IMG_5825

Naar een betere wereld

Je hoort het tegenwoordig veel zeggen: “We moeten naar een nul-economie in de wereld”, “We moeten een recycling economie”, “We moeten een wereld met een betere inkomens- en voedselverdeling”, “We moeten quotering van de resterende grondstoffen”, “We moeten een geringere reproductie in de wereld”, “We moeten de kooldioxide uitstoot op de wereld terugdringen door minder fossiele brandstoffen te gebruiken”. Enzovoort. Ja, we moeten heel veel, maar kan dat dan ook? Hoe gemakkelijk is de maatschappij te veranderen? Hoe ingrijpend? Hoe moeten we dat doen, en op wat voor termijn? Recent hebben we gezien wat er van de plannen van, eerst, Obama in de Verenigde Staten en enkele jaren later Hollande in Frankrijk terecht is gekomen. Toch waren die plannen goed en doordacht; beide politici waren populair en niet gek. Kort na de oorlog schreef Sartre een roman “De teerling is Geworpen” over hetzelfde onderwerp, een politicus met goeie ideeën en een grote aanhang werd afgezet doordat hij deze ideeën niet kon realiseren, maar in min of meer het oude stramien verder werkte als zijn voorgangers hadden gedaan. Wat gaat er dan fout, of is het onmogelijk een maatschappij te veranderen; had de Nederlandse politicus den Uyl gelijk met zijn “smalle marges van de politiek”? Hoe smal zijn ze? Waar komt de onvrede vandaan?

Met name gedurende de laatste tien tot elf duizend jaar heeft de mens een steeds complexere maatschappij gebouwd om aan zijn basisvoorziening te voldoen, het verkrijgen van voedsel. Een maatschappij is, net zoals een kruiwagen of een spa een gereedschap voor het verkrijgen van voedsel, hoe ver ook de verschillende onderdelen ervan nu daar vandaan staan. Zo ver dat we het verband niet meer zien: wat heeft nu een opleiding voor het bouwen van computer hardware nog met voedselvoorziening van de mensheid te maken? Toch helemaal niets!

Sinds de mensen hun eerste hutten gingen bouwen van waaruit ze in de omgeving voedsel, noten en peulvruchten verzamelden, is er heel veel gebeurd, de nederzettingen groeiden samen tot steden met industrie en een organiserende en een verdedigende macht. En steden tot staten. De industrie maakte gereedschappen, karren en schepen, eerst voor de boeren, dan voor de verdediging van het land, en gauw ook gereedschap om gereedschap te maken. De industrie had andere energie en grondstoffen nodig, vuur en metaal, en de organisatie papyrus, kleitabletten, schuren en silo’s, administrateurs met hun opleiding voor het inzamelen en verdelen van voedsel en grondstoffen, voor het uitbreiden van het gebied en voor handel, voor een eerlijke rechtspraak. Handel leidde tot bibliotheken en lezen, tot geld. Telkens kwamen er nieuwe problemen die om oplossing vroegen, telkens werd het groeiende systeem opgelapt en complexer. Groei leidde tot groei, tot exponentiële expansie van het systeem. Dit ging zo door over honderden, duizenden jaren, met vallen en opstaan.

Het resultaat is een systeem van uiterste complexiteit, waarbij het ene element met het andere verbonden is, erop steunt. De regels van het complificeren zijn nog altijd hetzelfde, alleen de schaal is vergroot. We hebben andere grondstoffen nodig, andere bronnen van energie. We produceren nog steeds afval, zij het heel ander, vaak giftiger en moeilijk afbreekbaar. We beïnvloeden nog altijd onze omgeving, leidend tot erosie, verzilting van vruchtbare grond. Er komen tekorten aan grondstoffen, voedsel en water, metalen. Overal hebben we antwoorden op, de technologie staat niet stil. Overal, echter, vallen nog steeds gaten, overal lopen processen nog vast. Overal stoppen we gaten, het systeem wordt complexer, innovatie roept innovatie op; we hebben die nodig. Maar het is een oneindig, en zelfversterkend proces.

Elke uitvinding hebben we persoonlijk gedaan, maar het algehele proces loopt uit de hand, het heeft een groeidynamiek buiten onszelf. Een proces van expansie, ook van intensiverende complexiteit. Koningen, keizers, confederaties van staten verloren hun greep, de maatschappij vormde daarna zichzelf, voor maar buiten de mens. Uiteindelijk een maatschappij intern dynamisch en van mondiale proporties waarin staten opkomen en neergaan met toenemende snelheid. Een alles verslindend systeem, een systeem met eigen, allesoverheersende, steeds sneller, exponentieel sneller toenemende behoeften aan grondstof en energie. Wanneer zal hij ophouden te groeien?

Kunnen we het nog stoppen, hoe moeten we dat doen? Waar moeten we ingrijpen, kunnen we nog ingrijpen in dit complexe systeem van sterk inter-agerende processen? Lukt dat nu nog? Wat moeten we het eerst doen, wat pas daarna? Elke structuur was een oplossing voor een tekortkoming, hoe zal het opgeven daarvan gaan? De hele structuur is uit noodzaak geboren, we kunnen hem niet kwijt, niet ontmantelen zonder kwade gevolgen.

We moeten de wereld veranderen, verbeteren, maar hoe, en is dat nog mogelijk? Hoe pakken we hem aan? En hoe moet hij dan anders om verdere problemen te kunnen voorkomen? Een super-Obama, een super-Hollande met super-ideeën? En bovenmenselijke kracht? Een super-koorddanser die Sartre ontkent? Wie zal dat zijn? Waar gaan we naar toe?

Balancing balls Newton's cradle

Een stoffelijk perpetuum mobile

Iedereen heeft wel van perpetuum mobile gehoord en ook van het onmogelijke bestaan daarvan. Je zou, bijvoorbeeld, een machientje een zetje kunnen geven dat vervolgens eeuwig zou kunnen doordraaien. Dit kan niet doordat er altijd wel ergens wrijving zal optreden, bij de asjes, tegen de omringende lucht en dergelijke. Volgens Newton blijft een voorwerp wel in zijn actie volharden tenzij er een kracht is die daar verandering in brengt. Dat laatste gebeurt dus met wrijving in zo’n machientje. Mocht echter een raket het zonnestelsel verlaten, dan zijn de omringende krachten die er op inwerken veel kleiner en zal hij dus veel langer volharden in zijn vaart en zijn richting.

Recycling lijkt een moderne variant te zijn op dit thema: in plaats van een energetisch probleem, hebben we nu echter een stoffelijk. Zouden we materie voor 100% kunnen recyclen dan zouden de komende grondstoffentekorten uit de wereld geholpen zijn. Wat de stoffen zelf betreft, zou dat misschien wel denkbaar zijn: we halen gewoon de stoffelijke onderdelen van een gebruikt voorwerp uit elkaar en voegen ze in een nieuwe combinatie weer samen in een nieuw voorwerp. Zo gesteld is dat denkbaar. Volledige recycling, een stoffelijk perpetuum mobile. Maar is dat ook echt mogelijk? En is het alleen maar een stoffelijk probleem, of kleven er ook nog energetische problemen aan vast waardoor we via een omweg opnieuw in de oude, energetische perpetuum mobile discussie verzeild raken? Eerst naar het puur stoffelijke aspect gekeken.

Ik denk dat er altijd, bij elk gebruik van een voorwerp, hoe het er ook uitziet en hoe groot of klein het ook is, hoe goed het ook gesmeerd wordt, altijd wrijving ontstaat waardoor het slijt. Zonder stofzuigen verstoft een kamer, ook wanneer je een tijdje weg bent geweest, zie je nog overal stof. De hermetisch afgesloten koningskamers in piramiden zijn waarschijnlijk niet zo stoffig achter gelaten als ze na een aantal eeuwen zijn gevonden. Kleine deeltjes laten geleidelijk aan los en dwarrelden neer. En tijdens normaal gebruik slijten stoelen, kleren, autodeuren: ze worden sleets of ze gaan rammelen; het is een raadsel waar het afgesleten materiaal bleef. Vaak, echter, kun je het ruiken: je ruikt stoffen waarmee stoelen bekleed zijn, of je ruikt metaaldeeltjes in staalfabrieken. Dit stofverlies van metalen in de atmosfeer neemt onverwacht grote vormen aan: tussen 1850 en 1990 is naar schatting alleen al van nikkel 133.140 ton verdampt. Deze hoeveelheid varieert natuurlijk, onder invloed van verschillende behandelingen bij een en hetzelfde materiaal, en ook tussen diverse materialen. Wel geeft het een indruk van materiaalverlies aan, en van de onmogelijkheid van een stoffelijk perpetuum mobile. Er is altijd verlies; niets blijft hetzelfde.

Er kleeft ook een energetisch aspect aan recycling: om van de ene toepassing een andere te maken kost energie. Het uit elkaar halen en weer in elkaar zetten van een stoel kost energie, vooral wanneer we dit doen volgens een ander ontwerp. In dat laatste geval verliezen we ook een deel van het materiaal, of we houden wat onbruikbaars van de vorige stoel over. Dit ligt allemaal voor de hand.

Op het moleculaire vlak is dat wat lastiger te zien, hoewel het principe gelijk is. Wanneer zuurstof en waterstof met elkaar reageren, dan komt daar energie bij vrij, zoveel zelfs dat de reactie een knal kan geven, vandaar de naam knalgas voor het mengsel. Na die reactie, echter, is het product, water, stabiel: met het verlies van de warmte is het energiearm. Het splitsen van water bij de fotosynthese planten, bijvoorbeeld, kost veel zonne-energie. Dit geldt voor veel verbindingen: we moeten er energie bij doen om moleculen te splitsen en daarna weer reactief te krijgen. Recycling kost in het algemeen veel energie, en dit op het moleculaire vlak tevens in een bepaalde vorm, chemo-elektrische energie. Dit maakt recycling erg kostbaar, vooral wanneer energie schaarser gaat worden.

Bij mengsels van metalen, legeringen, ligt het iets gemakkelijker, maar ook hier kost het energie om de bestanddelen te scheiden, exponentieel meer energie naarmate we de overblijvende stoffen zuiverder willen krijgen. Deze zuiverheid is nodig voor de kwaliteit van de legering en deze kwaliteit neemt dus af naarmate er meer ronden van recycling zijn gepasseerd: er blijft altijd iets van de vorige toepassing achter.

Over het algemeen wordt er bij discussies over de mogelijkheid van recycling weinig tot geen aandacht besteed aan het energetische aspect, terwijl het daar in de regel om draait. Wanneer we dus naar een recyclingmaatschappij zouden gaan, dan zal dit aspect zwaar op het al bestaande energiebudget gaan drukken. Het is de vraag of we op tijd zoveel energie kunnen opwekken, op welke manier dan ook, om aan de totale wens te voldoen.

De bestaanbaarheid van een stoffelijk perpetuum mobile hangt uiteindelijk op energie, waar geen perpetuum mobile geldt.

beek

Recycling in de natuur

In de oecologie, de biologische wetenschap die de levensomstandigheden van organismen bestudeert, wordt er ook over nutriëntencycli gesproken: het afval van de een wordt het voedsel van de ander. Zo gaat er niets verloren, maar blijft alles in een eeuwige kringloop besloten. En dat eeuwig mogen we zelfs redelijk letterlijk opvatten: de hoeveelheid materiaal waar het leven uit put vormt maar een heel dun laagje op de bovenste korst van de aarde, en toch wordt het al miljarden jaren gebruikt. Zonder recycling zou de gebruik ervan maar een paar duizend jaar hebben genomen. Dan moet het recyclingproces wel voorbeeldig goed zijn, zo goed dat we het als mensen zo goed mogelijk moeten nadoen in ons systeem van verbruik.

Maar is het natuurlijk systeem wel zo goed, heeft het ook zo z’n beperkingen? Of overdrijven we dat wat? Is het wel 100% efficiënt, een efficiëntie waar we zelf ook naar moeten streven? Het Darwiniaanse evolutiemodel is op optimalisatie gebaseerd, een proces dat uiteindelijk op 100% moet uitkomen. Maar wanneer we naar de efficiëntie van het fotosynthese proces kijken, dan blijkt dat slechts 1% van de zonne-energie wordt gebruikt, de rest gaat verloren. Optimalisatie betekent namelijk ook: het is wel genoeg, waarom nu nog meer? Het is geen maximalisatie.

Zo’n drie miljard jaar geleden vond een grote geologische revolutie plaats waardoor van energetische zelfvoorziening op zonne-energie moest worden overgegaan. Dit luidde de tijd van de fotosynthese in: met licht energie konden bepaalde chemische verbindingen worden verbroken die in een volgende stap van recycling weer werden hersteld. Bij het herstel kwam de gebruikte energie dan weer vrij. De eerste recyclingstap vinden we bij planten, de tweede bij dieren en schimmels. Als chemische tussenstap kwam daar tijdelijk zuurstof bij vrij, de reden waarom ook wij, met andere dieren, nog altijd zuurstof inademen. Met deze zuurstof herstellen we de oorspronkelijke verbinding, wat de energie oplevert waardoor wij lopen, schrijven, warm blijven, kinderen krijgen. Maar de chemische efficiëntie van deze cyclus is minder dan 100%, zodat de laatste 2,7 miljard jaar de zuurstof zich ophoopte, eerst in de lucht, daarna ook in het water. Steeds ingewikkelder levensvormen ontwikkelden zich. Uiteindelijk vormden deze verstevigende schelpen en beenderen van kalk, een verbinding die bij hogere concentraties van zuurstof stabiel is. Al deze kalk van al deze dieren bleef daarna onverteerd liggen waardoor zich eerst dikke kalklagen vormden, en deze de latere bergen van honderden, duizenden meters hoog. Zo stevig was die kalk dat voor dieren, de slappe plumpuddingen van vroeger, landleven mogelijk werd. Eerst aten ze elkaar en ook wieren, maar die wieren ontwikkelden zich tot rechtopstaande bomen, tientallen meters hoog, in bossen continenten bedekkend. Voor hun groei gebruikten die bomen, als wieren en andere planten, kooldioxide die ze in ook weer verstevigende cellulose en lignine omzetten. Ook voor hen stelde het landleven z’n eisen. Lignine, echter, was een nog onbekende verbinding in de biologische natuur. Het bleef dus ongebruikt achter en vormde wereldwijde, dikke lagen van steenkool. De zuurstof, in de volgende stap van het recyclingproces, bleef daardoor ook ongebruikt en hoopte zich verder op in de lucht dan voorheen. Dieren tierden toen welig, waarbij nog meer kalk werd gevormd, een verbinding waarvoor, net als bij planten, kooldioxide aan de lucht wordt onttrokken. De hoge atmosferische concentraties daarvan verminderden drastisch, met een factor tienduizend, allemaal opgeslagen in kool en in kalk. Zo groeiden de continenten in dikte en omvang. Lagen, bergen van afval door organismen gevormd. Aan de recycling van grondstof onttrokken.

Geen enkel organisme afzonderlijk is 100% efficiënt: recycling van afval moet in samenwerking van organismen worden gedaan. Alle organismen produceren hun afval, dat vervolgens als voedsel voor heel andere dient. En dan gaat dus een deel daarvan ook weer verloren, telkens een beetje, maar over de geologische tijd toch heel veel.

En bij dit alles verbruiken de organismen weer energie, energie die ze eerst verkregen uit het milieu, en later van buiten de aarde, van het licht van de zon. Deze energie wordt verwerkt en verlaat eerst het organisme en vervolgens de aarde, terug in het koude heelal. De aarde, daartegenover, is gehuld in een roodachtige gloed van warm leven. Organismen zijn stromen van energie en van grondstof, aan de ene kant van het levensproces komt het er in, aan de andere kant gaat het er uit. Alles is tijdelijk, alles wordt afval. Honderd procent recycling komt nooit voor.

Wij mensen kunnen ons spiegelen aan de natuur, maar we mogen niet denken dat daar alles perfect is, dat is het nergens. En vooral: zelf, in ons eentje, zal het niet lukken, ook wij zijn en blijven afhankelijk van anderen, van andere organismen in de natuur. Zoals de eerste bomen op aarde, zo produceren ook wij onze nieuwe verbindingen, onbekend in de natuur, los van de recycling. Ze kunnen niet worden herkend, niet worden opgenomen in een algemeen schema; ze blijven dus achter als afval. Afval voor komende eeuwen. En wij komen tekort.

Stad

Eeuwigdurende stabiliteit

Aan het eind van de 18e eeuw werd het voedsel schaars in Europa, mede waardoor in Frankrijk de Revolutie uitbrak. Kort tevoren had de Franse chemicus Lavoisier proeven gedaan om de voedselproductie te verhogen door bemesting; in Engeland stelde de econoom-wiskundige Malthus voor de extra sterfte niet tegen te gaan. Niet lang daarna stelde de Belg Verhulst zijn demografische groei-vergelijking op. In de loop van de tijd hebben we Malthus politiek bekritiseerd, in de praktijk Lavoisier gelijk gegeven, en in theorie geloven we Verhulst. Zijn vergelijking stelt ons nog steeds gerust over het verloop van de toekomst.

Net als Malthus zag Verhulst populaties volgens een zelfversnellende reeks groeien: 1, 2, 4, 8, 16, …, ook wel weergegeven als 20, 21, 23, 24, 25, … Hierbij wordt het superschriftgetalletje exponent genoemd, waarnaar de reeks is genoemd. Volgens reeks zou de bevolkingsgroei dus sneller en sneller verlopen. Verhulst’s wiskundig eenvoudige oplossing voor een te snelle groei was om de groei-exponent r met een variabele k te verkleinen naarmate de grootte van de bevolkingsomvang toeneemt. Worden de waarden van r en k aan elkaar gelijk, dan wordt de waarde van de exponent r-k nul, waarmee de groei stopt: hij stabiliseert. De variabele k wordt zowel in de biologische als in de menselijke demografie de draagkracht van het milieu genoemd.

Gedurende de 19e en de 20e eeuw is de reproductie in Europese landen vanwege diverse oorzaken afgenomen, hetgeen geleid heeft tot een veralgemenisering van deze tendens naar andere landen. Deze veralgemenisering wordt het transitiemodel genoemd. Aangezien de groeisnelheid van de wereldbevolking de laatste halve eeuw afneemt, nemen velen nu aan dat groeistabilisatie rond 2050 bereikt zal worden. Dan zou de draagkracht van de aarde bereikt zijn en daarmee de dreiging van overbevolking ontkracht, en de wereldbevolking zou dan veilig op dit aantalsniveau de toekomst in kunnen gaan.

Echter, gaat dit wel zo? Ten eerste zal er een afremming van de groei komen door zowel tekorten in grondstoffenproductie a een overschot aan afval. De spanning die dit veroorzaakt in de voedselvoorziening, industriële productin de handhaving van de milieukwaliteit zal dan niet over zijn, maar voortduren gedurende de hele stabiele periode. De oorzaak van het afremmen van de groei is niet weggenomen en blijft knellen.

Maar er is een nog groter probleem met het logistische stabiliseringmodel: de grondstofvoorraden en de opnamecapaciteit van het milieu voor afval zijn eindig, waar de logistische vergelijking geen rekening mee houdt. Vanwege hun eindigheid nemen ze met het gebruik af, waardoor het stabilisatie niveau steeds lager komt te liggen. Kijk, bijvoorbeeld, eens naar de olievoorraden in Amerika. Vanaf het begin van de 20e eeuw werden er steeds meer velden ontdekt en geëxploiteerd, wat een exponentiële productiegroei tot gevolg had. Gaandeweg, echter, droogde de ene na de andere put op, waarna er nieuwe moesten worden gezocht. Dit laatste werd gaandeweg moeilijker doordat na de eerste, grote en dus goed vindbare velden alleen de kleinere nog overbleven. Dus werden geleidelijk aan niet alleen de exploratiekosten steeds hoger, maar tevens de opbrengsten kleiner: op de eerste groeifase volgde een stagnatie, waarna de opbrengsten zelfs terugliepen. Dit verloop is typisch voor andere landen, alsook voor die van de olieproductie van de wereld als geheel: na de “boom” volgt altijd de “crash”. Wanneer zoiets onze aantallen in de toekomst bepaalt, dan zullen deze de crash volgen.

In de jaren 1960 voorspelde de olie-expert King Hubbert dit verloop, maar het werd toen weg gewuifd of ontkend. Echter, vanaf het begin van het volgende decennium werd hij algemeen waargenomen, en aanvaard als de curve van Hubbert. Dezelfde curve kunnen we verwachten bij alle grondstoffen: ze zijn alle eindig en er kan dus onmogelijk oneindig uit geput worden. De precieze vorm, evenwel, zal van geval tot geval en van grondstof tot grondstof variëren aangezien deze afhangt van vele factoren. Zo is de frequentieverdeling van de grootte van velden per land anders, alsook die van hun ruimtelijke verdeling en diepte. De mate waarin een veld geëxploiteerd kan worden hangt af van de financiële rijkdom van het betreffende land, en van die van andere olierijke landen. Dit geldt ook voor andere grondstoffen, zoals van gas of metalen.

Men kan natuurlijk het probleem met recycling verlichten maar de mogelijkheid hiertoe varieert en is vaak beperkt. Bij fosfor, bijvoorbeeld, gaat nog altijd praktisch alles verloren: het spoelt met afvalwater de oceanen in, waar het te sterk verdunt om nog geëxploiteerd te kunnen worden. Bovendien zijn de behoeften zeer groot en groeien nog met de groei in bevolking en consumptie, waardoor recycling gemakkelijk tekort schiet. Hetzelfde geldt voor andere grondstoffen zoals zeldzame-aard metalen, die nu in lage concentraties verspreid in auto’s en veel apparaten voorkomen.

We hebben geen reden om een stabiel aantalsniveau met vertrouwen tegemoet te zien: in een eindige wereld moet het naar beneden.

Historian and Writer Fernand Braudel

Braudeliaanse geschiedschrijving en verder

Net na de oorlog heeft de grote Franse historicus Fernand Braudel met een driedeling van de historische tijd de theorie van de geschiedschrijving een stuk verder gebracht. Hij onderscheidde naast de gebruikelijke korte tijdschaal van persoonlijke en politieke gebeurtenissen ook een schaal van lange duur, met nog een enkele schaal hier tussenin, de socio-economische schaal. De lange duur betreft de fysische condities van landschap, klimaat en demografie waarbinnen een beschaving zich over enkele duizenden jaren voordoet. In de biologie noemt men de eenheden van een dergelijke indeling wel integratieniveaus, en binnen de biologische oecologie schalen; hierbinnen doen zich verschijnselen voor, wel emerging properties genoemd, die met het niveau ontstonden en dit vervolgens typeren. Ter vermijding van al te exclusieve, objectieve grenzen hiertussen geef ik echter de voorkeur aan de term abstractieniveau om onze eigen activiteit bij het onderscheid duidelijk te maken.

Braudel wist overigens ook wel dat deze niveaus geïntegreerd moesten blijven: het mag dan waar zijn dat, bijvoorbeeld, mensen duidelijk herkenbare eenheden zijn met een eigen gedrag en ook beschavingen en overkoepelende naties en confederaties vormen, maar ze zijn daarnaast ook niet los te zien van een bepaalde groep van chemische elementen, elk met zijn eigen eigenschappen, reactiesnelheden en bindingsenergie. Mist een van deze elementen, of is hij gebonden aan een ander, vreemd element, dan functioneert het organisme niet meer.

Je kunt het historische proces ook uitbreiden met het astronomische dat de ontstaans- en ontwikkelingsgeschiedenis van het heelal, de melkwegstelsels, sterren en planeten omvat, het geologische dat alleen dergelijke processen van onze planeet beschrijft, en de biologie en de palaeontologie die het ontstaan en de ontwikkeling van het leven op Aarde bestuderen, en de geschiedschrijving die van de mens. Bovendien kunnen we binnen de natuurkunde de deeltjesfysica en de kwantumfysica onderscheiden, terwijl de scheikunde het gedrag van atomen en moleculen bestudeert, en de moleculaire biologie, de biochemie en de celbiologie aspecten van de chemische werking van levende organismen. Zo zijn er nog meer vakgebieden – abstractieniveaus – te onderscheiden op grond van de tijdsduur en ruimtelijke uitgebreidheid van de processen.

Ook hier weer diezelfde integratie van de niveaus: we zien op het hoogste niveau van ruimte en tijd hoe met het ontstaan van het heelal de materie zich vormde, hoe zich hieruit elementen concretiseerden die vervolgens tot moleculen samengingen, hoe deze weer samenklonterden tot melkwegstelsels van sterren met planeten er omheen. De planeten zelf differentiëren zich weer naar de eigenschappen van de atomen: de zwaardere zinken weg naar de kern en de lichtere vormen de korst. Op Aarde speelt hier de menging van materie door de snelle rotatie van de maan nog doorheen die eerst nog op zeer korte afstand rondcirkelt: als gevolg daarvan omvatten eb en vloed toen ook de nog zachte korst. Bovendien, samen met het wegzinken van atomen en met kernreacties in het binnenste der Aarde, verwarmt de wrijving bij het voortdurende mengen de planeet, terwijl deze daarna die warmte verliest aan de ijzige, omringende ruimte. Wanneer uiteindelijk de korst dik en hard genoeg is, putten de vulkanen niet meer uit diepere lagen, maar uit de bovenste, vaste, waardoor ander materiaal de atmosfeer vult en het oceanisch milieu van een elektronen-leverend in een elektronen-opnemend verandert. Echter, al voor die relatief snelle milieuomslag was het leven al ontstaan in een energetische uit-evenwicht situatie tussen het elektronen-leverende, uitwendige milieu en een elektronen-opnemend binnenmilieu, omsloten door een fijn korstje. Deze situatie heeft zich niet alleen voortgezet door de omslagperiode heen, maar ook nog gedurende de volgende 2,7 miljard jaar tot de huidige tijd. Wel heeft het zich voortdurend aan veranderende omstandigheden aan moeten passen, daarbij in het eerst de structuur van het Periodiek Systeem van chemische elementen volgend. Echter, doordat de levende systemen al snel steeds ingewikkelder werden, konden ze nauwelijks meer veranderen, waardoor het ook nu nog elementen, verbindingen en structuren uit het verre verleden bevat.

In dit nieuwe, nu zelf elektronen-opnemende buitenmilieu werd de concentratie van zuurstof steeds hoger, tot het moment dat nog ingewikkelder, en dus steeds sterker energieslorpende systemen ontstonden: eerst onze huidige, samengestelde cel, en daarna organismen uit vele van deze cellen bestaand. Tot die tijd was de concentratie kooldioxide in de dampkring nog hoog, zo’n tienduizend maal de huidige concentratie, die de temperatuur ervan verhoogde en wel zoveel dat het de zwakke straling van de nog koele zon compenseerde. Vervolgens schommelde in de laatste half miljard jaar de concentratie van zuurstof zeer sterk, wat de verdere evolutie van de veel-cellige organismen bepaalde. Uiteindelijk verscheen de mens op het toneel die meer en meer het milieu naar zijn hand zette met te groot energie- en grondstoffengebruik, met milieuoverbelasting, en met afval en gif. Zozeer zelfs dat dit nu een probleem voor het unieke leven op Aarde gaat vormen.

Zo bepalen nog steeds de kleinste processen de grootste.

Mensen

De draagkracht van de aarde

In de discussie over de voortgaande groei van de wereldbevolking en de daaruit volgende overbevolking staat vaak de draagkracht van de aarde centraal. De wereldbevolking groeit nog steeds, zij het minder snel dan voorheen. Het kan dus zo zijn dat er een soort plafond bestaat dat de verdere groei afremt waardoor rampen kunnen worden voorkomen. Echter, wat is nu deze draagkracht en wat is het mechanisme er achter? Hoe werkt het, en kan het inderdaad de groei afremmen?

Het begrip draagkracht stamt uit de landbouw en staat centraal in de theorieën van de oecologie. En het mechanisme erachter is in het begin van de 19e eeuw door Pierre-François Verhulst, een Belgische wiskundige, geformuleerd in zijn “logistische vergelijking”. Ook toen al waren er mensen die zich zorgen maakten over met name voedseltekorten die tot wijdverbreide hongersnoden zouden leiden, iets wat eigenlijk al van alle eeuwen was en nog voortduurt. Er was toen dus eigenlijk niets nieuws onder de zon. In diverse culturen bestonden er in feite vanouds zelfs verschillende vormen van al of niet vrijwillige homocide om een doorschietende groei te voorkomen. Verhulst, echter, stelde er een wiskundige vergelijking voor op.

Hij ging uit van exponentiële groei, groei die sneller en sneller toeneemt, 1, 2, 4, 8, 16, …, en die dus niet langzaam, eenparig, 1, 2, 3, 4, 5, …, verloopt. Het eerste type toename volgt een vermenigvuldigingsreeks die we overzichtelijk kunnen maken met een exponent van het vermenigvuldigingsgetal 2: 20, 21, 22, 23, 24, … In dit geval neemt dus de exponent eenparig toe, maar hij kan natuurlijk ook zelf exponentieel toenemen, bijvoorbeeld. Het punt hier is echter dat de groei van populaties als een exponentieel proces kan worden beschouwd, een waarvan de waarden steeds sneller toenemen, tot in het oneindige. Echter, het voedsel op aarde is eindig, waardoor het voor Verhulst logisch leek om wat aan de exponent te doen. Dit gebeurt in zijn logistische vergelijking met de toevoeging van een parameter k in de groei-exponent van de populatie. De waarde van k blijft niet constant maar wordt groter met de groei van de populatie. Hierin wordt k afgetrokken van de waarde van de netto-reproductie r, die de exponent van de ongeremde groei van de populatie vertegenwoordigt. Met de groei van de populatie groeit ook k, waardoor de totale exponent r-k kleiner wordt totdat hij nul is, waarmee de populatie ophoudt met groeien: hij stabiliseert.

Wiskundig is dit eenvoudig, maar het probleem is wat k in de natuur representeert, en hoe we hem kunnen meten. In de oecologische demografie noemen we hem de carrying capacity van het milieu, hierbij het probleem verschuivend aangezien we niet weten wat het mechanisme is dat de waarde daarvan dan bepaalt. Ook in de menselijke demografie is dat onbekend, hoewel er ook hier veel suggesties worden gedaan. Wanneer er evenwel in de huidige tijd maatregelen worden voorgesteld om de menselijke populatiegroei af te remmen, dan betreffen die doorgaans geen mechanismen die k zouden kunnen verkleinen, zodanig dat r–k nul wordt en de populatiegrootte dus onveranderd blijft. Tenslotte: kleine k, geringe aftrek van r, hoger plafond, verdere groei. Het probleem blijft daarmee dus bestaan: de groei gaat ongehinderd en onverminderd door.

We zouden, bijvoorbeeld, allemaal wat minder kunnen eten. Maar dat kan toch het gewenste effect niet hebben: die maatregel raakt de exponent niet. We zouden wel effect kunnen verwachten wanneer elk van ons zoveel minder gaat eten, dat deze vermindering evenredig wordt met de toename van het aantal mensen op aarde. Maar dat duurt uiteraard niet lang. Daarbij zou zelfs dat onvoldoende zijn aangezien dat de totale hoeveelheid gegeten voedsel gelijk zou laten, terwijl we dat totaal moeten laten afnemen in een wereld met eindige voorraden. Wanneer die voorraden zelf exponentieel afnemen, dan zouden we de exponent van de populatiegroei niet naar nul moeten terugbrengen, maar we zouden hem negatief moeten maken – de populatiegrootte laten afnemen – en dit weer evenredig met de afname van de voorraden. Wanneer we, echter, de overblijvende voorraad constant willen houden met een blijvend groeiende populatie dan moeten we voedsel met een efficiëntie van 100% gaan recyclen en dit sneller en sneller, evenredig met de populatiegroei. Dit kost dan exponentieel steeds meer energie, evenredig met de groei van het aantal mensen. Bij een geringere efficiëntie moet de recyclingsnelheid, en de daarvoor benodigde energie, evenredig groter zijn. Maar de hoeveelheid energie op aarde is ook eindig, waarna dezelfde redenering volgt. Hiervoor kunnen we dan aan het opwekken van zonne-energie denken, maar dat vergt bepaalde grondstoffen die ook weer in eindige hoeveelheden aanwezig zijn.

Het enig overblijvende is dat we zelf de bevolkingsgroei, de oorzaak van groeiende tekorten en overmatig afval, direct en wel zodanig aanpakken dat er voor de volgende generaties een constante voorraad voeding- en grondstoffen overblijft. Zonder zelf de bevolkingsaantallen terug te brengen komen we er niet. Alleen dit kan de mensheid voor grote problemen behoeden.

Migrations

De lange weg van de mensheid

Al snel na het ontstaan van de huidige mens in equatoriaal Oost-Afrika begonnen zijn aantallen te groeien, waarmee een eeuwenlange expansie begon. Eerst expandeerde het verspreidingsgebied naar Zuid-Afrika, en daarna naar het noordoosten, richting Rode Zee. Hierna volgde de uitbreiding de zuidrand van Azië, en van hieruit zuidoostwaarts Indonesië en Australië in. Ook ging het noordoostwaarts naar Centraal Azië, van waaruit de expansie in de Amerika’s begon. Lang na deze fase van gebiedsuitbreiding vestigden zich mensen in Egypte en Mesopotamië waar opnieuw de aantallen opliepen. Het resultaat was hernieuwde expansie, maar nu vanuit een vast centrum, waarbij ook een nieuw verschijnsel ontstond: bevolkingscontractie in dorpen en steden. De stedelingen maakten werktuigen om voedsel uit de omgeving te kopen, voedsel dat opgeslagen moest worden, waarvoor zich administraties en rechtssystemen ontwikkelden. Ook kwamen er bouwers, handelaars, religieuze kasten en legers, groepen mensen die zich aan de voedselproductie onttrokken, en afhankelijk werden van ook andere grondstoffen dan alleen voedsel. Steeds meer land werd ontgonnen en een achterland breidde zich uit; steden en dorpen en daarna ook landen fuseerden tot steeds grotere eenheden, eerst Sumerië, dan Babylonië en vervolgens Assyrië, waarvan de laatste met het eveneens uitbreidende Egypte in oorlog geraakten.

Met de bezetting van de leefbare ruimte werd deze combinatie van expansie en contractie een algemeen fenomeen: we zien het ook in Griekenland gebeuren, in Noord-Afrika, het Romeinse rijk, de Islamitische wereld, in Middeleeuws en Renaissance Europa. Overal ontwikkelde zich een stedencultuur; alleen bij bevolkingsafname verliet men de steden, zoals zich dat na de val van Rome voordeed. En we zien hetzelfde expansiecontractie proces in India en China, in delen van Afrika en in de beide Amerika’s. We zien het ook in Nederland, Engeland en Frankrijk gebeuren, die zich alle drie over verschillende continenten verbreidden, en waar het proces de Industriële Revolutie inluidde. Maar voor Duitsland resteerde later alleen nog contractie in industrialiserende steden. Hetzelfde gebeurt in Azië, Afrika en Zuid-Amerika waar de centra van interne migratie en verstedelijking nu liggen, met voedsel- en waterwingebieden er omheen en industriegebieden erbinnen. Wanneer zich geen inkomsten leverende industrieën kunnen ontwikkelen blijft de bevolking dus arm, en groeien er sloppen als deel van de steden.

Overal groeien nu steden aaneen, overal groeien grotere of kleinere industrieën, rechts- en administratiesystemen, een proces dat versnelt doorgaat. Maar zoals dat ook in Mesopotamië gebeurde, verarmt ook weer altijd de grond, ontstaat er meer en meer afval en gif, en verdwijnt het natuurlijke milieu. En met dezelfde snelheid waarmee de bevolkingen groeien, groeit ook nu nog de landbouw. Echter, de steden groeien veel sneller vanwege hun industrie en het niet-productive, services deel van de maatschappij. De bevolking en de landbouw groeien hierbij slechts exponentieel, maar de industrie zelfs exponentieel ten opzichte van hun exponentiële groei; dubbel exponentieel doordat deze de bevolking en landbouw moet dienen en ook nog zichzelf. Om dit alles mogelijk te maken, groeien dan de services weer exponentieel ten opzichte van de groei van de industrie, dat is dus dubbel exponentieel ten opzichte van de exponentiële groei van de bevolking, drievoudig exponentieel in totaal. Over de duizenden jaren groeide hierbij de groeisnelheid van de bevolking ook nog eens exponentieel. Een opeenstapeling van zelfversterkende processen. Welk eenvoudig, niet-exponentieel proces kan dit samengestelde nog stoppen?

Al deze vormen van groei kosten grondstoffen en energie waarvan de uitputting, het afval en gif het land- en watermilieu aantasten, en waarbij luchtvervuiling door kooldioxide het klimaat is gaan verwarmen. Hierin vormt huidige tijd slechts een moment in een duizenden jaren lange historische ontwikkeling van groei, uitputting, en productie van afval. Maar in dit hele proces blijft alles uiteindelijk toch draaien om eten: hiervoor waren de nieuwe jachttechnieken, land- en stedenbouw nodig, hiervoor richtten we onze industrieën in, en organiseerden we administraties, legers, transport- en rechtssystemen en scholen. Deze verminderden echter niet het probleem van uitputting en afvalproductie: zij vergrootten en verbreedden het slechts. Het vergrootte doordat alle oplossingen opnieuw en om meer grondstoffen en energie vragen, en dus opnieuw en nog meer afval afgeven. Ze verbreedden het probleem doordat de benodigde grondstoffen bij elke nieuwe vorm van industrie en service verlening telkens weer andere zijn. Elke nieuwe toepassing en activiteit vraagt dus ook telkens meer energie, energie die we uit steeds weer andere bronnen verkrijgen: eerst menselijke en dierlijke energie, dan die uit water en wind, en uiteindelijk energie uit het verbranden van, respectievelijk, hout, kolen, olie en gas, wat de klimaatverwarmende kooldioxide oplevert.

Om deze problemen aan te kunnen pakken, moeten we bedenken dat al deze vormen van groei voortkomen uit de duizenden jaren van groei van ons allen: het zijn er de gevolgen en symptomen van. En met het bestrijden daarvan komen we er niet; we moeten de oorzaak, de exponentiële groei van de bevolking zelf aanpakken. Deze luidde al het andere in.

Exponentieel

Vluchten naar voren

Bij de huidige economische crisis krijg je vaak de indruk dat het antwoord op groei een nadruk op verdere groei is: groei in de financiële wereld wordt vertaald in economische groei die dan vervolgens weer de financiële groei kan stimuleren. In dit verband hoor je dan ook vaak de uitdrukking “vlucht naar voren” worden gebruikt. Het gaat me er nu niet om of we deze uitdrukking inderdaad op dit proces kunnen toepassen, of zelfs of dit proces goed is weergegeven. Het gaat me om de uitdrukking zelf, en ook om de vraag of we de maatschappij inderdaad soms wel eens stil konden laten staan, een zijsprong laten maken, of zelfs naar achteren zouden kunnen laten vluchten, de armen van de achtervolger in. Kunnen we nog wel terug naar de jaren 1960 of 1970, zoals tegenwoordig ook wel wordt gesuggereerd. Historisch gegroeid, kan een maatschappij mijns inziens inderdaad niet afremmen, blijven staan via economische of financiële nulgroei, of achteruit stappen. Een kleine stap zijwaarts doen en daarmee een andere weg inslaan is al moeilijk genoeg. Waardoor zou dit niet kunnen, wat is het probleem?

In dit verband wordt er vaak naar enkele factoren of processen gekeken, niet naar een aantal daarvan in hun onderlinge verband. Zo is het, bijvoorbeeld, gebruikelijk om in verband met klimaatverwarming naar de oplopende concentratie van kooldioxide in de atmosfeer te wijzen: wanneer we minder fossiele brandstoffen zouden gebruiken, dan neemt deze groei wat af en zal ook de aarde minder snel opwarmen. We zouden dan bovendien naar het concentratieniveau van, zeg, 1990 terug moeten. Blijkbaar is dan de gedachte dat de atmosfeer eveneens weer zal afkoelen, met alle gunstige gevolgen van dien.

Dit zal echter niet gaan gebeuren: de kooldioxide in de atmosfeer blijft er nog een paar duizend jaar in en zal dan de lucht en daarmee de aarde blijven verwarmen. Dit fysische deel van het proces valt dus niet zomaar terug te draaien. Als fysisch proces is het bovendien op diverse manieren met een ingewikkeld maatschappelijk proces verweven. Ten eerste hebben de oliemaatschappijen die in de brandstoffen handelen voor honderden miljarden in een groot deel van de maatschappelijke infrastructuur geïnvesteerd. Eerst zijn er concessies in de olieleverende landen gekocht waarvoor al geologisch voorwerk is gedaan om de voorraden te bepalen, en daarmee de kosten van boren te schatten. Dit kost per put al vele miljoenen. Daarna moet de olie vervoerd en geraffineerd worden waarvoor pijpleidingen van vaak honderden kilometers lengte moeten worden aangelegd, met op bepaalde afstanden sterke pompen om de nog dikke ruwe olie door de pijpen te leiden. Voor het verdere vervoer zijn grote tankschepen nodig, waarvoor havens moeten worden aangelegd. Enzovoort. Uiteindelijk moeten verschillende olieproducten worden gemaakt en verkocht waarvoor onderzoek moet worden gedaan en een netwerk van verkooppunten over vele landen verspreid over alle continenten moet worden gespannen.

Los hiervan moet de maatschappij zelf ook worden ingericht wat de bouw en het onderhoud betreft van transportmiddelen, zoals auto’s voor vracht- en personenvervoer, een goed en veilig wegennet moet worden aangelegd, winkels, kantoren en scholen op grotere onderlinge afstanden moeten worden gebouwd en onderhouden, enzovoort. Ook moet de wetgeving worden aangepast, alsmede rijscholen en administratiekantoren worden opgericht, om maar enkele aspecten te noemen. Ook hiervoor moeten investeringen van vele miljoenen, zo niet miljarden worden gedaan.

Deze investeringen worden echter niet zo maar gedaan, maar ze zijn noodzakelijk om de maatschappij in de huidige vorm en omvang draaiend te houden: fabrieken, ziekenhuizen en huishoudens zijn allemaal op hun eigen manier afhankelijk van brandstof en gebruiken hier onvoorstelbare hoeveelheden van. Ook de huidige landbouw en communicatiemiddelen zijn compleet afhankelijk van energie, vanaf de mijnbouw van grondstoffen tot en met de chemische middelen en apparaten zoals kunstmest, bestrijdingsmiddelen, computers en mobieltjes. Om in de huidige aantallen te leven zijn de mensen compleet van dit soort energie afhankelijk geworden en moeten we de productie van kooldioxide als onvermijdelijk afval met zijn klimaatverwarmend effect als een noodzakelijk kwaad accepteren. Terugdraaien is onmogelijk, niet alleen vanwege de enorme kosten, maar ook doordat we de hele maatschappijstructuur van vandaag moeten veranderen naar een geheel andere structuur. En we weten niet naar welke, noch op welke basis van energievoorziening, dat zou moeten gebeuren. Tenslotte staan de onderzoeken naar adequate alternatieven nog in de kinderschoenen, zodat we nog geen plannen kunnen uitwerken, noch nieuwe investeringen kunnen doen.

Ook op andere maatschappelijke gebieden, die hier in meerdere of mindere mate los van staan, zien we factoren en processen die in onderlinge afhankelijkheid werken. Een maatschappij is een ingewikkeld netwerk, een dynamisch systeem dat we niet willekeurig kunnen veranderen, bijstellen, ombuigen of terugdraaien. Het is historisch ontstaan en kan zich bij een bepaalde complexiteit alleen verder ontwikkelen. Haperingen in dit systeem kunnen alleen met een vlucht naar voren worden beantwoord.