metalen zijn vaak geconcentreerd in ertsen = Reservoirs voor grondstoffen in de lithosfeer Absolute schaarste De hoeveelheid grondstoffen in ertsen voldoen alleen aan de vraag naar dat materiaal voor een à twee decennia MAAR er wordt dagelijks gezocht naar nieuwe ertsafzettingen en er worden nieuwe reservoirs gevonden en dankzij technologie is het mogelijk om ertsen met een zeer laag materiaalgehalte te exploiteren Afname van de kwaliteit van grondstoffen Een grondstof is kwaliteitsvol als het een hoge concentratie nuttige elementen bevat Bvb. Kopererts bevatte vroeger 3% koper, nu nog slechts 0,3% ➔ Er moet dus drie keer zoveel kopererts worden gewonnen voor dezelfde hoeveelheid koper Economische of politieke schaarste Ertsen zijn vaak geconcentreerd in slechts een beperkt aantal landen ➔ Regionale conflicten kunnen een invloed hebben op de wereldwijde prijs van grondstoffen Structurele schaarste Exotische elementen kunnen niet zelf worden gedolven = Elementen die voorkomen voor als bijproduct van ertsen van draagmetalen ➔ Aanbod van exotische metalen volgt niet wanneer de vraag stijgt Bvb. Indium komt voor in Zinkerts (bevat drieduizend keer meer Zink dan Indium) ➔ Zinkerts ontginnen voor indium zal de hoeveelheid zink op de markt doen toenemen waardoor de prijs zal kelderen 54 CONCLUSIE: Meeste elementen zijn niet schaars maar gewoon zeer duur door de ongelijke verdeling van ertsen, de monopolies van mijnbouwbedrijven en de structurele schaarste van elementen ➔ Men moet er voor zorgen dat de afhankelijkheid van grondstoffen vermindert 5.3.2 CASUS: ABSOLUTE SCHAARSTE De fysieke uitputting van niet-hernieuwbare bronnen Om te weten wanneer een hulpbron uitgeput geraakt moet men de reserves (R) het en jaarlijkse gebruik (P) beschouwen Statische uitputtingsindex Hoeveel jaar er nog genoeg van die grondstof gaat zijn Huidige reserve gedeeld door het huidige gebruik (R/P) Dynamische uitputtingsindex Rekening houden met de voorspelde verandering in vraag en het vinden van nieuwe bronnen ➔ Voor een grondstof waarvoor de vraag toeneemt zal de dynamische index kleiner zijn dan de statische Voorbeeld: koper volgens de uitputtingsindex zou koper in 1930 na 30 jaar (dus in 1960) uitgeput zijn MAAR dit is niet zo door het vinden van nieuwe reserves en verbeterde winningstechnologie Dus er is nog wel koper maar van lagere kwaliteit ➔ Er is meer energie nodig om koper te produceren ➔ Grotere impact op het milieu ➔ De koperprijs stijgt 5.3.3 CASUS: STRUCTURELE SCHAARSTE Materialen worden geproduceerd als bijproduct van andere materiaal extracteiprocessen Voorbeeld: Germanium Wordt voornamelijk geproduceerd uit sfaleriet, maar wordt ook gevonden in zilver-, lood- en koperertsen Wordt ook gevonden in vliegas van elektriciteitscentrales die hun brandstof uit kolenlagen halen Wordt voornamelijk gebruikt in optica (lenzen, optische vezels, hogesnelheidschips en zonnepanelen) 55 Voorbeeld: Gallium Bijproduct van bauxiet (erts van aluminium) en sulfidehoudende zinkertsen Wordt gebruikt in halfgeleiders in computerchips met hoge snelheid (fotovoltaïsche cellen, laserdiodes, kabeltelevisietransmissie en satellieten) 5.3.4 CASUS: ECONOMISCHE EN GEOPOLITIEKE SCHAARSTE De prijs en beschikbaarheid van grondstoffen wordt ook beïnvloed door de economie (vraag e

Use Quizgecko on...
Browser
Browser