Het klaarmaken (l) en aanbrengen van een stans (m) en een cilinder gevuld met het monster (r)

Trailer project BlueCAN (2021)

De Dobbeplas (l) en de Oostmadeplas (r)

Hoe meet je de CO₂-uitstoot van een plas of meer? Daarvoor ‘stansen’ onderzoekers er een monster uit. Met een zuigboor wordt een zestig centimeter hoge en zes centimeter brede perspex cilinder voorzichtig de bodem ingeduwd. De onderkant sluit waarna de buis gevuld is met een bijna ongestoorde toplaag en waterkolom. “Je neemt de biotoop als een soort aquarium mee naar het lab”, vertelt Martine Kox, onderzoeker en adviseur bij Deltares.

Op dat lab komt het geheel eerst een weekje tot rust waarbij de omstandigheden zoveel mogelijk identiek zijn aan het origineel. “Vervolgens meten we vier weken lang meerdere malen de gasontwikkeling boven de kolom. Dat wil zeggen de CO₂- en methaanconcentratie. Omdat we de lucht rondpompen langs een gasdetector kunnen we zo de broeikasgassen zien toenemen of afnemen.” Door monsters te ‘stansen’ uit verschillende type wateren, kreeg het onderzoeksteam meer inzicht in de achterliggende oorzaken van meer of minder broeikasgasuitstoot.

Waarom niet ter plekke meten? Kox: “Dat kan, maar dat vraagt intensief en complex veldonderzoek. Je wilt het liefst jaarrond meten boven een wateroppervlak. Het zou erg prijzig zijn. De door ons gekozen methode maakt het mogelijk bodemkolommen goed met elkaar te vergelijken. Het is een praktisch alternatief, veel gebruikt en dus ook gestaafd door wetenschappers wereldwijd.”

Meer informatie:
Het BlueCAN-eindrapport 2023-13 ‘BlueCAN: helder water voor het klimaat. Resultaten van drie jaar onderzoek’
De BlueCAN webtool

Ideaal is natuurlijk als de BlueCAN tool precies kan doorrekenen wat het effect is van bepaalde maatregelen op een bepaalde locatie, zodat de beste oplossingsrichting kan worden gekozen. De onderzoekers willen de tool graag in die richting uitbouwen en ook geschikt maken voor andere type wateren als beken en kanalen. Een andere toekomstwens is ook het broeikasgas lachgas (N₂O) meenemen. Dat is nu nog buiten beschouwing gelaten omdat er geen geschikte, betrouwbare meettechnieken voor zijn. “Voor nu is stap één in CO₂-reductie helder: de nutriëntenbelasting van oppervlaktewater reduceren”, stelt Schep. “Daar is in Nederland al veel aandacht voor, gericht op vermindering van stikstof en fosfaat. Koolstof is nu feitelijk aan dat rijtje toegevoegd.” Het onderwerp is door BlueCAN stevig op de agenda gezet. En het is waarschijnlijk niet de vraag of, maar wanneer CO₂-emissies vanuit water gaan meetellen in de klimaatmonitor. Via een nieuwe Deltafact en een congres gaat STOWA de komende tijd meer ruchtbaarheid geven aan het BlueCAN-onderzoek en de daarin ontwikkelde webtool.

Het BlueCAN-onderzoek is mede gefinancierd uit de Privaat-Publieke Samenwerkingen (PPS)-toeslag onderzoek en innovatie van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat.

De BlueCAN tool is een laagdrempelige webtool die een nuttige ruwe inschatting biedt, stelt De Rijk. Een compleet gevalideerde tool bleek nog onmogelijk. “Daarvoor is een heel uitgebreid meetprogramma nodig op allerlei type locaties, en dat jaarrond. Dat vraagt een enorm budget.”

Maar wat als je als waterschap hot spots vindt met de tool? Daarover is veel gediscussieerd in het team van deskundigen, aldus De Rijk. Een pasklaar lijstje met acties is er nog niet, omdat de modellen het effect van maatregelen nog niet kwantitatief hebben kunnen doorrekenen. Maar een stevige vuistregel is: betere waterkwaliteit betekent minder emissie. De Rijk: “Vermindering van meststoffen in het water is echt een no regret maatregel. Het komt de waterkwaliteit ten goede én verlaagt broeikasgasemissies.” Hoeveel hangt af van lokale factoren als waterdiepte en bodemsamenstelling.

De Koning: “De tool is misschien iets minder concreet dan bij de start gehoopt, maar dat verbeteren van de waterkwaliteit ook CO₂-uitstoot reduceert, is een heel belangrijk inzicht. BlueCAN laat zien dat ook kleine waterkwaliteitsverbeteringsprojecten aanzienlijke CO₂-impact hebben als ze zuurstofloosheid op de bodem opheffen.” Delfland gaat dan ook snel aan de slag met BlueScan, verwacht De Koning. “We zijn bezig met analyse van de waterkwaliteit in ons hele gebied. Vermindering van CO₂-uitstoot helpt ons bij onderbouwing van maatregelen. De extra klimaatopbrengst kan projecten over een drempel trekken.” Meer ‘leven’ in het water - waterplanten, vissen en insecten - helpt doorgaans ook emissie te reduceren, net als het grondwaterpeil laten stijgen. Op basis van de theorie is ook een groot effect van baggeren te verwachten. Dat is echter nog niet uitgebreid onderzocht. Sacha De Rijk: “Daarvoor moet je op verschillende typen locaties wel en niet baggeren en vervolgens langdurig voor en na het baggeren bemonsteren.”

Achter de tool gaan twee waterkwaliteitsmodellen schuil die het proces van broeikasgasvorming in bodem en water wiskundig beschrijven. Met een reeks veld- en labmetingen (zie ook kader) zijn ze in het BlueCAN-project aangepast en toegespitst op de Nederlandse situatie. Het gaat om complexe modellen, want de opname en uitstoot van broeikasgassen wordt beïnvloedt door veel factoren. Denk aan temperatuur, zonlicht, groei van planten en algen, het type ondergrond, bodembacteriën en de dikte van een eventuele organische laag (slib) op de ondergrond. In de zomer, bij hogere temperaturen, stijgt de uitstoot van CO₂. Dit komt omdat organisch materiaal - zoals afgestorven algen en planten op de bodem - dan sneller afbreekt. Maar juist in die periode is er ook veel opname van CO₂ omdat planten en algen erop groeien.

Ook methaanvorming (CH₄) door bacteriën in de bodem en sliblaag, is belangrijk. Methaan komt vrij indien er geen of weinig zuurstof in de bodem aanwezig is. Het gaat om een traag proces en het methaan kan opstijgend naar het wateroppervlak weer door andere microben afgebroken worden tot CO₂. Of die bacteriën er zijn, hoe actief ze zijn en ook hoe lang de weg naar boven is, speelt dus ook mee. Schep: “Kennis draait voor mij altijd om begrip van achterliggende processen. De modellen helpen die te beschrijven. In dit geval is het echt lastig om daar goed grip op te krijgen. Het gaat om een nieuw en complex kennisgebied. De kernvraag is: naar welke kant slaat de balans uit voor verschillende type wateren in verschillende seizoenen?” De modellen zijn gestaafd met de eigen meetdata, maar ook met metingen van bijvoorbeeld de Radboud Universiteit.

In het project is er een webtool ontwikkeld: BlueScan. Daarmee kan de broeikasgasuitstoot van verschillende typen oppervlaktewater worden ingeschat. Schep: “Met BlueScan kunnen waterschappen in hun beheersgebied onderzoeken waar de hotspots zitten.” Dan gaat het vooral om voedselrijke plassen. Denk bijvoorbeeld aan locaties waar snel blauwalg opduikt. Ook sloten in veenweidengebieden zijn mogelijke hotspots. Senior adviseur Watersysteemkwaliteit Joep de Koning zat namens het Hoogheemraadschap van Delfland in de adviescommissie van BlueCAN. “In 2019 klopten de onderzoekers bij Delfland aan. Ik vond het idee meteen boeiend. Delfland was ook juist bezig met de invoering van de CO₂-prestatieladder, dus we waren benieuwd naar de CO₂-uitstoot. Als ecoloog ben ik erg geïnteresseerd in wat de uitstoot precies veroorzaakt en natuurlijk hoe we daar als waterschap invloed op kunnen uitoefenen.”

Er werden twee ‘uiterste’ locaties van Delfland uitgekozen voor een pilotmeting. De Dobbeplas, een gebied met goede waterkwaliteit, en de Oostmadeplas, waar de kwaliteit slecht is. De Koning nam zelf een kijkje in de meetbus. “Om een gevoel te krijgen bij die metingen, ben ik daarna de uitstoot van de sloot bij mijn huis eens gaan vergelijken met wat mijn eigen zonnepanelen aan CO₂ besparen.” Een snelle ruwe berekening op een ‘bierviltje’ verraste De Koning toch. “Vijf hectare waterbodem in een kassengebied als Woudse Polder produceert evenveel CO₂ in een week als ik met mijn vier panelen in een jaar bespaar. Het is echt relevant.”

“Wij vinden het zelf ook meer dan verwacht”, aldus Sacha de Rijk, adviseur Zoetwater ecologie en waterkwaliteit bij kennisinstituut Deltares. “Maar al het onderzoek bevestigt de schatting. Nederland heeft natuurlijk veel wateroppervlak, maar het zit vooral in het vele ondiepe, voedingsrijke water. Een diepe plas veroorzaakt veel minder uitstoot.” Schep voegt daaraan toe: “En methaan, dat een sterker broeikasgas is dan CO₂, speelt in die ondiepe wateren een opvallend grote rol.” De schatting is één van de resultaten van het BlueCAN-onderzoeksproject naar broeikasgasemissies uit oppervlaktewater in Nederland. Deltares, Witteveen+Bos en B-WARE hebben op zestien locaties de broeikasgasemmissies van meren, plassen, sloten en kanalen gemonitord. De data zijn gebruikt om de processen achter broeikasgasuitstoot te begrijpen en te modelleren.

De BlueCAN tool waarmee waterschappen een inschatting kunnen maken van de hoeveelheid emissies, is sinds 15 juni beschikbaar. De webtool vraagt om een aantal karakteristieken van een plas of meer in te vullen. Denk aan diepte en omvang, het belangrijkste bodemtype (veen, zand of klei) en de fosforvracht die de voedselrijkheid van het water bepaalt. Met alle gegevens berekent BlueScan de te verwachten gemiddelde jaarlijkse uitstoot aan de broeikasgassen CO₂ en methaan.

Bij hotspots in het Nederlandse landschap voor broeikasgassen denk je wellicht aan de veenweiden. Maar die hebben er een geduchte ‘concurrent’ bij. Nederlandse plassen, meren en sloten vormen namelijk met elkaar ten minste zo’n grote bron. Ze zorgen naar schatting voor zo’n vijf procent van de totale Nederlandse CO₂-uitstoot, terwijl de veenweiden goed zijn voor zo’n twee à drie procent. “Het gaat nog om een ruwe schatting”, benadrukt onderzoeker Sebastiaan Schep van Advies- en ingenieursbureau Witteveen+Bos. “Maar de uitstoot lijkt inderdaad van dezelfde orde als de veenweiden.”

Zoet oppervlaktewater veroorzaakt circa vijf procent van de totale Nederlandse uitstoot aan broeikasgassen, blijkt uit het BlueCAN-onderzoek van Deltares, Witteveen+Bos, STOWA, B-WARE en Natuurmonumenten. Welke wateren hot spots zijn voor emissies, vertelt de nieuwe webtool BlueScan. Maar wat kun je doen om de uitstoot te verlagen? Het simpele antwoord: verbeter de waterkwaliteit. Onderzoeker Sacha de Rijk: “Dat is echt een no regret maatregel.”