Een Delfts bedrijf wil het smeltende pakijs redden door er water op te spuiten

‘We hebben maar een paar uur water op het ijs gepompt. Daarmee hebben we het ijs 25 centimeter dikker gemaakt, dat is best wat”, zegt Fonger Ypma. „Toen het ging dooien bleef het opgedikte ijs iets langer bestaan dan de rest, maar minder lang dan we hadden gewild.

Dit jaar gaan we voor een groter oppervlak, dat hopelijk langer bevroren blijft.” Tijdens het tourskiën jaren geleden was Ypma weleens in het noorden van Lapland geweest, maar pas tijdens een veldonderzoek in 2024 kwam hij voor het eerst boven de poolcirkel. Vanuit Delft begon Ypma in 2021 de start-up Arctic Reflections, waarmee hij wil proberen het zee-ijs van de Noordpool in de zomer langer te behouden.



Half februari vertrekt hij samen met collega’s opnieuw richting poolcirkel. „We willen nu een vierkante kilometer ijs opdikken, honderd keer meer dan vorig jaar.” Behoud van het zee-ijs op de Noordpool is voor de hele aarde van belang.

Het lichte en vaak met sneeuw bedekte ijs reflecteert tot zo’n 90 procent van de zonnestraling die erop valt, terwijl donker zeeoppervlak juist 90 procent van de straling absorbeert. Als het ijs smelt, neemt de aarde dus meer warmte op en dat heeft een versterkend effect op klimaatverandering. „De bomen van de Amazone worden vaak de longen van de aarde genoemd, dankzij het ijs op de Noordpool houdt de aarde het hoofd koel”, zegt Ypma.

„Er zijn ook allerlei neveneffecten als het Noordpoolijs verdwijnt. Er komt methaan vrij, dat is een sterk broeikasgas. Belangrijke zeestromingen kunnen veranderen.

En als het ijs weg is, is ook een uniek ecosysteem verdwenen.” Op zeespiegelstijging heeft het smelten van het Noordpoolijs geen directe invloed omdat het een drijvende ijsmassa is. Wel draagt een warmere Noordpool bij aan smelt van landijs elders.

„Elk jaar ligt er in de winter zo’n 12 miljoen vierkante kilometer ijs. In de zomer is dat 4 miljoen”, zegt Ypma. „Vroeger lag er ’s zomers 7 miljoen vierkante kilometer.

Je zou kunnen zeggen dat we tot doel moeten hebben om 3 miljoen vierkante kilometer ijs te verdikken zodat het de zomer overleeft. Maar we richten ons nu op de afname van 80.000 tot 100.

000 vierkante kilometer die jaar op jaar plaatsvindt. We willen die afname een halt toe roepen, tot het aantal broeikasgassen dusdanig is afgenomen dat het zomerijs zichzelf weer in stand kan houden.” Dat is alsnog een enorm gebied, tot wel drie keer het landoppervlak van Nederland.

Hoe pak je dat aan? IJsgroei een handje helpen is op zich niet ingewikkeld. „Water op het ijs pompen heeft snel effect”, zegt promovendus Jacob Pantling, die bij het Centre for Climate Repair van de Universiteit van Cambridge manieren onderzoekt om het Noordpoolijs te verdikken. „Je stelt water direct bloot aan de koude lucht waardoor het sneller bevriest dan water dat aan de onderkant in contact staat met het ijs en daar moet aanvriezen.

Dat komt doordat de ijslaag isoleert. Hoe dikker de ijslaag, hoe meer hij isoleert en dus hoe langzamer het ijs aan de onderkant aangroeit.” Vaak ligt er ook sneeuw, dat vraagt om een iets andere tactiek.

„Sneeuw werkt extra isolerend doordat er lucht in zit”, zegt Pantling. „Water in de sneeuw laten lopen verlaagt dit isolerende effect doordat de laag in solide ijs verandert. Maar de ijsgroei verloopt net anders dan wanneer je water op kaal ijs sproeit.

Ook verspreidt het water zich op een andere manier.” Hoe de ijslaag groeit en smelt, met en zonder sneeuw erop, probeert Pantling in het lab te doorgronden. In een grote vriezer heeft hij een aantal opstellingen staan waarmee hij veldexperimenten reproduceert.

Op basis van metingen in deze vriezer maakt hij computermodellen die een indruk geven van hoe het op grotere schaal gaat. Op zijn laptop start Pantling een animatie die zijn modelberekeningen tot leven wekt. Er zijn drie kolommen te zien die ijs voorstellen dat aangroeit gedurende een winter: één kolom waar water op kaal ijs wordt gespoten, één kolom met sneeuw die doordrenkt wordt en één controlekolom met ‘gewoon’ ijs.

De kolom met water op ijs lijkt de dikste ijslaag te krijgen, maar even later loopt de ‘sneeuwkolom’ in. De kolom waaraan geen water wordt toegevoegd blijft achter. Zout is een complicerende factor, verwacht Pantling.

IJs met zout erin is minder sterk en smelt daardoor waarschijnlijk sneller. Sneeuw bestaat uit zoet water, en bij natuurlijk gevormd ijs zakt het zout langzaam uit het ijs. „Maar wat doet het met het ijs als zout zeewater bovenop wordt gespoten? In de vriezer is hier makkelijker aan te meten dan in het veld.

” De omstandigheden boven de poolcirkel zijn extreem. Of het idee ook in de praktijk kans van slagen heeft moet uit veldexperimenten blijken. „Over het pompen van water op ijs om het dikker te krijgen bestaat in het noorden van Scandinavië en Canada gelukkig al heel veel kennis”, zegt Ypma.

„Ze maken daar in de winter ijswegen. Om het dik genoeg te krijgen om er met vrachtwagens overheen te rijden pompen ze water op het ijs. Die wegen zijn soms wel 500 kilometer lang, dus dat is ook een enorme operatie.

” Voor de veldtest in 2024, die op Spitsbergen plaatsvond, heeft Arctic Reflections gebruik gemaakt van pompen uit Zweden. Dit jaar gaan ze eigen pompen gebruiken, die groter zijn. Hun financiering komt van stichtingen en groene fondsen, waaronder Carbonfix en Uniiq.

„We zijn nog aan het ontdekken hoe het moet, een zo groot mogelijk oppervlak laten bevriezen bij zo weinig mogelijk energie”, zegt Ypma. „Onderzoekers die als eerste aan het idee rekenden dachten dat de beste aanpak zou zijn om met miljoenen kleine pompjes te werken. Die zouden dan een eigen windmolentje hebben, ze zouden vastvriezen in het ijs en gaan pompen als er eenmaal ijs lag.

Wij denken dat zoiets veel te snel stuk zou gaan. We richten ons daarom op wat grotere stations, uiteindelijk een stuk of duizend denken we, die je af en toe verplaatst.” De veldtesten van Arctic Reflections in 2024 draaiden nog niet zo om de techniek, maar helemaal om de vraag: heeft het zin? „We hebben vooral heel veel gemeten”, zegt Ypma.

„Je verdikt zoveel, hoeveel is de natuurlijke groei dan? Hoe snel smelt het? Wat gebeurt er met de inkomende en uitgaande straling?” Ter plekke deden ze metingen aan boorkernen die ze uit het opgedikte ijs haalden en deden ze stralingsmetingen. Smelt hielden ze bij via temperatuurlinten in het ijs die op afstand uit te lezen zijn en een timelapse-camera. De uitkomsten stemmen positief.

„De initiële ijsdikte was 88 centimeter, met daarop bijna 20 centimeter sneeuw. Vier uur pompen leidde tot gemiddeld 25 centimeter extra ijs”, zegt Ypma. „We zagen op alle drie onze testveldjes dat het verdikte ijs op eenzelfde manier smolt als het niet-verdikte ijs, met dezelfde dagelijkse afname.

Ondanks het zout dus. Al bleef het uiteindelijk niet veel langer liggen. Dat kwam niet zozeer door de zon.

Op een gegeven moment spoelde al het ijs, dus ook ons opgedikte ijs, weg door warmer water dat vanuit het fjord kwam.” Ten noorden van Canada is het effect groter, denkt hij. „Hoe hoger je gaat, hoe meer extra dagen ijs je krijgt voor de hoeveelheid die je erop doet.

We hebben vorig jaar om praktische en logistieke redenen gekozen voor Spitsbergen, maar het smelten gaat daar nu eenmaal snel in de zomer. Om te bewijzen dat dikker ijs daadwerkelijk leidt tot ijs dat in de zomer veel langer blijft liggen, is nog meer onderzoek nodig.” In Groot-Brittannië werkt een andere start-up aan hetzelfde doel: Real Ice.

Hun beoogde aanpak verschilt van die van Arctic Reflections. Real Ice, deels zelf gefinancierd en deels door filantropen, is bezig een onderwaterdrone te ontwikkelen die van onder het ijs een gat naar boven boort en vervolgens water het ijs op pompt. „Je zou het misschien niet denken, maar onder water zijn de omstandigheden veel fijner”, zegt Andrea Ceccolini, co-ceo van Real Ice.

„De temperatuur is constant -1,5 graden Celsius en er is geen wind. Boven water is alleen al veel energie nodig om de machines warm te houden.” Ze zien een groot aantal, kleine onderwaterdrones voor zich.

„Die keuze heeft te maken met schaalbaarheid”, zegt Ceccolini. „Kleine drones zijn goedkoop en goed te vervangen als er een stuk gaat. We hopen dat de techniek hiermee ook voor kleine gemeenschappen toegankelijk wordt.

Voor het werk op het ijs denken we dat kleine pompen ook logischer zijn: het ijs buigt door als er veel water uit één punt op komt en dan verspreidt het water zich niet meer.” Op dit moment zit Ceccolini met zijn collega’s midden in een periode van drie maanden waarin ze veldtesten doen, in Cambridge Bay, Canada. Voorlopig werken ze nog met vier pompen boven op het ijs.

„We gaan ongeveer een vierkante kilometer opdikken. We willen dit jaar vooral leren wat de efficiëntste aanpak is: kan opdikken het beste vroeg of laat in de winter en is het nuttig om een tweede laag op dezelfde plek aan te brengen? De weersomstandigheden, of het sneeuwt of niet, spelen ook een grote rol in welke aanpak geschikt is.” Er is regelmatig contact tussen Arctic Reflections en Real Ice.

De eerste expeditie waarbij Ypma boven de poolcirkel kwam was op een expeditie van Real Ice. „We zijn ook heel open over onze onderzoeksresultaten. We zitten allemaal in hetzelfde schuitje, natuurlijk”, zegt Ypma.

Jacob Pantling is vanuit Cambridge University betrokken bij het veldwerk van Real Ice en ging dit jaar voor de tweede keer met hen mee naar Cambridge Bay. Er zijn nog veel meer onderzoekers betrokken. Behalve de techniek en het ijs worden bijvoorbeeld ook de eventuele ecologische gevolgen in kaart gebracht.

Wat vindt de lokale bevolking eigenlijk van de bedrijven die het zomerijs komen redden? Zowel Ypma als Pantling beginnen er zelf over. Sommige mensen zijn sceptisch over of het gaat werken, maar vijandigheid over experimenten met het klimaat ‘in hun achtertuin’ komen ze op bijeenkomsten niet tegen. „Klimaatverandering heeft nu al heel veel invloed op hun manier van leven”, zegt Ypma.

„Ze zijn afhankelijk van het zee-ijs om te kunnen reizen en jagen. Vroeger waren grote delen van het zomerijs in juli nog begaanbaar, nu begint het in juni al gevaarlijk te worden.” „De mensen die we spraken zijn in eerste instantie geïnteresseerd in het directe effect voor henzelf, niet per se in het effect op het klimaat als geheel”, zegt Pantling.

„Het maakt denk ik ook uit dat we proberen iets te behouden, te herstellen eigenlijk. Andere technieken die iets willen doen aan het reflectievermogen van de aarde om klimaatverandering tegen te gaan – het spuiten van deeltjes in de stratosfeer of het witter maken van wolken – voegen iets toe wat er eerder niet was. Dat is een heel ander verhaal.

” Voor Arctic Reflections draait de veldtest van dit jaar, die ten noorden van Newfoundland in Canada plaatsvindt, om het vergroten van het oppervlak en het testen van techniek. „Vorig jaar hebben we drie losse, relatief kleine plekken opgedikt. Bij elkaar een hectare.

Dit jaar gaan we voor een vierkante kilometer, aaneengesloten. We willen onderzoeken of het lukt én zien wat het doet met het smelten. Een groter oppervlak zou minder snel moeten wegsmelten omdat het minder met warm water vanaf de zijkant in aanraking komt.

” Ze gaan pompen met speciaal voor hen ontwikkelde apparatuur. „We hebben twee vrij grote pompen”, zegt Ypma. „Ze hangen achter een amfibisch voertuig dat zichzelf weer op het ijs kan trekken als het onverhoopt te water gaat.

” Met de grotere pompen hopen ze beter te kunnen inschatten welke oppervlakte te verdikken is vanuit één punt, en waar dat van afhankelijk is. „We moeten in 2030 wel op een schaal aan de gang zijn die wat voorstelt”, zegt Ypma. „De somberste inschattingen zijn dat er tegen die tijd in de zomer helemaal geen ijs meer is en dat moeten we voor zijn.

”.