Kan ruimtevaarttechnologie een beter beeld geven van stikstofuitstoot??
Nederland bouwt toonaangevende satellietinstrumenten voor atmosferisch onderzoek. TNO wil deze reputatie verder uitbouwen met een innovatieve thermisch-infraroodspectrometer, die vanuit de ruimte de uitstoot van ammoniak kan meten. Het NSO steunt de ontwikkeling met een bijdrage uit het Instrumentenprogramma.
© Ton Maree, TNO
EarthInspect. Zo heet een nieuw satellietinstrument dat het Nederlandse onderzoeksinstituut TNO de komende jaren ontwikkelt. Het instrument moet in staat zijn om in onze atmosfeer ongekend nauwkeurig te zoeken naar emissiebronnen van ammoniak. Met als doel de uitstoot van deze stikstofverbinding te helpen verminderen.
Ammoniak is een bijproduct van de agrarische sector. Als het neerslaat in de natuur, leidt dit tot verzuring van de bodem en verschraling van de biodiversiteit. Ammoniak kan bovendien, in combinatie met andere stoffen, de luchtkwaliteit aantasten. ‘De uitstoot van ammoniak is een serieus probleem, net als die van CO2 en methaan’, zegt Ton Marée van TNO. ‘Daarom ontwikkelen wij een instrument waarmee we ammoniak beter in beeld krijgen.’
Vingerafdruk van ammoniak
EarthInspect heet voluit: Emission of ammonia research with thermal infrared spectrometer. En om die spectrometer draait het allemaal. De vingerafdruk van ammoniak is te vinden in golflengtes tussen drie en vijftien micrometer, het thermisch-infrarood. Op dit moment bestaat er nog geen satellietinstrument dat de dampkring specifiek afspeurt naar deze golflengtes’, zegt Marée. ‘Door onze jarenlange ervaring op het gebied van spectrometers zijn wij een van de weinige landen die dit instrument kunnen bouwen.’
Eerder werkte TNO mee aan het satellietinstrument TROPOMI, dat nog elke dag wereldwijd de luchtkwaliteit monitort. En aan TANGO, de ruimtemissie die in 2028 gelanceerd wordt en verder zal inzoomen op CO2 en methaanemissies. Een missie voor ammoniak is een logisch vervolg door de grote impact van deze stof op onze leefomgeving en de wens van Europa om de uitstoot ervan terug te dringen.
‘Ingrijpen in de uitstoot van ammoniak, betekent ingrijpen in de economie en de agrarische sector. Dat ligt natuurlijk heel gevoelig’, legt Marée uit. ‘Daarom is een gelijk speelveld belangrijk: je moet de uitstoot van ammoniak objectief vaststellen, zodat alle landen volgens dezelfde norm worden beoordeeld. Een efficiënte manier om dit te doen is vanuit de ruimte, met een ontzettend nauwkeurig satellietinstrument.’
© TNO werkend aan een aardobservatie instrument
Licht uiteen rafelen
Op dit moment is er nog geen concrete satellietmissie waar de thermisch-infrarood spectrometer op kan vliegen. Maar dankzij een bijdrage uit het NSO Instrumentenprogramma kan TNO al wel beginnen met de ontwikkeling ervan. Het instituut zal de complexe grating, die licht uit elkaar rafelt en doorstuurt naar een sensor, ontwerpen, bouwen en uitgebreid testen. Door met extreem nauwkeurige spiegels te werken in plaats van lenzen, hoeft het instrument minder gekoeld te worden dan eerdere satellietinstrumenten. Hierdoor wordt het minder complex, kleiner, lichter en dus betaalbaarder.
‘Zo’n eerste stap van een idee naar een werkend prototype kost veel tijd en geld’, zegt Marée. ‘Maar je moet deze stap zetten. Alleen zo kun je de ruimtevaartorganisatie ESA ervan overtuigen dat het instrument in de ruimte gaat werken. We zijn heel blij met de financiering uit het Instrumentenprogramma van het NSO, die cruciaal is voor deze fase van de ontwikkeling.’
Vroege samenwerking
© Benjamin Brenny TNO
TNO werkt de komende anderhalf jaar samen met SRON en het KNMI om te komen tot een protoype van de grating. Volgens business developer Benjamin Brenny van TNO zou het instrument rond het jaar 2030 gelanceerd moeten kunnen worden.
Brenny benadrukt hoezeer de bouwers en de gebruikers van het instrument nu al samen optrekken: ‘Je wilt nagaan welke data het instrument moet verzamelen, zodat beleidsmakers er écht iets mee kunnen. Door in een vroeg stadium samen te werken, wordt het instrument beter en de ontwikkeltijd korter: we bouwen éxact wat nodig is, niets meer en niets minder.’