Nutteloze bomen

Karel Knip

Hoeveel bomen zijn er nodig om genoeg zuurstof te geven aan één persoon? Dat was de vraag waarmee Minke Mulder (12) in De Bilt de AW-redactie eind oktober aan het rekenen zette. Maar zoals dat soms gaat: het werd niet zomaar duidelijk hoe de zaak moest worden aangepakt en ’t scheen een urgente kwestie te zijn. Daarom is de vraag doorgeschoven naar De Kleine Wetenschap. Internet heeft tegenwoordig overal antwoord op en er is altijd wel een site die er betrouwbaar uitziet. Op 7 november kreeg zij als antwoord: twee tot vier bomen. Klaar.

Bevredigend was dat niet. Het is altijd beter het zelf af te leiden uit first principles. Dan weet je zeker of de schatting goed was en kun je hem in voorkomende gevallen snel opnieuw maken.

Hoe komt de zelfstandig onderzoeker tot een schatting van het noodzakelijke aantal bomen? Een geijkte methode is het gewoon proefondervindelijk vast te stellen. Breng een klein diertje met een klein boompje in een luchtdicht afgesloten ruimte en kijk eens hoe het afloopt. Doe er een boompje bij of haal er een weg. Doe het daarna met een groter dier, enzovoort. Dit is een negentiende-eeuwse aanpak die, voorzover het gewervelde dieren en ongewervelde met een goed verstand betreft, tegenwoordig strikt verboden is.

Aardig is dat het ultieme experiment, dat met mensen in een luchtdicht afgesloten ruimte, wel is toegestaan, vooropgesteld dat de mensen er niet onder dwang aan worden onderworpen. Nog aardiger is dat het ook is uitgevoerd. Tussen 1991 en 1993 brachten 8 mensen ‘voor de wetenschap’ twee jaar door onder een luchtdicht afgesloten koepel die Biosphere 2 is genoemd. De koepel, bij Oracle in Arizona, dekte een grondoppervlak van 1,27 hectare af en was destijds een geweldige toeristentrekker.

Het was een mallotig experiment dat helemaal geen wetenschappelijk fundament en zelfs geen duidelijk doel had. ’t Had misschien moeten aantonen dat zo’n kleine gemeenschap zich voor eeuwig in stand kan houden en zó kon worden overgeplant naar Mars maar daarin faalde het jammerlijk. De groep, waarbinnen de ellendigste ruzies uitbraken, werd onbeperkt voorzien van elektriciteit om allerlei apparatuur draaiende te houden. En het zuurstofgehalte onder de koepel daalde zo snel en sterk dat er geregeld zuurstof moest worden bijgepompt. Het was een groot geluk dat de gevormde CO2 werd opgenomen door het verse beton, anders waren er nog doden gevallen.

Gegeven het feit dat er een compleet regenwoud onder de koepel was gestopt zou je concluderen: er zijn ontzettend veel bomen nodig om een mens te laten ademen.

Kan het secuurder? Wie van menskunde onthouden heeft dat lucht voor 21 procent uit zuurstof bestaat en dat er in uitgeademde lucht meestal nog zo’n 16 procent van over is kan aardig schatten hoeveel zuurstof een mens per dag gebruikt. In rust is de ademfrequentie (‘respiratory rate’) ongeveer 12 in- en uitademingen per minuut en het ademvolume (‘tidal volume’) ongeveer 500 ml. Zegt de literatuur. Een mens kan dit niet aan zichzelf meten, maar de AW-overtuiging is dat 12 te weinig en 500 teveel is. We maken het daarom af op 15 en 400, wat op precies hetzelfde neer komt. Wie nog weet dat 1 mol zuurstof 32 gram weegt en een volume heeft van 22,4 liter rekent nu uit dat een mens 0,6 kilo zuurstof per dag verbruikt. Voor Apollo-missies werd veiligheidshalve aangenomen dat astronauten 0,8 kilo per dag verbruiken. Het werkelijk verbruik ligt volgens de literatuur tussen 0,5 en 0,6 kilo per dag. Zeg: 200 kilo per jaar.

Hoeveel zuurstof produceert een boom? Hoe lang is een Chinees. Daarvoor moet dan toch worden teruggegrepen naar oncontroleerbare gegevens (Google: oxygen production tree). 118 kilo (260 pounds) zegt een Canadese site. En het artikel ‘Oxygen Production by Urban Trees in the United States’ (2007): bomen met een stamdiameter van 50 cm (19,5 inch) produceren 46 kilo zuurstof per jaar.

Het geeft een orde van grootte (twee tot vier bomen) maar erg bevredigend is de methode niet. Van AW-wege is een manchet-berekening bedacht die alle moeilijkheden omzeilt. Hij grijpt terug op een schatting van het aantal koolhydraten dat een mens per dag zou moeten consumeren om in leven te blijven. Denk aan tarwebloem met suiker erdoor. Destijds (28 februari) is geschat dat het misschien met een pond per dag een tijd is vol te houden. Zeg 180 kilo per jaar,

Uitgangspunt is dat dit ook als maat kan dienen voor de hoeveelheid zuurstof die een mens per dag verbruikt. Deze hoeveelheid moet worden gecompenseerd door de zuurstof die een boom produceert als hij hout bij maakt. Een boom van 20 meter met een stamdiameter van 50 cm en jaarringen van 2 mm breed produceert bijna 65 dm3 hout per jaar. Met de takken erbij schatten we dat op 100 dm3. Als dit voor de helft uit droge stof bestaat wordt er jaarlijks 50 kilo cellulose, hemicellulose, pectine en noem maar op gevormd. Ook allemaal koolhydraten, afgezien van lignine, dat er best voor kan doorgaan. Ruwweg geldt dat er evenveel zuurstof nodig is voor het verteren van koolhydraten tot CO2 en H2O als er zuurstof wordt geproduceerd voor de vorming ervan uit CO2 en H2O. Het betekent dat er drie tot vier bomen nodig zijn.

Is dat mooi of niet? Ho, roept de lezer, de productie van bladeren is helemaal niet meegeteld. Dat is waar, maar dat is opzet. De meeste bladeren zijn binnen drie jaar volledig verteerd (Google: leaf decay rate) en dan hebben ze alle zuurstof weer opgemaakt die ze eerder produceerden. Dus meetellen heeft geen zin.

Het pijnlijke is dat de boom zelf na 100 jaar ook dood op de grond valt, als het niet eerder is. Dan neemt hij, verrottend en verterend, zelf óók alle zuurstof weer op die hij eerder produceerde. Op een onmeetbaar klein pietsje na, omdat er altijd wel iets is dat niet verteert. Maar de conclusie is onontkoombaar: we hebben niets aan bomen voor de zuurstofvoorziening. We leven van zuurstof dat er al is, niet van wat er wordt bijgemaakt.