Een methaanlek is vanaf de grond vaak onzichtbaar, maar vanuit de ruimte niet. Met Sentinel-5, een nieuw satellietinstrument waaraan TNO meebouwde, worden sporengassen wereldwijd nauwkeurig gemeten en vervuilingsbronnen sneller opgespoord.
Aanvankelijk merkte niemand het, maar per ongeluk lekte er per jaar 27.500 ton methaan de atmosfeer in vanuit een installatie in een olieveld in Hassi Messaoud in Algerije. Methaan is een krachtig broeikasgas: de jaarlijkse uitstoot stond gelijk aan de CO2-uitstoot van ongeveer 500.000 personenauto’s. De gaspluim dook op in satellietbeelden, de verantwoordelijke nationale oliemaatschappij kreeg een melding, en het lek is gedicht: sinds 2024 is er op satellietbeelden geen pluim meer te zien. Dat is vooruitgang, maar wereldwijd zijn er nog duizenden methaanbronnen, bij olie- en gasvelden, pijpleidingen, vuilnisbelten en fabrieken. Naar schatting is methaan verantwoordelijk voor een derde van de klimaatverandering.
Sentinel-5
Satellieten worden steeds vaker ingezet om methaanlekken op te speuren. TNO bouwde mee aan het meetinstrument Sentinel-5, onderdeel van het Europese Copernicus aardobservatieprogramma van de Europese Commissie, een groeiende vloot van satellieten die de toestand van de atmosfeer in kaart brengen. ‘Sentinel-5 werd op 13 augustus 2025 gelanceerd aan boord van de satelliet MetOp-SG-A1, we zijn nu bezig met de ‘commissioning’: het inregelen en in de vingers krijgen van de metingen’, vertelt Ton Marée, business developer bij TNO en nauw betrokken bij het team dat onderdelen bouwde voor het ruimtemeetinstrument, dat naast methaan ook ozon, stikstofdioxide, zwaveldioxide, formaldehyde, glyoxal, aerosolen en koolmonoxide in de atmosfeer kan detecteren. Marée: ‘Dat zijn allemaal ‘trace gases’, sporengassen in het Nederlands, gassen die in de atmosfeer in een heel kleine concentratie voorkomen, maar die wel grote invloed hebben op luchtvervuiling of klimaatverandering.’ Zo speelt stikstofdioxide een rol bij luchtvervuiling en klimaatverandering, aerosolen hebben invloed op het klimaat en weerprocessen, zwaveldioxide is een ingrediënt van rookgassen en vulkaanuitbarstingen, en ozon werkt juist als bescherming tegen UV-licht. ‘Meten is weten’, zegt Marée, ‘deze metingen kunnen mensen bewust maken van de effecten van de uitstoot
van gassen in de atmosfeer, zodat we er iets tegen kunnen doen.’
Tweedimensionale kaart
Eenvoudig is die taak niet. De atmosfeer bestaat voor het grootste deel uit zuurstof (21 procent) en stikstof (78 procent), de sporengassen maken daar maar een heel klein deel van uit. ‘Met de satelliet meten we zonlicht dat gereflecteerd wordt door de atmosfeer. De sporengassen absorberen licht van bepaalde golflengten, dus uit het licht kun je afleiden welke sporengassen die absorptie veroorzaken’, legt Marée uit. In de satelliet wordt het gereflecteerde zonlicht opgesplitst in verschillende golflengten. Zo ontstaat een unieke ‘vingerafdruk’ van ieder sporengas. In dat golflengteprofiel zijn de vingerafdrukken van de verschillende sporengassen te detecteren. ‘Elke 24 uur brengt het de hele aarde in kaart’, zegt Marée. Sentinel-5meet op elk moment alleen een dunne reep atmosfeer, maar doordat de satelliet de aarde onder zich ‘scant’, ontstaat er een tweedimensionale kaart.
Veertien satellieten
Sentinel-5 staat niet op zichzelf. Nederland heeft een lange traditie in het meten van sporengassen vanuit de ruimte. TNO werkte eerder mee aan instrumenten als SCIAMACHY, OMI en Tropomi. Sentinel-5 bouwt daarop voort en is onderdeel van het Europese Copernicus-programma, dat met een groeiende vloot satellieten de aarde en de atmosfeer in kaart brengt. Na Tropomi is Sentinel-5 de volgende stap, vergelijkbaar maar wel weer gevoeliger en krachtiger dan zijn voorganger. ‘Elke keer dat we een instrument maken hebben we de ambitie wel om zaken beter te kunnen meten’, zegt Marée. Bijvoorbeeld: de spiegels van de telescoop, die het licht op de spectrometer richten, zijn gemaakt van aluminium met een dun laagje nikkel. Marée: ‘Dat laagje is nu weer gladder dan bij Tropomi. Waar de maximale ruwheid eerst 1 nanometer was (een miljoenste millimeter), is die nu 0,7. Hoe gladder de spiegels, hoe minder het licht binnen de telescoop verstrooid wordt, hoe beter het signaal, dus hoe gevoeliger de detectie.’
Daarnaast heeft Sentinel-5 twee telescopen in plaats van één, en vijf spectrometerkanalen in plaats van vier: twee in infraroodlicht, een in zichtbaar licht, en twee in ultraviolet licht. Anders dan Tropomi is Sentinel-5 aanbesteed vanuit de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in opdracht van de Europese Commissie, met bijdragen uit verschillende landen. De meteorologische EUMETSAT beheert de satelliet. Marée: ‘Omdat Nederland veel ervaring heeft met astronomie zijn wij benaderd voor de telescopen, en voor een van de spectrometerkanalen in het ultraviolette spectrum.’ Naast verbetering en innovatie is ook continuïteit van meetdata van belang. Om die reden liggen er al drie vergelijkbare instrumenten op de plank om in de toekomst gelanceerd te worden. Marée: ‘De officiële levensduur van de instrumenten is 7,5 jaar. Er zijn nog twee exemplaren – de volgende wordt in 2030 gelanceerd – dus in totaal kunnen we 21 jaar vooruit. Maar je wilt ook dat er iets klaarstaat voor als er onverwacht iets misgaat.’
TANGO-satellieten
Aanvullend op de satellieten die de hele aarde in de gaten houden, is er ook de ontwikkeling van twee TANGO-satellieten, die vanaf 2028 gelanceerd moeten worden en gericht kunnen inzoomen op bronnen van CO2, methaan en stikstofdioxide. De resolutie van Sentinel-5 is niet hoog genoeg om individuele fabrieken, pijpleidingen of installaties aan te wijzen als bron: een ‘pixel’ met 7,5 bij 7,5 kilometer. Marée: ‘Het idee is dan dat Sentinel-satellieten de pluim ontdekken, en dat TANGO vervolgens kan inzoomen om te achterhalen waar het gas precies vandaan komt.’
Inmiddels heeft UNEP, de milieutak van de Verenigde Naties, een programma opgetuigd waarin landen en bedrijven meldingen krijgen van methaan- en andere lekken en vervuilingsbronnen, zodat die gedicht kunnen worden. Daarnaast zullen de Sentinels steeds preciezer de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen als methaan en andere emissies in kaart brengen, getallen die nu nog sterk leunen op schattingen, berekeningen en modellen. Marée: ‘Sentinel-5 levert een directe bijdrage met harde informatie, voor een toekomst met minder luchtvervuiling en klimaatverandering. Zoals in Algerije: een onzichtbaar methaanlek dat dankzij satellietmetingen kon worden opgespoord en gedicht.’