Stel je zit op een eiland ( bij wijze van spreken toevallig een bolletje in heelal) en hebt, theoretisch gesteld, maar 1 bron aan geconcentreerd materiaal, een kleine berg, zeg maar. En je hebt een stukje land precies genoeg voor voedsel, en verder niet relevant.
Stel die berg is kalksteen. De rest van het eiland is een stof woestijn : land in td equilibrium. Land en stof onbruikbaar zonder onnoemelijk veel energie in te steken om het te bionden te upgraden of vruchtbaar te maken, en die is er niet, behalve je eigen arbeid.
Dan kan je die kalksteen gebruiken, met je eigen arbeid, uithakken, om bijv. een huis te bouwen. Maar op is op. De voorraad wordt niet hersteld, er groeit niks voor terug. En dus is er een maximum aan wat je kan doen qua materiaal op dat eiland*. Het eiland heeft een natuurlijk maximum aan inzet van energie en massa. Van verander vermogen. Van zonne energie via voedsel naar arbeid naar massa naar huis. Klaar. En die kalksteen heeft tot aan zijn berg zijn dezelfde route doorlopen! (je kan dat ook nog handiger doen, zie hier xx)
Overigens: op dat stukje land groeit dus wel ieder jaar een nieuwe voorraad eten, dat groeit wel aan, herstelt. Maar in dit voorbeeld resteert daar niets van voor andere doeleinden dan voedsel. Er is niet meer ruimte, Dat hebben we even zo aangenomen. Wat dus wel inhoudt dat de energievoorraad ieder jaar wordt aangevuld, in de vorm van arbeid te leveren door die mens, maar de materiaalvoorraad niet. (afgezien van mogelijk wat restmateriaal als stro bijvoorbeeld als isolatie)
Uiteraard, in andere gevallen, eilanden met meer land, en niet grotendeels in thermodynamisch equilibrium, kan er meer groeien om te gebruiken, zijn er meer bronnen resterend. Ook bomen en bossen die groeien jaarlijks weer aan, en geven dus een jaarlijkse voorraad, weliswaar gelimiteerd. Maar wat betreft de niet organische grondstoffen, die blijven eindig, en op is op. Het is wel zo, met meer arbeid beschikbaar, zouden minder geconcentreerde voorraden ook bruikbaar kunnen zijn, tot ze op zijn. Het kost meer energie om de zuivere grondstof te krijgen, om verontreinigingen eruit te halen bijvoorbeeld.
Nog een stap verder: Op is overigens niet helemaal op, de (geconcentreerde) voorraden raken op, maar worden wel degelijk hersteld, dat vergt echter perioden van miljoenen jaren voor nieuwe geologische deposities ontstaan, door oa. tektoniek en vulkanisme. Alles is hergroeibaar en hergroeit op termijn. Alleen daar hebben wij op korte termijn niets aan. Zie onder ander mijn recente boek Post fossiel Leven en eerder aanvullingen in dit blog.
Al kan je dat wel terugrekenen naar hoeveel er dan per jaar gevormd wordt, en dat dus als bruikbaar gezien kan worden omdat het zichzelf aanvult. Maar dat is absurd weinig zo heb ik uitgerekend. [x]
Op een eiland ter grootte van de aarde duurt het natuurlijk even eer we door de bestaande voorraden heen zijn. Maar wat wel gebeurd is dat op dit moment de voorraden afnemen, en dat met name rijke bronnen afnemen want die worden als eerste gewonnen natuurlijk. Denk aan koper, Er waren ooit mijnen waar erts met 20% koper gevonden werd. Momenteel zit dat rond de 0,5%. Het is duidelijk dat er onnoemelijk veel meer energie nodig is om dezelfde hoeveelheid koper uit dat erts beschikbaar te maken. (Als het dadelijk van 0,5 naar 0,25 gaat, vergt dat 4 keer zoveel energie)
Dat is ook de reden van de onrust in de wereld momenteel, iedereen is op zoek naar steeds schaarser wordende grondstof concentraties.*
En zonder fossiel (als het ooit zover komt) moet de energie daarvoor toch ook weer van hergroeiende bronnen komen binnen korte termijn tijdsperioden. Direct: door verbranden van biomassa, hout, of indirect energie via voedsel en arbeid, zoals het voor de industriële revolutie ook ging. En dat levert een jaarlijkse zichzelf aanvullende voorraad op.
Dus beter om maar meteen organische, biobased, bronnen te gebruiken, dat scheelt enorm in belasting en uitputting van het systeem, en tevens worden vervelende neveneffecten voorkomen, zoals biodiversiteitsverlies, gezondheid bedreigende vervuiling en klimaatverandering, om er een paar te noemen.
De inzet van materialen die niet organisch zijn, is natuurlijk niet helemaal uitgesloten, maar vergen onevenredig grote hoeveelheden van wel organisch hergroeid materiaal (als energie, groeiend op land) om geschikt te maken. En dat gaat ten koste van het (land-)vermogen om in voedsel en biobased grondstoffen te voorzien. Als voorbeeld: Je kan een huis bouwen van zeg 15 m3 hout, en als je dat hout als energie gebruikt om cement en beton te maken kan je met het resterende materiaal datzelfde huis nog maar voor de helft bouwen. Dat is niet slim. Dat wil zeggen, als je alleen op de wereld bent is dat geen punt natuurlijk, maar met 8 miljard is dat niet handig, dan loop je vast, en is er ergens honger. (want landgebrek, Zonder fossiel in te zetten uiteraard) .
Er is nog wel andere indirecte zonne-energie route: en dat is natuurlijk een windmolen bouwen, van restanten en zorgvuldig geplande hergroeiende grondstoffen. Een houten windmolen dus. En dan alleen de meest essentiële onderdelen in metaal bijvoorbeeld (met organische grondstof energie geproduceerd). Of een houten waterrad molen. Dat zijn dan optimalisatie berekeningen mbt grondgebruik, voor de benodigde grondstoffen in relatie tot behoefte voor andere zaken, als voedsel en wonen. (ook in boek, en binnenkort meer hier , oa. een voorbeeld)
Waar het op neer komt is dat zonder fossiel het enige uitgangspunt biobased, cq organisch kan zijn. Dat is een jaarlijks budget en het beheer daarvan bepaalt wat je ermee gaat doen. Het is ook uitgangspunt om niet organische materialen al dan niet in te zetten. Uit een restant beschikbaarheid als aan eerdere basisbehoeften is voldaan. Iets anders is er niet: Er is energie nodig, en die kan slechts komen van de enige onuitputtelijke bron: zonne-energie, ( en water en wind als afgeleiden) en dat vergt weer materialen, en dus land en energie.
Zeker, er zijn nog wat exotische opties: sommige streken hebben geisers, en er is sowieso wat aardwarmte slim in te zetten, (zonder al teveel niet organische materialen te gebruiken uiteraard ( volg lowtechmagazine) . Maar in het algemeen is het zinvol om even te kijken naar 200 jaar geleden, waar haalde men toen zijn energie en materiaal vandaan? Dat waren lokale wind molens, een waterrad in een rivier, en in berggebied natuurlijk omlaag stromend water. En arbeid uiteraard, heel veel arbeid.
Zelfs ook arbeid van paarden en ossen, een stad als Parijs had in 1880 ca 80.000 paarden rondlopen, al was dat energetisch overigens niet zo slim, voedsel via een paard levert relatief minder netto energie tov vrij beschikbare energie van voedsel via een mens*. Maar goed, wel begrijpelijk dat men paarden het zware werk wilde laten doen. Al ging dat ten koste van enorme hoeveelheid land voor voedsel. ( en stank en poep in straten). Men had toen feitelijk ook al de keuze gemaakt hoe men een deel van het land wilde inzetten: als energiebron via paarden. (een van de meest hoogstaande duurzame culturen, optimaal georganiseerd levend van jaarlijkse opbrengsten, was Edo, het Japan van de 17 tot de 19e eeuw. En zij gebruikten geen dieren als werktuigen)
Land dus. En ook bossen waren tot aan de industriële revolutie essentieel onderdeel van de energiecyclus: Ze waren (behalve als materiaal) nodig voor het stoken van kachels (cq open haarden!), en vooral industrieel: voor bakkers, en met name ook voor ovens voor glas en metaalbewerking. [x]
Los dus van energie, op een duurzame manier ingezet is land dus ook een gelimiteerde bron, de inzet waarvan steeds afgewogen moet worden tegen de andere opties van land opbrengst: voedsel en materiaal.
En wat betreft niet organische grondstoffen: die zijn bij huidige volumes en snelheid eindig, dat wil zeggen de bruikbare geconcentreerde voorraden. Ze zijn echter wel hernieuwbaar in het algemeen, uit stof te isoleren bijv. Of als moleculen opgelost in zeewater zijn ze wel weer bruikbaar te maken, maar dan alleen met enorme energie input, die dan weer van landopbrengst (zon) moet komen. Dat zou het eerlijke en volhoudbare deel zijn, van inzet van niet-hergroeibare grondstoffen. In feite zou je dat de biobased route kunnen noemen van mineralen en metalen.
En dus, als het gaat om volhoudbaarheid, rest ons niets anders dan een biobased toekomst. Leven van het land, en zijn jaarlijks surplus. Van hergroeibare grondstoffen, en stromende energie .
noot: Meer uiteraard in mijn laatste Boek: Post Fossiel Leven (https://www.ribuilt.eu/product/post-fossiel-leven/) . Nu ook de Engelse versie uit is, ik zal hier komende perioden vaker grondstoffen behandelen en laten zien hoeveel er van ieder op jaarbasis maximaal beschikbaar is. ) de eerste verscheen al op linkedin : Koper
noot. wat betreft mens en paard: Paard 10 % nuttig, mens 20% , Uit the Servitude of Power (1′ .
Dat komt overeen met Smil (2): While domesticated animals played an important role, the energy delivered by human muscle remained much greater.
Alleen voor de beste en sterkste gefokte trek- paarden komt Smil iets hoger uit: a horse eating 4 kg of oats a day consumed about the same amount of grain as six people — but its power could supplant that of at least ten strong men .
Echter, dat ligt ook aan dieet en landgebruik. Een paard heeft iets van 1 hectare nodig, een mens met een vegetarisch dieet maar ca. 1000 m2. Dat is een factor 10 minder! Zo komen we dan op 1 op 1 uit, als we uitgaan van 1 paard is 10 keer een menskracht . Dat geldt dan voor de sterkste paarden, maar we nemen ook niet de sterkste mensen. Nog afgezien van evt rendementsverlies door stallen bouw en dergelijke, maar vooral als we meenemen dat een paard altijd door een mens begeleidt wordt, neemt de effectiviteit van een paard natuurlijk sterk af, van paard en mens samen. Dus we mogen toch gevoeglijk aannemen dat gemiddeld netto een mens meer bruikbare energie levert dan een (mens met) paard. Ik hou het maar even op de cijfers van Servitude.
1. In Servitude of Power, Jean-Paul Deléage et all.
2. In Energy and civilisation.Victor Smil
