Indignatie redactie 
‘S Werelds grootste cryptocurrency vereist enorme hoeveelheden elektriciteit om te werken, veel van vuile bronnen. Milieuorganisaties pleiten daarom voor een fundamentele hervorming van Bitcoin – en wijzen op alternatieven.
Het laatste rapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering presenteert een grimmige prognose: de gevolgen van klimaatverandering treden sneller en destructiever op dan verwacht. Het rapport maakt eens te meer duidelijk wat de verwoestende gevolgen zijn van het overschrijden van de doelstelling van 1,5 graad. Het Intergovernmental Panel on Climate Change doet een duidelijke oproep aan regeringen die nog steeds niet genoeg doen om de gevolgen van de opwarming van de aarde te beteugelen.
In de strijd tegen de klimaatcrisis wordt cryptomining de focus van milieuactivisten en politici. “Mijnbouw” beschrijft het proces waarmee gebruikers digitale munten van een cryptocurrency genereren. De cryptocurrency Bitcoin is de grootste stroomvreter in de scene. Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge schatten dat wereldwijde bitcoin-mining verantwoordelijk is voor ongeveer tweederde van de energiebehoefte van alle cryptocurrencies. De elektriciteit komt vaak van vuile energiebronnen, zoals aardgas en kolencentrales.
Er zijn veel factoren van onzekerheid voor hun berekeningen – al was het maar omdat het onduidelijk is waar veel van de Bitcoin-mijnsystemen zich daadwerkelijk bevinden. Maar volgens de berekeningen van de onderzoekers uit Cambridge zou Bitcoin onder bepaalde voorwaarden meer elektriciteit kunnen verbruiken dan Zweden. In 2018 waarschuwden wetenschappers in het tijdschrift Nature dat de cryptocurrency alleen al genoeg CO₂-uitstoot zou kunnen genereren in de komende drie decennia om de aarde twee graden warmer te maken . Andere wetenschappers bekritiseren de opzet van het onderzoek . Maar zelfs als de aannames van de studie controversieel zijn, is er een groeiende bezorgdheid onder klimaatonderzoekers dat op macht beluste cryptocurrencies de motor zullen worden van de opwarming van de aarde.
“Verander de code, niet het klimaat”
Een nieuwe klimaatcampagne van Greenpeace USA en andere milieuorganisaties streeft het ambitieuze doel na om Bitcoin radicaal klimaatvriendelijker te maken. Onder het motto “Change the Code, not the Climate” pleiten de activisten voor het veranderen van de technologie achter Bitcoin en andere cryptocurrencies.
Het Proof-of-Work-algoritme (PoW) vormt de kern van veel gedecentraliseerde digitale valuta, waaronder Bitcoin, ’s werelds oudste en populairste cryptocurrency. Dit mechanisme verbruikt de meeste elektriciteit: volgens de klimaatbeschermingsalliantie kan tot 99,9 procent van het energieverbruik van Bitcoin-mining worden bespaard als een andere methode wordt gebruikt in plaats van het proof-of-work-algoritme. “We weten dat cryptocurrencies niet veel energie nodig hebben om te functioneren.”
De milieuactivisten doen direct een beroep op invloedrijke figuren in de crypto-scene, zoals Tesla-baas Elon Musk en Twitter-oprichter Jack Dorsey, evenals op de online betaaldienst PayPal. Ze zijn ervan overtuigd dat verandering van hen kan komen. De klimaatvoorstanders twitterden : “Als slechts 50 belangrijke spelers – mijnwerkers, beurzen en kernontwikkelaars – zouden instemmen om proof-of-work mining opnieuw uit te vinden of over te schakelen naar een energiezuinig protocol, zou Bitcoin stoppen met het vervuilen van de planeet.”
Om te begrijpen hoe groenere cryptomining eruit zou kunnen zien, moet men eerst begrijpen hoe het proof-of-work-algoritme werkt en waarom het zoveel stroom verbruikt.
Energie-intensief proof-of-work-mechanisme
Crypto-fans vieren blockchain-technologie vanwege de gedecentraliseerde structuur, waardoor transacties kunnen worden uitgevoerd zonder de invloed van overheden, monetaire of financiële instellingen. In plaats van een paar autoriteiten controleert het hele netwerk transacties bij consensus.
De blockchain is een database van transacties gegroepeerd in blokken. Een nieuw item kan alleen aan het einde van de keten worden toegevoegd. Wanneer een mijnwerker een nieuwe munt ontgint, verifiëren alle mijnwerkers op het netwerk of de transactie legitiem is. Om dit te doen, moeten ze een cryptografisch, wiskundig probleem oplossen op basis van de gegevens in het blok. Alle computers in het netwerk concurreren met elkaar: wie als eerste het complexe probleem oplost, valideert niet alleen de vorige transactie, maar ontvangt ook een nieuw gegenereerde munt.
Het is dit validatieproces, beginnend bij alle knooppunten in het netwerk, dat proof-of-work wordt genoemd. Het PoW-mechanisme is bedoeld om fraude en corruptie te voorkomen, zoals het dubbel uitgeven van munten. Aangezien het mechanisme elk bestand vergelijkt met de bestanden die in het netwerk worden verspreid, herkent het wanneer een ervan is gemanipuleerd. De Bitcoin-gemeenschap zweert bij dit proces – maar dit type cryptomining komt niet zonder een prijs.
De blockchain wordt bij elk nieuw gevalideerd blok iets langer. Dit verhoogt ook de geheugenvereisten van de keten en de complexiteit van de rekentaak. De toestellen moeten steeds meer rekenkracht leveren. Gebruikers voelen zich dan ook vaak gedwongen om steeds krachtigere en efficiëntere toestellen aan te schaffen. Er worden hele serverfarms gemaakt om de andere miners bij te kunnen houden. De vuistregel is: hoe meer netwerkverwerkingskracht, hoe groter de kans om de puzzel als eerste op te lossen.
Voor deze berekeningen gebruiken miners vaak speciale chips die uitsluitend zijn ontwikkeld voor het oplossen van de cryptografische puzzels. De apparaten rekenen met toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen, zogenaamde ASIC’s. Elke ASIC-mijnwerker is ontworpen voor een specifieke digitale valuta. Ze zijn daarom efficiënter en veel sneller in het berekenen van de puzzels dan normale computers. Tot zover goed. Er zit echter ook een addertje onder het gras: volgens schattingen van branchedeskundige Alex de Vries moeten de chips binnen 1,5 jaar worden vervangen door nieuwere, betere chips om ervoor te zorgen dat ze krachtig blijven. Dat levert veel elektronisch afval op: zo’n acht kiloton per jaar .
Bitcoin is verantwoordelijk voor hogere CO2-uitstoot dan Israël
Zelfs voor onderzoekers zoals die van de Universiteit van Cambridge is het moeilijk om het stroomverbruik van Bitcoin nauwkeurig te berekenen. Mijnwerkers kunnen hun activiteiten verdoezelen met behulp van VPN- en proxyservices. Hierdoor is het onduidelijk in welk land ze mijnen en welke energiebron ze gebruiken.
Een team van wetenschappers onder leiding van Alex de Vries schat de wereldwijde CO2-voetafdruk van het Bitcoin-netwerk voor het jaar 2021. De onderzoekers gebruiken emissiefactorgegevens uit 2019. Voor de berekening verzamelen ze de IP-adressen van de Bitcoin-mijnwerkers, leiden de locaties af van de mijnwerkers en dus de energiebronnen die ze gebruiken.
De resultaten laten zien dat vanaf augustus 2021 bitcoin mining wereldwijd ongeveer 65,4 megaton CO2 zou kunnen hebben uitgestoten . Bitcoin produceert dus meer CO2-uitstoot per jaar dan de staat Israël . Kazachstan, de Verenigde Staten en Rusland zijn voornamelijk verantwoordelijk voor de wereldwijde CO2-uitstoot van Bitcoin. Er worden dan ook relatief weinig Bitcoins gedolven in Europa – er zijn waarschijnlijk ook nauwelijks grote mijnbouwactiviteiten in Duitsland.
Greenpeace Duitsland benadrukte tegen netzpolitik.org dat Europa onaantrekkelijk is voor cryptomining vanwege zijn milieuregelgeving. “Dit is een van de redenen waarom mijnbouw vooral plaatsvindt in die landen buiten Europa waar goedkopere, veelal fossiele energiebronnen en zwakke milieuregelgeving zijn.”
Daling in hernieuwbare energie
Volgens de enquêtes van het onderzoeksteam zou het aandeel van hernieuwbare energie tussen 2020 en medio 2021 met bijna de helft zijn afgenomen. In augustus 2021 bestond de elektriciteitsmix van het Bitcoin-netwerk nog maar voor 25,1 procent uit schone energie. De wetenschappers schrijven de daling van hernieuwbare energie toe aan het mijnbouwverbod in China dat de Chinese centrale bank in september 2021 uitvaardigde.
In China hadden de mijnwerkers volgens de onderzoekers nog toegang tot elektriciteit uit waterkrachtcentrales. Nadat China de crypto-business had verboden, zijn veel mijnwerkers verhuisd naar Kazachstan of de Verenigde Staten. Daar halen cryptominers veel elektriciteit uit vuile kolen- of aardgascentrales.
Geconcentreerde crypto-hotspots ontstaan in sommige Amerikaanse staten – aangespoord door de verhuizing van Chinese mijnwerkers naar de Verenigde Staten. In Texas zou de mijnbouw bijzonder lucratief zijn. De gouverneur van Texas, Greg Abbott en zijn werkgroep “Blockchain Matters” zetten zich in voor het creëren van een cryptoparadijs voor mijnwerkers . Andere Amerikaanse politici verwelkomen ook de cryptocurrency-business , waaronder de burgemeester van New York City.
Om het hoge stroomverbruik van de cryptobolwerken te dekken, gebruiken mijnbouwbedrijven vaak hun eigen energiecentrales. Deze werken veelal met fossiele energie. Zo gebruikt een bitcoin-mijnbedrijf in New York een eigen gasgestookte elektriciteitscentrale om het bestaande elektriciteitsnet niet te belasten. In Montana wordt een kolencentrale die oorspronkelijk in 2018 zou sluiten, om soortgelijke redenen nieuw leven ingeblazen . Als gevolg hiervan is de CO2-uitstoot in het gebied weer omhooggeschoten. Het onderzoeksteam voorspelt dat deze trend zich voorlopig zal voortzetten en dat in de nabije toekomst uitgeschakelde fossiele energiecentrales ook weer opgestart zullen worden.
De kwestie van regulering
Om de stijgende CO2-uitstoot terug te dringen, moet ofwel het energieverbruik drastisch omlaag, ofwel moet er massaal hernieuwbare energie beschikbaar zijn. Het is nog niet realistisch dat schone energie de enorm hoge elektriciteitsbehoefte van cryptomining kan dekken. “De groei van fossiele brandstoffen overtreft de groei van hernieuwbare energie in bitcoin-mijnbouw en dat is de fundamentele uitdaging”, vertelde Michael Brune aan de Guardian . Hij is campagneleider van de Sierra Club, de oudste en grootste natuurbeschermingsorganisatie in de Verenigde Staten.
Het federale ministerie van Leefmilieu en Consumentenbescherming neemt een soortgelijk standpunt in. Een woordvoerster vertelde netzpolitik.org: “Zelfs als cryptocurrencies groene stroom gebruiken, rechtvaardigt dat niet het aanzienlijk hogere energieverbruik.” Het federale ministerie van Milieu doet een beroep op gebruikers om precies te controleren welke cryptocurrencies ze gebruiken.
Greenpeace Duitsland beschouwt wereldwijde regulering van mijnbouw als onrealistisch. Evenzo is het volgens Greenpeace niet realistisch dat cryptomining onderworpen moet zijn aan een adequate milieubelasting. “Hierdoor zouden de houders van bitcoins, net als andere gebruikers, ook een CO2-belasting moeten betalen van momenteel ongeveer US $ 200 per ton CO2 op elke bitcoin.”
Voor activisten van de Change the Code-campagne is de oplossing voor het milieuprobleem duidelijk. Cryptocurrencies moeten afstappen van energie-intensieve technologie. In plaats daarvan zouden ze het milieuvriendelijkere Proof-of-Stake (PoS)-mechanisme gebruiken om de transacties te valideren.
Proof-of-Stake als alternatief consensusmechanisme
Het PoS-mechanisme heeft een duidelijk voordeel ten opzichte van het PoW-algoritme: de knooppunten in het netwerk concurreren niet om een complexe puzzel op te lossen. Dat scheelt veel energie. In plaats daarvan krijgen gebruikers pseudo-willekeurig de bevoegdheid om het volgende blok te valideren. Wie het blok aan het einde valideert, hangt af van de “stake” van de mensen, d.w.z. hun inzet. Delen van de cryptogemeenschap bekritiseren dat niet alle deelnemers even betrokken zijn bij het consensusmechanisme in het PoS-proces.
De cryptocurrency Ethereum kan binnenkort de weg vrijmaken voor een op proof-of-stake gebaseerde digitale valuta. Ethereum is de op één na grootste cryptocurrency en heeft ook lange tijd transacties gevalideerd met behulp van proof-of-work-procedures. In december vorig jaar introduceerde Ethereum voor het eerst het PoS-proces met de “Beacon Chain” . Dit is tot nu toe onafhankelijk geweest van het “Ethereum Mainnet” , het hoofdnetwerk van Ethereum, dat gebaseerd is op de PoW-methode. Nu bereiden Ethereum-ontwikkelaars zich voor op een volledige overgang van PoW naar PoS. Ze verwijzen naar deze overgang als “The Merge”, waarvan ze zeggen dat deze in het tweede kwartaal van 2022 zal plaatsvinden .
“Dit zal het einde betekenen van proof-of-work voor Ethereum en het tijdperk van een duurzamer, milieuvriendelijker Ethereum inluiden”, schrijven de ontwikkelaars op hun website. “Het energieverbruik van Ethereum daalt binnenkort met 99,95 procent ”. Dan zouden miners geen serverfarms meer nodig hebben om nieuwe munten te minen. Een krachtige laptop kan dan volstaan.
Proof-of-Stake is niet het enige alternatief voor blockchain-technologie. Desalniettemin houden veel voorstanders van Bitcoin vast aan het energie-intensieve proof-of-work. Vanuit hun oogpunt is het hoge stroomverbruik ” een soort bescherming tegen vijandelijke aanvallen”. Ze stellen dat hackers alle rekenkracht moeten verzamelen om het systeem te kraken. Het stroomverbruik garandeert zo een hoog niveau van netwerkbeveiliging. Hackers vinden nog steeds manieren om enorme hoeveelheden munten te stelen. Bij grootschalige cyberaanvallen loopt de geschatte waarde van de munten zelfs in de miljarden .
De crypto-industrie biedt zijn eigen oplossing voor het milieuprobleem. De industrie lanceerde het Crypto Climate Accord. Het initiatief is gebaseerd op de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs en heeft tot doel de blockchain-industrie koolstofarm te maken. Volgens de doelen die het zichzelf heeft gesteld, moet de industrie tegen 2030 met hernieuwbare energie werken en tegen 2040 een netto nul-uitstoot van broeikasgassen hebben. Dit kan betekenen dat reeds uitgestoten CO2-emissies uit de atmosfeer worden gehaald of worden geneutraliseerd . Er is echter geen precieze definitie van het begrip.
Tot nu toe hebben meer dan 250 bedrijven en individuen het cryptoklimaatakkoord ondertekend. Op de website van het initiatief staat specifiek vermeld dat de ondersteunende organisaties nog niet koolstofvrij hoeven te zijn om zich bij de overeenkomst aan te sluiten. Niet iedereen vertrouwt de gedurfde beloften van de industrie. Econoom Alex de Vries is kritisch over het initiatief. Hij vertelt The Verge : “Sommige dingen kunnen gewoon niet worden opgelost”.
Crypto-mining op de Europese agenda
Ook politici binnen Europa hebben steeds vaker te maken met cryptocurrencies en hun gevolgen. De EU-commissie zegt : “De Commissie is zich bewust van de negatieve energie- en milieu-impact van cryptocurrencies zoals Bitcoin en onderzoekt methoden om deze te meten.”
EU-politici hebben al gesproken over een mogelijk verbod op cryptomining. Een stap van het EU-parlement om “energie-intensieve” methoden van cryptomining te verbieden, is voorlopig van tafel . Greenpeace ziet een mijnbouwverbod in Europa niet zo effectief. Dat zou in de eerste plaats een ‘symbolische betekenis’ hebben. De Europese discussie over cryptomining gaat door.
Update vanaf 12 april 2022: In de derde alinea is aanvullende informatie over het onderzoek in het tijdschrift Nature toegevoegd.
