Geïnspireerd door schaatsverenigingen die bij vorst een weiland onder water zetten om ijs te laten aangroeien, experimenteert Fonger Ypma met zijn bedrijf Arctic Reflections met het dikker maken van Noordpoolijs, door het met zeewater te bevloeien. Doel is te zorgen dat het ijs ’s zomers langer stand houdt, zodat het kan doen waar het goed in is: zonlicht reflecteren. In de Baffin Bay, een zeearm tussen Groenland en Canada, begon de Delftse startup vorige week aan nieuwe veldproeven.
Zelfs de meest optimistische emissiescenario’s van het IPCC voorspellen dat de eerste zomers met een ‘ijsvrije’ Noordelijke IJszee in het volgende decennium al kunnen optreden. IJsvrij betekent een Noordelijke IJszee met minder dan 1 miljoen vierkante kilometer ijs – een onbeduidende hoeveelheid ten opzichte van het langetermijngemiddelde – waarin de meeste Arctische waterwegen open zullen zijn, en het resterende ijs tegen kustlijnen aan komt te liggen.
IJsvrije zomers zouden een zelfversterkende feedbackloop teweegbrengen. Doordat ijs namelijk tot 90 procent van het opvallend zonlicht weerkaatst, terwijl open water juist meer dan 90 procent absorbeert, betekent de verandering van een witte spiegel in een donkere oceaan nog sneller opwarmend zeewater, en daarmee een verdere versnelling van het smelten van het ijs.
Wat nu als je ’s winters een laagje zeewater op het ijs pompt, waardoor het dikker wordt en ’s zomers langer stand houdt? Dat vroeg Ypma, die als wis- en natuurkundige in de quantummechanica gepromoveerd is aan de universiteit van Oxford en daarna onder andere bij consultancybureau McKinsey en energieleverancier Eneco werkte, zich een aantal jaar geleden af.
Al gauw kwam hij erachter dat hij niet de eerste was met dit idee, en dat onderzoekers van Arizona State University al eens hadden berekend dat het poolijs op die manier in theorie zo dik kan worden gemaakt, dat het ’s zomers niet meer wegsmelt. Na verkennend onderzoek met ijsexperts van de TU Delft, besloot Ypma in 2023 het roer om te gooien en samen met compagnon Tom Meijeraan zijn baan op te zeggen, om de startup Arctic Reflections op te richten.
Fonger Ypma (l) en Tom Meijeraan (r) op Spitsbergen | Foto: Arctic Reflections
Consortium
Samen met andere wetenschappers en bedrijven die hetzelfde doel nastreven, is de startup inmiddels onderdeel van een consortium, geleid door de universiteit van Cambridge. Naast Arctic Reflections zijn ook de University of Manchester, University College London, het Noorse Nansen Center, de University of Washington en de Britse startup Real Ice aangehaakt. Hierbij houden de academici zich bezig met bijvoorbeeld modelleringen om onder verschillende scenario’s te berekenen hoeveel ijs verdikt zou moeten worden om ijsvrije zomers te voorkomen, en voeren de bedrijven veldtesten uit. Aanvankelijk deed Arctic Reflections dat nog met eigen middelen en die van een impact-investeerder en filantropen; later met behulp van het Britse overheidsfonds ARIA.
Ice roads
“In eerste instantie dachten we nog dat we allerlei onderzoek moesten gaan doen om pompen te ontwikkelen waar je bij temperaturen als -40°C mee kan werken, maar dat bleek eigenlijk allemaal al te bestaan, omdat de techniek al decennialang wordt toegepast om ice roads te verstevigen”, vertelt Ypma. “Daardoor is er al veel kennis over de techniek, maar dat gaat dan bijvoorbeeld om hoe dik je het ijs moet maken voordat er een vrachtwagen overheen kan. Waar we echter nog maar weinig over weten, is hoe je er met het aandikken van zeeijs voor kan zorgen dat er ’s zomers grotere oppervlakten ijs blijven liggen.”
Eerder deed het bedrijf al veldtesten op Spitsbergen en in Newfoundland, Canada. Hierbij werd een pomp gemonteerd op amfibische voertuigen, fat trucks, die zich over ijs, sneeuw en water kunnen verplaatsen. Door gaten in het (circa een halve meter dikke) ijs te boren en het onderliggende water omhoog te pompen, werden ‘testvakken’ van tot zo’n 10 hectare onder water gezet. Tijdens het smeltseizoen monitorde het team vervolgens de dikte van het ijs, met sensoren in het ijs, een time-lapse camera en satellietbeelden.
Zoutgehalte
Op Spitsbergen bleek dat er, bij een luchttemperatuur van zo’n -20°C en met zeewater van zo’n -1.8°C, niet meer dan vijf uur nodig was om 10.000 vierkante meter ijs 30 centimeter dikker te maken. “Met deze veldtesten hebben we kunnen aantonen dat het verdikken van ijs op deze manier werkt, en dat het toegevoegde ijs met ongeveer dezelfde snelheid smelt als natuurlijk ijs. Ook waren de aangedikte ‘percelen’ op Spitsbergen significant en kwantificeerbaar witter, en reflecteerden ze tijdens de smeltfase meer zonlicht dan het overige ijs. In Newfoundland hebben we deze metingen door slechte weersomstandigheden helaas niet kunnen reproduceren. Dit jaar gaan we met dronebeelden werken om de albedo van het ijs beter te meten", vertelt Ypma.
Ook zal het zoutgehalte van het ijs onderzocht worden. Wanneer zeewater bevriest wordt het merendeel van het zout er namelijk ‘uit geduwd’. Een kleiner deel wordt in het ijs gevangen. Mettertijd vormen zich in het ijs pekelkanaaltjes, waardoorheen ook dit ingevangen zout alsnog naar beneden sijpelt. “Eerstejaarsijs heeft daardoor nog een zoutheidsgehalte, maar ouder ijs dat een zomer overleefd heeft, is vrijwel zoet. Hoe het kunstmatig aandikken van ijs deze fysische processen beïnvloedt, gaan we onderzoeken door van tijd tot tijd ijskernen te nemen en daar het zoutprofiel van te meten”, aldus Ypma. “Ook hebben we in eerdere experimenten gemerkt dat als je te veel zeewater in één keer op het ijs pompt, de slushlaag van sneeuw en water bovenop het ijs te zout wordt, waardoor het niet goed bevriest omdat zout water een veel lager vriespunt heeft. Ook dit willen we verder onderzoeken.”
Inuit
Tijdens de experimenten die nu van start gaan zal het team samenwerken met de inheemse bevolking. Inuit-organisaties hebben aangegeven welke stukken ijs de onderzoekers kunnen bestuderen zonder daarbij dieren, de jacht of transportroutes te verstoren. “Om op het ijs te mogen werken moet je ook een letter of support van de lokale jachtorganisatie hebben. En in de vergunningprocedure zijn Inuit-organisaties uitgenodigd om commentaar te leveren op onze plannen.” Ook zullen Inuit-organisaties de komende zomer monitoren hoe snel het ijs smelt.
“De Inuit ondervinden nu al de gevolgen van het korter wordende ijsseizoen”, zegt Ypma. “’s Winters zijn ze veel mobieler en kunnen ze over het ijs rijden om bijvoorbeeld familie op te zoeken in andere dorpjes, of om te gaan jagen. Maar waar zij voorheen tot eind juni nog prima over het ijs heen konden rijden, is het tegenwoordig begin juni al onveilig aan het worden.”
Moral hazard
Het initiatief kent ook tegenstanders. “Sommigen vinden dat er een moral hazard aan zit: dat als je hierop inzet, bedrijven dan minder gemotiveerd zouden zijn om aan vermindering van hun uitstoot van broeikasgassen te werken. Maar het lijkt me volledig duidelijk dat als je alleen dit doet en niet aan uitstoot werkt, dat je dan water naar de zee aan het dragen bent. Dit is gewoon nodig bovenóp mitigatie”, vindt Ypma.
“Ook zijn er poolwetenschappers die vinden dat je überhaupt zo min mogelijk moet interfereren in poolijs, en alle menselijke invloed uit dat gebied moet weghalen. Dat zou ik natuurlijk ook het liefst hebben, maar als je een hek om de Arctic heen zet smelt het ijs nog steeds weg.”
“Elk idee heeft vroeg of laat tegenstanders. Wij weten zelf ook nog niet of dit gaat werken. Mensen die goede inhoudelijke kritiek hebben, luisteren we dan ook graag naar.”
Offshore-industrie
Stel dat het concept ooit opgeschaald zou worden, hoe zou dat er dan in praktische zin uit moeten komen te zien? “Aanvankelijk dachten we eraan om het zeewater met baggerschepen op de ijskappen te spuiten. Maar dat gaat niet, want zo’n schip vriest binnen no time vast. Daarom denken we nu aan mobiele platforms op het ijs. We hebben al verkennende gesprekken gevoerd met de offshore-industrie, maar het is nog vroeg.”
Het smelten van het poolijs is een collectief probleem zonder duidelijke probleemeigenaar, in een gebied dat onderworpen is aan geopolitieke spanningen. “Als dit idee in technische zin zou werken, betekent dat dan ook niet direct dat je het ook echt kan gaan doen – dat is duidelijk. Zo vinden sommige spelers het wel prettig dat het ijs verdwijnt, omdat er dan nieuwe scheepvaartroutes ontstaan. Maar in het stadium waar we nu zitten moet je soms een beetje oogkleppen op doen voor alle mogelijke toekomstige beren op de weg – anders kom je nergens. We bekijken het stap voor stap.”
