Streven. Jaargang 8

[p. 25]

Zijn onze energiebronnen onuitputtelijk?
door Dr P. de Ceuster

TOEN de mens, schaars over de wereld verspreid, zich alleen te bekommeren had om het dagelijks brood, was er overal hout genoeg te vinden voor het vuur, de enige energievorm die hij kende. Veel later pas kwamen er machines bij die in steeds grotere mate brandstof verslonden, doch de vraag was niet actueel zolang het mensengeslacht nog niet heel de wereld veroverd en onderzocht had. Men leefde er maar op los: hoe meer energie de machines vroegen, hoe meer steenkool en petroleumbronnen er gevonden werden. De negentiende-eeuwse mens, overmoedig geworden door het beginnende en steeds stijgende meesterschap, dacht als een nieuwe rijke ‘dat het niet meer op kon’. Oude meesterwerken moesten plaats maken voor de nieuwe technische orde. Als symbolisch detail zouden we kunnen vermelden dat in Egypte locomotieven gestookt werden met mummies als energiebron.

Nu echter komt de bezinning.

Honderd jaar geleden was iedere mens, op enkele bavoorrechten na, zijn eigen slaaf, ten hoogste geholpen door een paard, een ezel, een kameel. Nu verbruikt iedere bewoner der Verenigde Staten het energie-equivalent van tweehonderd slaven. En de hele wereld trappelt van ongeduld om datzelfde niveau te bereiken, terwijl, door de aangroei der bevolking, steeds méér mensen in aanmerking komen voor een dergelijke standing en comfort.

Nog worden stijgende hoeveelheden steenkolen aan de grond onttrokken, nog krijgen de stuwdammen steeds groter afmetingen, nog spuiten de petroleumbronnen met onverminderde kracht. Doch na honderd jaar roofbouw wil men de inventaris opmaken¹⁾.

* * *

1) Men vergete niet dat alle schattingen uiteraard zeer onnauwkeurig zijn. Schattingen blijven extrapolaties uit bekende voorraden. De stijging der behoeften, die eveneens de levensduur dezer voorraden bepaalt, blijft de tweede onbekende. Het is dan ook algemeen aanvaard schattingen slechts te laten gelden voor het tijdstip waarop ze gemaakt worden, zodat herschattingen regelmatig moeten geschieden. Voorspelde de wetenschappelijke journalist, Anton Zischka, twintig jaar geleden niet dat er nog juist genoeg zink was voor 18, lood voor 9 en chroom voor 8½ jaar? Toch zou het onjuist zijn te denken dat met iedere herschatting de voorraden groter worden. Wel was b.v. het verbruik van petroleum in de V.S. in het jaar 1950 even groot als de hele geschatte reserve in 1900, maar de voorraad van bruikbare steenkolen daalde. We zullen dan ook zo weinig mogelijk cijfers aangeven. Wie er belang in stelt, verwijzen we naar Energy Sources, de publicatie van Scarlett Ayres (New York, 1952) die alle numerieke gegevens zo betrouwbaar mogelijk verzamelt.

[p. 26]

Hout is de oudste energiebron. Toen de mens het vuur uitvond, waren het zeker harsrijke houtspaanders die in brand schoten. Sindsdien en gedurende tienduizenden jaren bleef hout het enige middel om warmte te verwekken, om eetwaren te bereiden, metalen te smelten en ook om stenen te bakken of kalk te branden. Toen de mens echter het vuur uitvond werd er een zekere pyropathie in hem wakker, die niet alleen in oorlogstijd tot uiting kwam in het neerbranden van steden of in het toepassen der techniek van de verschroeide aarde. Neen, hele bossen werden weggebrand, niet alleen om vruchtbare aarde vrij te maken zoals destijds in Vlaanderen of Frankrijk geschiedde, doch ook om houtskool te verkrijgen voor de metallurgie en zelfs louter omwille van potasrijke houtas. De Maya's, de cultuurrijkste prae-columbiaanse bewoners van Amerika, zijn daaraan ten onder gegaan. Ook de laatste generaties Amerikanen hebben ware catastrophen verwekt door onoordeelkundige ontbossing.

Heden ten dage wordt hout nog hoofdzakelijk gebezigd voor de papiernijverheid en als mijnhout. Het verbruik is echter te groot: er wordt meer hout verbruikt dan er bijgroeit. Het komt er dus opaan te bezuinigen.

Als technische energiebron echter komt hout nauwelijks nog in aanmerking. Als dusdanig heeft het slechts een, zij het dan ook zeer groot, geschiedkundig belang.

* * *

Alhoewel steenkool in onze streken reeds ontgonnen werd vanaf de elfde eeuw en in China zelfs sedert dertig eeuwen, toch dateert het intensief gebruik pas uit de vorige eeuw, toen het als huisbrandstof het hout gedeeltelijk begon te vervangen.

Onze gemechaniseerde wereld blijft ingesteld op steenkool en petroleum. Dit blijkt wel het duidelijkst uit de volgende cijfers. Van al de energie, tot 1950 onder vorm van delfstoffen uit de grond gehaald, werd slechts 14% vóór 1900 verbruikt en alhoewel er steeds méér steenkolen door petroleum vervangen worden, toch krijgen de eerste nog het leeuwenaandeel.

De koolreserves zijn wel zeer groot, doch de helft wordt gevormd door bruinkool, een minderwaardige jongere soort, die niet eens bij de echte steenkool gerekend wordt. Anderzijds heeft men bij de ontginning steeds zoveel mogelijk de rijkste lagen en de beste soorten opgehaald.

[p. 27]

De overblijvende reserves worden daardoor voortdurend van slechtere kwaliteit of komen voor in lagen, die zeer diep liggen of minder dik zijn zodat de ontginning steeds minder economisch te verantwoorden is. Dit is ook het geval in ons land, de wieg der steenkoolontginning.

Verbetering der installaties kan hieraan zeker verhelpen, maar eens komt het ogenblik dat geen delving meer rendeert, tenzij kool zeer schaars en waardevol wordt. Op dat ogenblik zou ze dan weer veel te duur zijn om nog als energiebron te worden aangewend.

Dit wordt in vele landen ingezien, o.a. in Rusland en ook in België met zijn uitgeputte lagen. In deze landen interesseert men zich sterk voor de zogenaamde onderaardse vergassing. Twee verticale mijnschachten worden onderaards in de steenkoollaag met elkaar verbonden. Deze verbinding blijft vooralsnog het moeilijke punt. Zo kan de steenkoollaag in brand gestoken worden. Wordt nu langs de ene kant lucht, of beter nog zuurstof toegevoerd, dan komen er langs de andere kant brandbare gassen te voorschijn. Deze kunnen dan verstookt worden of zelfs in synthetische petroleum worden omgezet. Bij dit onderaards vergassen - dat nog steeds in het proefstadium verkeert - gaat er ongetwijfeld veel energie verloren. Doch, waar het ontoegankelijke mijnen betreft, is deze ontginning van energetisch standpunt volkomen verantwoord.

Naast steenkool is er ook nog turf voorhanden dat min of meer kan beschouwd worden als steenkool in wording. Terwijl bij de ontginning van steenkool reserves aangesproken worden, waarvan de vorming honderdduizenden jaren duurde, worden alle turf-reserves in een tijdspanne van ongeveer honderd twintig jaar hernieuwd. Bij een ontginning van slechts 0,8% per jaar zou deze dus altijd kunnen blijven voortduren. Maar op die manier kan turf slechts op onbeduidende wijze in onze energie voorzien, aangezien we hier te doen hebben met een minderwaardige brandstof.

* * *

De industriële petroleum-ontginning is eerst honderd jaar oud doch er wordt koortsachtig geboord. Het is alsof de mensheid slechts tot rust kan komen wanneer alle ontginbare petroleum aan de oppervlakte verstookt is.

De reden daarvan ligt voor de hand. Terwijl steenkool moeizaam moet losgemaakt en bovengebracht worden, spuit petroleum dikwijls zo wild aan de oppervlakte dat remming noodzakelijk is. Daarbij is petroleum veel waardevoller dan steenkool. Petroleum is dan ook a.h.w. een symbool geworden van welstand. Vele landen zoals Arabië en Venezuela hebben er waarschijnlijk hun voortbestaan aan te danken. Volgens

[p. 28]

de beroemde uitspraak van Lord Curzon werden de gealliëerden in 1918 ter overwinning gedragen op golven van petroleum. Later zal misschien eens aan het licht komen dat de strijd om het bezit van petroleum meer bloed heeft doen vloeien dan destijds de strijd om het goud. Een koude petroleumoorlog bestaat al lang en vroeger hadden de grote maatschappijen en Rusland hun experten in petroleumbranden en hun saboteurs, hun agitatoren en hun specialisten in burgeroorlogen. Een dergelijke petroleumoorlog speelt zich ook nu af in Iran.

Het verbruik van petroleum neemt steeds toe en vervangt de steenkool omdat zij veel soepeler is bij de aanwending. De omschakeling op schepen is reeds lang een feit en op treinen gaat ze, bijzonder in het buitenland, steeds verder.

De petroleumvoorraad is echter evenmin onuitputtelijk. Weliswaar ontdekt men nog steeds nieuwe bronnen maar men boort reeds diep in zee. Bij iedere bron, die aanvankelijk met geweld opspuit, ziet men de druk voortdurend verminderen totdat geen aardolie meer vanzelf opstijgt. Dan moet er gepompt worden. Eens komt het ogenblik dat ook geen pompen meer helpt, al blijft er nog zeer veel olie, misschien méér dan de helft, in de put achter. Wel kent men allerlei handige middelen om nog wat op te halen doch eens komt onherroepelijk het einde.

Ook hier is het gevaarlijk zich aan schattingen te wagen, vermits het gebruik voortdurend stijgt en steeds minder nieuwe bronnen ontdekt worden. Om het voorzichtig uit te drukken zouden we kunnen zeggen dat het onwaarschijnlijk is het huidige verbruiktempo langer dan enige tientallen jaren vol te houden.

Dit betekent geenszins dat we, laat ons zeggen in de eeuwwende, zonder benzine zouden zitten. Er bestaan ook vervangingsmiddelen. Hieronder kunnen we het aardgas of petroleumgas rekenen, waarvan de reserves even groot zijn als die van aardolie. Verder beschikken we nog over olielei en asfalt waaruit, door destructieve distillatie of chemische behandeling, petroleumproducten kunnen gewonnen worden. De reserves dezer grondstoffen zijn veel aanzienlijker; ze zijn dan ook geroepen om, misschien binnen korte tijd, geleidelijk petroleum als grondstof te vervangen.

Wie in oorlogstijd genoodzaakt was een auto met steenkool of cokes aan te drijven, heeft kunnen ervaren hoeveel soepeler petroleumproducten werken. Daar anderzijds de koolreserves toch nog wel een paar honderd jaar zullen meegaan, ligt het voor de hand de omzetting van steenkool in petroleum te beproeven. Hoe belangrijk deze omzetting is moge blijken uit het feit dat in Duitsland en Amerika reeds milliarden werden uitgegeven voor researchwerk op dit gebied. Zonder deze om-

[p. 29]

zetting had Duisland, de woorden van Lord Curzon indachtig, geen tweede wereldoorlog kunnen voeren. De uitvinder van het procédé, Dr Bergius, ontving de Nobelprijs, die nooit tevoren voor een zuiver technische aangelegenheden was toegekend.

Toch heeft een ander procédé, dat van Dr Fischer, de meeste kans op succes. Hierin wordt de steenkool eerst vergast en dan met behulp van katalysatoren in petroleumproducten omgezet. Doch ook deze methode is duur en, van zuiver energetisch standpunt uit, niet te verantwoorden daar meer dan de helft der energie verloren gaat bij de scheikundige omzettingen. Toch zal misschien later de onderaardse vergassing der steenkool moeten gekoppeld worden aan deze methode zodat het uiteindelijk resultaat van deze vergassing petroleum zal zijn.

* * *

Al de aangehaalde energiebronnen zijn brandstoffen die warmte ontwikkelen - warmte die ofwel om zichzelf gewenst is ofwel als tussenschakel dient voor het aandrijven van machines. Er zijn ook nog rechtstreekse natuurlijke energiebronnen: b.v. wind, getijen, bliksem, enz. Doch deze bronnen zijn onbeduidend. Al kunnen ze plaatselijk wel dienst bewijzen, toch kunnen ze geen gewicht in de schaal werpen wanneer het er op aankomt een werkelijk wereldtekort aan te vullen. Alleen de waterkracht van rivieren is aanzienlijk en kan nog wezenlijk uitgebreid worden, vooral in Belgisch Congo. Deze kracht heeft het grote voordeel onuitputtelijk te zijn vermits de regen ze steeds blijft aanvullen. Toch zal deze kracht, hoe aanzienlijk ook, slechts kunnen voorzien in een kleine fractie van de bestaande totale behoefte aan energie, zelfs wanneer hydro-electrische centrales ze volledig zouden benutten.

* * *

Onze huidige energievoorziening blijft dus aangewezen op steenkool, petroleum en eventueel op aanverwante producten, die in de tegenwoordige omstandigheden voor een paar honderd jaar volstaan. In geval echter van een ‘all round’ industrialisatie der hele wereld, die wel te voorzien is, zal het einde veel eerder in zicht komen.

Het is een feit dat veel energie wordt verspild. Onze huisverwarming, die nog steeds een vierde der beschikbare energie opslorpt - en in technisch minder ontwikkelde landen zelfs veel meer -, blijft immers voor verbetering vatbaar. Het vervoer, dat de grootste hoeveelheden petroleum vereist, verkwist veel brandstof. Schepen en treinen hebben hun rendement steeds verbeterd doch de auto's verbruiken aldoor meer benzine. Wel zien we het verbruik per ontwikkelde paardekracht dalen

[p. 30]

doch anderzijds wordt voortdurend meer paardekracht verbruikt voor verhoging van snelheid en omwille van allerlei comfort. Hier evenals elders is het dikwijls moeilijk uit te maken waar het comfort eindigt en waar de verkwisting begint. Fabrieken laten ook veel warmte verloren gaan vooral door het gebruik van verouderde krachtinstallaties. De electrische centrales daarentegen hebben hun rendement in zulke mate verbeterd dat men stilaan komt aan de grens die, van thermodynamisch standpunt gezien, verdere besparing uitsluit. Wat niet belet dat ook hier nog 70% der thermische energie verloren gaat.

De belangrijkste verbetering in het gebruik van oudere energiebronnen zou bestaan in een meer doelmatige aanwending der afvalwarmte in fabrieken en electrische centrales. Het gebruik van afvalproducten als brandstof zou ook veel kunnen besparen. Meer en meer wordt gebruik gemaakt van warmtepompen die op dit gebied de meest economische machines zijn daar ze, om het enigszins paradoxaal te zeggen, in staat zijn warmte te ontwikkelen door koude massa's, vijvers b.v., nog verder af te koelen.

Van al deze verbeteringen mag men echter niet te veel verwachten. Het verleden heeft ons immers geleerd dat deze besparingen op verre na geen gelijke tred kunnen houden met de stijgende behoefte der mensheid.

De toestand der energievoorziening hoeft men niet al te pessimistisch te bekijken: zelfs voor onze achterkleinkinderen zal er nog genoeg overblijven. Maar het pleit voor onze verantwoordelijkheidszin dat we niet uit de korf zonder zorg willen leven wanneer de inhoud zienderogen vermindert.

* * *

Er is ook nog een ander aspect aan dit probleem. Steenkool en bijzonder petroleum worden meer en meer waardevolle grondstoffen voor de chemische industrie. Door deze stoffen te verbranden staan we in hetzelfde geval als iemand die zich genoodzaakt ziet zijn prachtige meubelen op te stoken om niet van koude te vergaan. Later zal men er wellicht toe moeten komen uit koolzuur - het verbrandingsproduct van petroleum - moeizaam stoffen te synthetiseren die uit petroleum of steenkool zoveel eenvoudiger te krijgen waren.

Bestaan er dan andere voldoende rijke energiebronnen? Deze vraag kunnen we niet alleen zonder meer bevestigen, we mogen er nog aan toevoegen dat deze andere onontsloten energiebronnen onuitputtelijk zijn. Het inwendige der aarde is een gloeiende massa. Door deze slechts met een graad af te koelen zou de vrijgekomen energie voldoende zijn voor millioenen jaren. Deze warmte zit echter zeer diep en de boringen

[p. 31]

zouden dus geweldig duur zijn. Iedere boring zou daarbij slechts weinig calorieën opleveren want de aarde is een zeer slechte geleider. Van economisch standpunt is deze bron dus uitgesloten evenals het zeewater dat ook veel warmte bevat, die er praktisch zeer moeilijk aan kan onttrokken worden. Slechts daar waar de onderaardse warmte onder de vorm van lava naar hoger gelegen delen der aardkorst gestuwd wordt, in vulcanische streken dus, is ontginning mogelijk. In IJsland wordt zeer veel gebruik gemaakt van warm water- en stoombronnen. Ook in Italië wordt een electrische centrale gebouwd die vulcanische warmte benut en heel Zuid-Italië van electrische stroom zal kunnen voorzien. Een grote uitbreiding kan deze ontginning echter niet nemen.

Waarom zouden we ons dan niet wenden naar de bron van alle hoger vermelde energie, de vulcanische uitgezonderd, namelijk de zonne-energie?

De zonnestralen immers werden door de planten gebruikt om koolzuur om te zetten in brandbare producten die later verstierven tot fossiele kool en turf, of door dieren om veranderd werden in petroleum, olielei en asfalt.

Deze zonnestralen verwarmen de lucht die opstijgt en in beweging komt als wind en storm. Ze verdampen zeewater en deze damp condenseert tot water in de bergen waar het achter stuwdammen kon worden opgestapeld.

Young heeft op aanschouwelijke wijze de energievoorraden van de wereld vergeleken. Veronderstelt dat de zon uit het firmament zou verdwijnen en het mogelijk zou zijn over al de brandstoffen der aarde te beschikken om deze te verwarmen zoals tot dusverre door de zon geschiedde, dan zouden die energiebronnen volledig uitgeput en opgebrand zijn na drie weken. De rechtstreekse benutting der zonnewarmte stuit echter op twee grote moeilijkheden. Vooreerst wordt deze warmte bijna gelijkmatig verdeeld over de hele oppervlakte der aarde en moet ze dus eerst geconcentreerd worden. Dit is nu wel van ouds mogelijk gemaakt door de constructie van parabolische spiegels. Vroeger gold dat meer als een curiositeit dan als een technisch uitvoerbaar procédé. Heden ten dage, o.a. te Stalingrad en in Frankrijk, wordt dit op een meer technische schaal uitgevoerd, echter niet om grote hoeveelheden energie op te wekken, doch wel om hoge temperaturen, tot 6000°, te bereiken. Verder is het moeilijk deze energie op te stapelen. Wel kennen we photocellen waar zonnestralen electriciteit opwekken of photochemische reacties verrichten zoals in de photographische camera's. Hier wordt echter de zonne-energie maar sporadisch gebruikt.

In de natuur komt echter de belangrijkste biochemische reactie voor,

[p. 32]

de photosynthese. Met behulp van bladgroen als catalysator, worden koolzuur en water verenigd tot suiker, die op zijn beurt verder wordt verwerkt tot alle mogelijke biologische stoffen. De energie voor deze zeer endotherme reactie wordt geleverd door de zonnestralen.

Deze reactie is zo universeel dat de aarde, van uit een andere planeet bekeken, waarschijnlijk een groene schijn heeft. Nochtans verbruikt de plantengroei slechts 0,1% van de zonne-energie. Het mechanisme der photosynthese is tot nog toe onbekend doch met behulp van moderne analysemethoden, de chromatographie en de radio-actieve tracers, gaat dit geheim wel zijn ontsluiering te gemoet.

Deze photosynthese is geen monopolie van onze continenten. Aan de oppervlakte der zee leven algensoorten, Chlorella geheten, die deze reactie met nog veel groter rendement uitvoeren en tot 1% der zonne-energie opstapelen. De cultuur van deze micro-planten, die een zeer ver gevorderd stadium heeft bereikt, doet ons een middel aan de hand om de zonne-energie veel doelmatiger te benutten. We moeten ons dan het toekomstige ‘bouwland’ voorstellen als een soort aquarium, gevoed met stromend water en koolzuur uit de verbrandingsgassen der energiecentrales. Na de bestraling door de zon worden de algen afgefiltreerd en gedroogd. Ze kunnen dan omgewerkt worden tot voedsel, tot brandstof voor machines of zelfs chemisch omgezet tot petroleumproducten. Hier gaan dus voedselvoorziening en energie-opwekking hand in hand. Deze mogelijkheid is minder utopisch dan op 't eerste gezicht lijkt: er wordt zelfs voorspeld dat ze eerder verwezenlijkt zal worden dan de technische benuttiging van de kernenergie.

* * *

Ten slotte blijft er nog iets te zeggen over de kernenergie. Met de atoomreactor is deze geweldige energie in het stadium der ontsluiting getreden. De onvoorstelbare kracht, in uranium besloten, heeft de mensheid aanvankelijk duizelig gemaakt. Maar toen de inventaris opgemaakt werd der uraniumreserves, die wegens hun radio-activiteit veel vlugger volledig op te sporen zijn, maakte het enthousiasme van het eerste uur plaats voor een zekere ontgoocheling. Young, in zijn beroemde vergelijking van 1947, geeft aan dat de kernenergie van alle uraniumertsen de zon kan vervangen gedurende drie minuten. Sindsdien werden nog wel uraniumertsen opgespoord en de broedreactor uitgevonden die honderdmaal meer energie oplevert, terwijl ook thorium als brandstof kan dienst doen. Rekenen we al het uranium bijeen dat over de wereld verspreid ligt, dan komen we tot dertigduizend jaar, dus een half millioen maal de reserve der andere energiebronnen. Dit is echter een

[p. 33]

utopie want de ontginning van deze ertsen zou meer energie vergen dan het eruit gezuiverd uranium zou opleveren.

Ook de teleurstelling, die uranium als mogelijke universele energiebron teweeg heeft gebracht, is te ver gegaan. Waarom weigert men de mogelijkheid ook andere kernen te ontsluiten? De geleerden waren absoluut niet zeker dat de ontploffing van de eerste uraniumbron in de aarde geen andere kettingreacties zou teweegbrengen. Is het dan in de toekomst uitgesloten met wetenschappelijke middelen te bewerken, wat men eerst als spontane reactie vreesde?

Heeft men zich niet reeds verstout in de waterstofbom een kernreactie uit te voeren gelijkend op die welke de zonne-energie voortdurend levert? Niets belet ons van de kernphysica, die nog in de kinderschoenen staat, nog andere omzettingen te verwachten. Iedere massa bevat ongehoorde hoeveelheden energie en zolang geen derde of vierde wet der thermodynamica ons de onmogelijkheid van deze totale omzetting wetenschappelijk bewijst kunnen we, nu meer dan ooit, hopen dat nog andere bruikbare kernomzettingen zullen gevonden worden.

* * *

Voorspellingen zijn altijd gevaarlijk. Met de gegevens waarover we thans beschikken stellen we ons de toekomstige energievoorziening aldus voor. Binnen een paar tientallen jaren zullen de petroleumvoorraden waarschijnlijk in zoverre geslonken zijn dat de distillatie van olielei en asfalt zal moeten inspringen. Gezien het steeds stijgend verbruik zal dan de synthese uit steenkool nog enige decennia verder aan de beurt moeten komen. Daarna zal men gereed moeten zijn met de benuttiging der zonne- of kern-energie. Zodra men hiermee klaar is, is de zorgenperiode voorbij.

Reden tot pessimisme is er allerminst, doch we mogen niet vergeten dat onze technische beschaving, die volledig steunt op de energievoorziening, hoe langer hoe meer de materiële basis vormt van onze hedendaagse geestelijke cultuur.