Voor het produceren van bitcoins is jaarlijks net zoveel stroom nodig als het totale verbruik van Griekenland en Australië, meldt de Amerikaanse overheidsinstantie U.S. Energy Information Administration. Maar er kleven meer nadelen aan de cryptovaluta, vertelde datawetenschapper en onderzoeker Alex de Vries eerder al aan KIJK.

[NB: Dit is een interview uit KIJK 8/2021]

Alle energie die we opwekken met behulp van zonnecellen stroomt rechtstreeks in de bodemloze put die is ontstaan door het bitcoin-netwerk. Daar ga je met al je duurzame plannen en groene stroom. Het is een veelgehoorde claim, die (gelukkig) niet klopt. Wereldwijd wekken we jaarlijks meer dan 700 terawattuur aan energie op met zonnepanelen. Het bitcoin-netwerk verbrast in een jaar tijd zo’n 139 terawattuur. “Dat is aanzienlijk minder dan je op sommige plekken leest. Maar het is nog altijd meer dan hele landen in een jaar tijd nodig hebben. Het is ook meer dan Nederland per jaar aan elektriciteit verbruikt. Wij komen uit op 117 terawattuur per jaar.” (Cijfers uit 2021)

Lees ook:

• KIJK Antwoordt: Hoe zit dat nou precies met bitcoin?
• Uitstoot bitcoinminers hoger na Chinese ban

Alex de Vries maakt zich zacht gezegd nogal zorgen over de bitcoin. Niet om de soms explosief stijgende en dan weer radicaal dalende prijs van deze virtuele valuta, maar om de negatieve gevolgen die het computernetwerk achter de munt veroorzaakt. Sinds 2016 doet de datawetenschapper onderzoek naar die gevolgen. Zijn bevindingen publiceert De Vries – in het dagelijks leven werkzaam bij De Nederlandsche Bank – op zijn onderzoekswebsite Digiconomist.net en in wetenschappelijke bladen als Joule en Energy Research & Social Science.

Bitcoin minen

Vooral het minen van bitcoin is volgens De Vries problematisch. Bitcoins en andere zogeheten cryptovaluta’s worden niet uitgegeven door een centrale instantie, zoals een bank. In plaats daarvan worden ze gemaakt, door een netwerk van computers. Alle computers in dat netwerk houden te allen tijde een kasboek bij. Daarin staat wie eigenaar is van welke bitcoin. Telkens als iemand een bitcoin inwisselt, bijvoorbeeld door hem te verkopen of er een product mee aan te schaffen, werken al die computers hun kasboek bij. In ruil daarvoor krijgen ze een kans om de volgende bitcoin te vinden. Dat gaat puur willekeurig. Iedere computer kiest een cijfertje en wie het juiste cijfer raadt, ‘wint’. De laatste munt wordt ergens in het jaar 2140 uitgegeven; vanaf dan heeft minen geen zin meer.

Het netwerk is zo ingericht dat er iedere tien minuten een bitcoin wordt verdeeld. En dan is het kassa, want één bitcoin is (op het moment van schrijven tenminste) tienduizenden euro’s waard. Het maakt niet uit of er twintig computers in het netwerk zitten of twee miljoen; iedere tien minuten is er een gelukkige. De Vries vergelijkt dat proces met een loterij. “Alle computers in het netwerk doen iedere seconde van de dag 180 triljoen pogingen om het juiste cijfer te raden. Het is een kwestie van trial and error. Maar al die machines, die puur en alleen daarom staan te draaien, dat is waar dat enorme energieverbruik vandaan komt.”

‘Miners zoeken naar plekken met goedkope stroom die constant beschikbaar is’

Bitcoin werd in 2009 in het leven geroepen. Waar je in de begintijd nog wel een digitale munt kon vinden met de computer op je zolderkamer, is de kans dat juist jouw computer een bitcoin vindt tegenwoordig nihil. Dat komt niet alleen door de enorme groei van het aantal computers in het netwerk, maar ook doordat het ‘jagen’ op bitcoins inmiddels is geprofessionaliseerd. “Het idee van bitcoin was altijd dat iedereen eraan mee kon doen”, aldus De Vries.

“Dat kan nog steeds, maar op een aantal plekken in de wereld zijn inmiddels enorme serverparken ontstaan. De machines in die serverparken doen de hele dag niets anders dan het netwerk in stand houden en naar de volgende bitcoin zoeken. Je kunt daar niet tegenop met je eigen computer. Sowieso omdat je thuis meer voor elektriciteit betaalt, maar ook omdat professionele miners hun apparaten veel beter kunnen koelen omdat ze ook daar speciale, dure apparatuur voor gebruiken.”

De computers die het meeste bijdragen aan het netwerk maken de meeste kans op een beloning. Proof of work wordt dat genoemd. Professionele miners gebruiken apparaten die niets anders doen (en kunnen) dan zoeken naar bitcoins. Om de kansen te vergroten, sluiten miners zich volgens De Vries ook aan bij mining pools om hun rekenkracht te combineren. Alle computers die bij zo’n pool zijn aangesloten zoeken samen naar de cryptomunten. “Vindt iemand in de pool de volgende bitcoin, dan deelt iedereen mee in de beloning. Hoe meer je computer bijdraagt, hoe groter jouw deel van de beloning.”

Goedkope elektriciteit

Het minen van bitcoins kan vanwege de omvang van het netwerk aardig in de kosten lopen. “Je hebt er allereerst gespecialiseerde hardware voor nodig, als je tenminste echt kans wil maken. De tweede grote kostenpost is elektriciteit. Miners gaan daarom op zoek naar plekken waar ze goedkope stroom kunnen krijgen die ook nog eens constant beschikbaar is. De computers van bitcoinminers draaien de hele dag door en een (tijdelijke) afwezigheid van elektriciteit betekent minder kans om de volgende munt te vinden. Die combinatie van goedkoop en altijd beschikbaar vind je bijvoorbeeld in de Chinese provincie Xinjiang. Daar hebben ze een overschot aan kolen, waar elektriciteit mee wordt opgewekt. Door dat overschot kost elektriciteit er bijna niets.”

In de wintermaanden is Xinjiang dan ook aantrekkelijk voor miners. Maar in de zomer verlaten ze het gebied, volgens De Vries. Dan trekken ze naar zuidelijke provincies, waar in de zomermaanden een overschot is aan energie uit waterkrachtcentrales. En dat betekent: nóg goedkopere elektriciteit. “China wil die centrales in het zuiden gebruiken om zijn klimaatdoelen te halen, maar het elektriciteitsnetwerk kan de hoeveelheid stroom die ze opwekken niet vervoeren. Miners profiteren daarvan, door hun hele hebben en houden vier maanden per jaar naar die provincies te brengen. Dat is een soort volksverhuizing. Op dat moment worden miljoenen apparaten van de ene plek naar de andere gesleept. En in de winter gaan ze weer naar Xinjiang.”

‘Het bitcoin-netwerk stoot jaarlijks net zoveel CO2 uit als Zweden’

Die constante stroom goedkope elektriciteit maakt China een van de hotspots voor bitcoinminers. Uit berekeningen die zowel De Vries als een onderzoeksgroep van de Universiteit van Cambridge deed, blijkt dat 70 procent van het hele bitcoin-netwerk zich in China bevindt. “Dat dat zo is weten we dankzij die mining pools. Iedere computer die daaraan meedoet, deelt zijn IP-adres. Aan de hand van dat adres kun je achterhalen waar een computer zich bevindt. Daardoor kun je zien dat ruim twee derde van alle computers van het bitcoin-netwerk in China staat.” Ongeveer de helft van die Chinese miners staat in de provincie Xinjiang, zo werd duidelijk na een ongeluk bij een kolenmijn. In april van dit jaar (2021, red.) zorgde een explosie ervoor dat die mijn onder water liep, wat ernstige gevolgen had voor de elektriciteitsproductie. De totale rekenkracht van het bitcoin-netwerk viel in één klap met een derde terug. De prijs van de munt kelderde ook: met 40 procent.

Problematische CO₂-uitstoot

Niet alleen het elektriciteitsverbruik van het bitcoin-netwerk is volgens De Vries problematisch, ook de CO2-uitstoot die ontstaat door het opwekken van stroom is schadelijk. “Als je weet waar al die miners staan, kun je ook bekijken hoe groen de energie is die ze op die plek opwekken. Een kolenmijn is natuurlijk weinig duurzaam. Als je dat over het hele netwerk bekijkt en je neemt een gemiddelde van een jaar, dan kom je op een uitstoot van ongeveer 500 gram koolstofdioxide per gebruikte kilowattuur. Volgens mijn eigen berekeningen kom je dan in totaal uit op 56 megaton CO2 per jaar. Dat is ongeveer net zoveel uitstoot als een land als Zweden per jaar produceert. De onderzoekers achter de Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index schatten dat zelfs nog wat hoger in, op 66 megaton CO2.”

En dat allemaal voor een digitale munt waar je eigenlijk niet zo heel veel mee kunt. Volgens De Vries is bitcoin eigenlijk nergens geschikt voor. Hoewel cryptovaluta enkele jaren geleden nog een alternatief voor het bankensysteem werden genoemd, is het netwerk achter de digitale munten daar in de praktijk helemaal niet stevig genoeg voor. Het kan per seconde maximaal zeven transacties verwerken. Als er wereldwijd dus acht personen op exact hetzelfde moment een betaling willen doen, komt een van hen er niet door. Ter vergelijking: Visa kan, indien nodig, maximaal 65.000 transacties per seconde verwerken.

‘Een land als Iran kan internationale sancties omzeilen dankzij zijn bitcoinminers’

“Bitcoin kan op deze manier geen bank vervangen”, aldus De Vries. En de transactiekosten kunnen ook heel erg oplopen. In de week na de explosie in de Chinese kolenmijn steeg de prijs van een transactie tot ruim 60 dollar. Een paar weken later kostte het 18 dollar om een betaling met bitcoin te doen. “Je gaat er voor die prijs geen kopje koffie mee afrekenen. Het enige wat je ermee kunt doen, is speculeren en hopen dat iemand jouw bitcoins voor een hoger bedrag wil kopen dan waarvoor jij ze hebt gekocht.” Een veilige belegging is bitcoin ook niet. De waarde van de virtuele valuta stortte de afgelopen drie jaar net zo vaak in als de oliemarkt in de afgelopen twee decennia.

Wereldwijd chiptekort

Bij zijn onderzoeken richt De Vries zich vooral op het energieverbruik en de uitstoot van het bitcoin-netwerk. Maar dat is maar een deel van de negatieve gevolgen van de cryptomunt. Omdat bitcoinmachines vaak alleen gebruikt worden tot er nieuwe, snellere apparaten op de markt zijn, levert minen een hoop elektronisch afval op. De vraag naar bitcoin-apparaten is daarnaast zo hoog dat hij flink bijdraagt aan het wereldwijde chiptekort dat is ontstaan. Mining-apparaten gebruiken dezelfde chips als veel andere elektronica, zoals smartphones, spelcomputers en elektrische auto’s. Het opschalen van de productie van die chips is duur en moeilijk. Het tekort ervan zorgde er onder andere al voor dat de nieuwe PlayStation 5 maar mondjesmaat te koop is en dat een deel van de productie van Tesla in februari stil kwam te liggen.

“Het minen kan ook de internationale veiligheid in gevaar brengen”, denkt De Vries. Hij noemt Iran als mogelijk voorbeeld. “Dat is een land met veel miners. Acht procent van het netwerk bevindt zich daar. Ook in Iran is de stroom goedkoop, omdat Iran veel olie heeft maar die vanwege een handelsverbod van de Verenigde Staten niet kan exporteren. Die sancties zijn ingesteld uit angst dat Iran nucleaire wapens ontwikkelt. Olie exporteren kan niet, maar wat wel kan is die olie opstoken en omzetten in elektriciteit die voor weinig verkocht wordt aan bitcoinminers. Zo kun je internationale sancties omzeilen. Iran zou onderzoek naar kernwapens kunnen bekostigen met het geld dat wordt verdiend door olie te verkopen aan bitcoinminers.”

Iran heeft volgens De Vries een haat-liefdeverhouding met cryptomunten. Aan de ene kant is het minen een handige manier om nog wat geld te verdienen met olie, maar aan de andere kant zorgen miners geregeld voor overbelasting van het elektriciteitsnet. Minen is inmiddels niet meer voor iedereen toegestaan. En wie wel toestemming heeft om computers te laten speuren naar cryptomunten is verplicht ze aan de Iraanse centrale bank te verkopen. Met de opbrengst wordt een deel van de import van producten betaald.

Zo zijn er meer landen en regio’s die de bitcoin aan banden leggen. India werkt aan een wet die het bezitten van cryptomunten illegaal maakt. En de Chinese provincie Binnen-Mongolië, net als Xinjiang een hotspot voor miners vanwege een kolenoverschot, heeft in april van dit jaar de ‘bitcoinfabrieken’ binnen zijn grenzen verboden. De sluiting moet het energieverbruik omlaag brengen, om te voldoen aan de eisen van de Chinese overheid.

Zulke maatregelen kunnen volgens De Vries helpen met het terugdringen van het energieverbruik van bitcoin, maar de echte oplossing moet vanuit de bitcoingemeenschap zelf komen. Naast proof of work zijn er andere technieken waarop het netwerk zou kunnen draaien, zoals proof of stake. “Het ‘kasboek’ wordt bij deze methode gecontroleerd door de computers die de meeste cryptomunten hebben. Er zijn dan dus helemaal geen miners nodig. Als bitcoin op die techniek zou overstappen, zou dat 99,9 procent van de energie besparen. Dat dit nog niet gebeurd is, komt doordat de gemeenschap achter bitcoin het niet wil. Miners willen de kans dat ze een bitcoin vinden niet opgeven. Dus we zitten denk ik nog wel even vast aan dat energieverspillende en vervuilende netwerk.”

Tekst: Nick Kivits

Foto: Allard Faas, Assistentie Michiel Fischer

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!