Stikstofoxiden (NO en NO2) worden voornamelijk uitgestoten bij verbranding van kolen, olie, gas, hout en afval. Daarnaast stoten ook verkeer, landbouw en industrie deze oxiden uit.  Het is voor steden en gemeenten erg ingewikkeld om vervuilende bronnen op te sporen en de uitstoot nauwkeurig te meten. Dat is alleen precies wat nodig is om luchtverontreiniging door stikstofoxiden te voorspellen en om strategieën te ontwikkelen die deze uitstoot moeten verminderen. Bovendien verplichten nationale en internationale verdragen, zoals het Kyoto-protocol, landen om aan te geven hoeveel broeikasgassen en luchtverontreinigende stoffen ze produceren. De gegevens worden verzameld in zogenaamde emissie-inventarissen.

©Umweltbundesamt

De dagelijkse satellietmetingen, die voorheen als een van de methoden werden gebruikt, leveren echter geen nauwkeurige resultaten op. Het meetapparaat ‘ziet’ namelijk een bepaald gebied en registreert vervolgens alle verontreinigende stoffen tussen aarde en satelliet. Deze waarden lopen vaak sterk uiteen en worden daarom over het algemeen over een periode van enkele maanden geregistreerd. Door de veranderende wind zouden de emissiewaarden die vanuit de ruimte worden bepaald, “uitgesmeerd” worden en zo de ruimtelijke resolutie van de metingen verminderen, verklaren wetenschappers van het Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

Samen met collega’s uit China en de VS hebben de onderzoekers nu een manier gevonden om de ruimtelijke resolutie van de stikstofoxide-emissiegegevens aanzienlijk te verbeteren. Daarbij kon de onlangs gelanceerde onderzoekssatelliet S5P/TROPOMI van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA wprden gebruikt. TROPOMI staat voor Troposferisch Monitoring Instrument. Naast stikstofoxiden, meet de spectrometer ook andere verontreinigende stoffen en broeikasgassen zoals koolmonoxide, formaldehyde, ozon en methaan. De satelliet vliegt sinds oktober 2017 met de Sentinel-5 Precursor (S-5P)-satelliet van ESA rond de aarde.

Meer artikelen over luchtverontreiniging vind je hier.

Lokale bepaling tot op twee kilometer

Dankzij deze waarden van TROPOMI zijn wetenschappers in staat om de exacte hoeveelheden verontreinigende stoffen die worden uitgestoten, veel beter te bepalen. Het team combineerde metingen van de satelliet met windgegevens. Zo konden zij de onderliggende emissies afleiden uit het horizontale transport van de vervuilende stof. Het was ook in staat om het ‘uitsmeren’ van het signaal opnieuw te berekenen..

Het TROPOMI-instrument aan boord van de onderzoekssatelliet Sentinel-5P meet een groot aantal vervuilende stoffen in de lucht, zoals stikstofoxide. Bron: ESA

“Onze methode maakt het mogelijk om punt-emissiebronnen, zoals een kolengestookte centrale, tot op twee kilometer nauwkeurig te lokaliseren”, aldus Steffen Beirle, eerste auteur van de studie gepubliceerd in het huidige nummer van het tijdschrift Science Advances. Bovendien “kunnen de hoeveelheden verontreinigende stoffen die worden uitgestoten, betrouwbaarder worden gekwantificeerd” en “emissie-inventarissen kunnen bijvoorbeeld worden gecontroleerd op hun tijdigheid en ruimtelijke patronen”.

Het emissiepatroon maakt een duidelijke toewijzing aan puntbronnen mogelijk. Evenals een scheiding van energiecentrales en andere bronnen, zoals verkeer”,  benadrukken de wetenschappers. Met behulp van deze nieuwe methode zou een gedetailleerd emissiepatroon kunnen worden gecreëerd voor het gebied rond de Saoedi-Arabische hoofdstad Riyad, bijvoorbeeld, waarin de vervuilende emissies van de verschillende olie- en gascentrales in de omgeving worden weergegeven. Nadat de onderzoekers ook voor Duitsland en Zuid-Afrika dergelijke emissiepatronen hadden gecreëerd, werd duidelijk dat kolengestookte centrales hier de grootste afzonderlijke bron van stikstofoxiden zijn.

Titelfoto: de stikstofoxide-uitstoot in het noordelijke Rijnland. De evaluatie van de gemiddelde satellietgegevens (april tot oktober 2018) volgens de nieuwe methode, maakt een duidelijk onderscheid tussen de emissies van de bruinkoolcentrales Niederaussem en Neurath en die van de steden Keulen en Düsseldorf. Bron: MPIC, S. Beirle