In deze aflevering van Studio Veenweide – De verdieping geeft onderzoeker Gilles Erkens (Deltares/UU) college over mechanismen in de bodem met betrekking tot veenafbraak en broeikasgasemissies. Welke mechanismen leiden tot bodemdaling en welke mechanismen een relatie met broeikasgasuitstoot? Waarom zijn er bodemdalingsmetingen nodig in een onderzoek naar broeikasgasemissies? Welke variabelen spelen daarin een rol en waarom is het belangrijk om deze processen te begrijpen om te komen tot oplossingen?

Daarover hoor je meer in deze aflevering.

www.nobveenweiden.nl
www.stowa.nl
www.veenweiden.nl
www.uu.nl
www.deltares.nl

TRANSCRIPTIE

Ivo de Wijs: Dit is Studio Veenweide, de verdieping. Een serie colleges over de reductie van broeikasgassen in het veenweidegebied. In het klimaatakkoord hebben we afgesproken dat de veenweiden gaan zorgen voor het verminderen van een jaarlijkse emissie van één megaton in 2030. Hoe gaan we dat doen? Wat weten we al en wat weten we nog niet? Het Nationaal Onderzoeksprogramma Broeikasgassen Veenweide zoekt het uit. In zes afleveringen volgen we de 6-M-cyclus van Meten, Mechanisme, Modelleren, MKBA, Maatregelen en Monitoren. De gastspreker in deze aflevering is:

00:00:40

Inge Diepman: Gilles Erkens, expert bodemdaling bij onderzoeksinstituut Deltares en de Universiteit Utrecht en drijvende kracht achter het onderzoeksconsortium. Gilles, hartelijk welkom bij de Verdieping. Je gaat ons van alles vertellen over het mechanistische begrip. Dat is een heel breed begrip.

00:00:57

Gilles Erkens: Mechanistische begrip gaat over wat we begrijpen van de mechanismes die achter de bodemdaling en de broeikasgasuitstoot zitten in het veenweidegebied. In deze collegeserie ga ik kijken naar welke mechanismes leiden tot bodemdaling en welke daarvan ook een relatie hebben met broeikasgasuitstoot. Het gaat erom waarom we bodemdaling metingen nodig hebben in een broeikasgasuitstoot onderzoek.

00:01:20

Inge Diepman: De komende vijftien tot 20 minuten ga je ons daarover bijpraten. Ik zou zeggen: 'The floor is yours'. Heel veel plezier met het college van Gilles Erkens.

00:01:29

Ivo de Wijs: De M van Mechanisme.

00:01:32

Gilles Erkens: Waarom meten we bodemdaling in een broeikasgasuitstoot onderzoek? Dat komt omdat bepaalde mechanismes die leiden tot bodemdaling, bepaalde processen die leiden tot bodemdaling, ook leiden tot broeikasgasuitstoot, maar niet allemaal. Er zijn ook processen die leiden tot bodemdaling, maar niet tot broeikasgasuitstoot. Juist dat verschil willen we maken. Als we de mechanismes begrijpen die zowel leiden tot bodemdaling en broeikasgasuitstoot, dan kunnen we ook de bodemmetingen gebruiken als proxy voor broeikasgassen uitstoot elders in het land, en dat is ons grote doel.

00:02:03

Gilles Erkens: Helaas is het zo dat bodemdaling door heel veel verschillende processen wordt veroorzaakt. Ik richt me in dit stuk over mechanismes in het veenweidegebied op bodemdaling en broeikasgas uitstoot in het veenweidegebied. We hebben natuurlijk ook nog bodemdaling door allerlei andere processen, zoals het winnen van gas, zout of water. We gaan nu hebben over het ontwateren van het veenweidegebied en het aanbrengen van belasting. Dat zijn juist de twee processen die leiden tot het dalen van het veenweidegebied.

00:02:30

Gilles Erkens: Als we kijken naar het type processen, hebben we ook twee types die je kan onderscheiden. We hebben aan de ene kant de mechanische processen, dus waar veen echt wordt samengedrukt of waar veen echt verandert van vorm. Maar we hebben ook de processen die biochemisch zijn, dus waar biologische processen zorgen voor de afbraak van veen, en daarmee verliest het zijn sterkte en kan het ook worden samengedrukt. Er zijn dus twee typen processen. De biochemische processen, dat zijn de micro-organismes: de bacteriën, de schimmels en de eencelligen, die langzamerhand het veen afbreken. Voor het afbreken van het veen gebruiken ze zuurstof om energie te krijgen en dan breken ze het veen af om zelf ook energie te krijgen. Dat zorgt voor de uitstoot van broeikasgassen.

00:03:12

Gilles Erkens: Als ze dat doen dan wordt dat veen langzamerhand opgegeten en het verliest het dus ook aan sterkte. De stukken verdwijnen. Het veen kan je eigenlijk zien als een soort gewapend beton. Er zitten allerlei oude plantenvezels - vezels zijn oude plantenresten - en overal zitten vezels en daartussen zit een matrix van allemaal oude organische stoffen, en die bacteriën eten dat langzamerhand weg. Deels die matrix, misschien ook wel deels de vezels, waardoor langzamerhand dat gewapend beton zijn sterkte verliest. Dan wordt dat langzaamaan onder zijn eigen gewicht in elkaar gedrukt. De massa verdwijnt ook. Dus dan hebben we broeikasgasuitstoot en volume verlies, wat leidt tot bodemdaling. Dat is één van de hoofdoorzaken van bodemdaling in het landelijk gebied.

00:03:49

Gilles Erkens: Daarnaast zijn dan de mechanische processen, en daar maken we onderscheid aan de ene kant tussen consolidatie, dat is het uitdrukken van water uit de poriën tussen de vezels. Tussen de vezels zit allemaal ruimte, daar zit meestal water in. Als het wordt uitgedrukt omdat er gewicht bovenop wordt aangebracht, dan stroomt dat langzaamaan eruit en dan drukt de grond samen. Er is ook kruip. Kruip is het heroriënteren van het korrelskelet van de vezels zelf in de bodem, waarbij ook een klein beetje water wordt uitgedrukt. Het bijzondere van kruip is dat dit gebeurt zonder dat er iets verandert in de gewichtstoestand. Kruip is daarmee ook eigenlijk een viskeus gedrag van de grond. Als je een hele dikke vloeistof hebt kan die zich ook viskeus gedragen. We kennen het ook van bijvoorbeeld hellingprocessen in Limburg waar groen langzamerhand naar beneden glijdt of schuift over hele lange tijdschalen. Dit gebeurt in de ondergrond ook, dat is kruip.

00:04:44

Gilles Erkens: Het derde proces van de mechanische processen is krimp. Krimp is het in elkaar drukken van de bodem, of eigenlijk in elkaar trekken van de bodem, onder extreme zuigspanningen. Als er op een gegeven moment in die poriën, de ruimte tussen de vezels, geen water meer zit maar ook lucht, door de verdamping, dan kunnen die vezels helemaal naar elkaar toe getrokken worden door de zuigspanningen van het restje water dat nog in de poriën zit. Dit gebeurt vooral in de in de bovengrond in droge periodes, dan wordt dat helemaal bij elkaar getrokken. We hebben vier processen die leiden tot bodemdaling: één biochemisch proces, dat is veenafbraak door micro-organismen, en dan drie mechanische processen, en dat zijn consolidatie, kruip en krimp.

00:05:29

Gilles Erkens: We kunnen ook kijken in de bodem waar die processen plaatsvinden. Consolidatie gaat over het uitdrukken van grondwater uit de poriën, dus dat gebeurt in het gebied in de bodem waar grondwater aanwezig is, dus onder de grondwaterspiegel. Consolidatie vindt niet plaats boven de grondwaterspiegel. Krimp vindt juist plaats door de zuigspanningen in de poriën en dat zit juist boven de grondwaterspiegel, dus dat zit in een ander bereik dan consolidatie. Veenoxidatie onder zuurstofrijke condities, dus de aerobe afbraak, vindt plaats boven de grondwaterspiegel, net zoals krimp, want daar moet zuurstof bijkomen. Tenslotte vindt kruip juist weer met name plaats onder de grondwaterspiegel. Daar is het met name belangrijk.

00:06:15

Gilles Erkens: We hebben die vier processen. Twee daarvan zitten boven de grondwaterspiegel en twee daaronder. Hoewel er nog wel mogelijkheden zijn dat bijvoorbeeld ook veenafbraak plaatsvindt onder de grondwaterspiegel, maar dat is misschien iets voor een volgende podcast. We kunnen ook kijken in de tijd wat die processen bijdragen aan de totale bodemdaling en broeikasgasuitstoot. Als we kijken naar het verleden zijn er hele goede metingen gedaan in de jaren '50 in de Verenigde Staten, maar ook in Indonesië een aantal jaar geleden. Daar zijn verse veengebieden drooggelegd en is de ontwatering vergroot. Er zijn overigens ook proeven daarmee gedaan in Nederland in de jaren '60 in Zegveld.

00:06:55

Gilles Erkens: Wat je ziet als je dan heel nauwkeurig de bodemdaling meet dat het eerst heel snel gaat. De eerste maanden is er enorme bodemdaling. Dat gaat in centimeters per jaar, als je het uitdrukt in jaarlijkse snelheden, maar in die maanden gaat dat enorm snel. Daarna neemt het af en komt het in een soort metastabiele dalingsfase. We weten dat in het begin de bovenbodem heel erg aan het uitdrogen is. Dan komt er gewas op te staan, de grondwaterstand is verlaagd, dus er is een heel nieuw deel wat eerst nog maagdelijk veen was en dat wordt ineens blootgesteld aan zuurstof. Daar begint dan veenoxidatie, maar ook krimp. Veenoxidatie heeft even tijd nodig om op gang te komen en is ook niet iets wat met die enorme snelheden te maken heeft, dus dat moet dan grotendeels krimp gedomineerd zijn.

00:07:37

Gilles Erkens: Daarnaast betekent het ook dat als je een grondwaterstand ineens verlaagt, dat het bovenste pakket geen steun meer heeft van het grondwater. Dat pakket rust ineens op het pakket daaronder en dat pakket daaronder moet dat gaan dragen. Dat kan dat niet, dat heeft daar niet de kracht voor, dus dat zakt langzamerhand in elkaar en dan onder het uitdrukken van het water uit de poriën, dus dat is consolidatie. Die consolidatie vindt ook in die eerste fase met name plaats. Door die consolidatie wordt die ondergrond weer sterker, het wint weer aan sterkte, waardoor het langzamerhand steeds beter in staat is om die bov...