Kunststoffrecycling ist ein wichtiger Weg, um das Problem der Plastikverschmutzung zu lösen

In den letzten 70 Jahren wurden weltweit 8,3 Milliarden Tonnen Kunststoff produziert, von denen nur 9 % recycelt wurden. Der Großteil der restlichen 91 % wurde in die Umwelt freigesetzt und ein kleiner Teil verbrannt. Im Laufe der Zeit zersetzt sich der in die Umwelt gelangte Kunststoffabfall durch Umwelteinflüsse, physikalische Kollisionen usw., und Kunststoff mit einer Größe von weniger als 5 mm wird zu Mikroplastik (MP), einschließlich Partikeln, Fasern oder dünnen Filmformen, was eine große Materialverschmutzung darstellt.

Mikroplastik in der Luft

In der Vergangenheit lagerte sich Mikroplastik nur in den Ozeanen und im Boden ab, doch aktuelle Forschungen haben ergeben, dass eine große Menge an Mikroplastik in der Luft vorhanden ist. Ein Forschungsteam in Neuseeland fand und analysierte Mikroplastikpartikel mit einem Durchmesser von 0,01 mm in der Stadt mit einer komplexen chemischen Methode und berechnete erstmals die Gesamtmasse an Mikroplastik in der städtischen Luft. Allein die Stadt Auckland verzeichnet jedes Jahr 74 Tonnen Mikroplastik, das aus der Luft in das Stadtgebiet gelangt, was mehr als 3 Millionen Plastikflaschen entspricht.

Unter normalen Umständen ist Mikroplastik mit bloßem Auge schwer zu erkennen. Forscher sammeln Proben der Mikroplastikablagerung in der Atmosphäre Neuseelands und verwenden fluoreszierende Farbstoffe, um das Mikroplastik zu identifizieren.

Durch die Identifizierung mittels Fluoreszenzmikroskop bewerteten die Forscher die Ablagerungsrate von Mikroplastik in der Atmosphäre an zwei Probenahmestellen in der Region Auckland und stellten fest, dass durchschnittlich 4885 Mikroplastikpartikel pro Quadratmeter Luft und Tag gefunden werden konnten. Die an städtischen Standorten beobachtete Mikroplastik-Ablagerungsrate erreichte 5955 Mikroplastikpartikel/Quadratmeter/Tag. Die Ablagerungsrate von Mikroplastik in Wohngebieten ist mit 33.495 Mikroplastikpartikeln/m²/Tag noch gravierender.

Zuvor wurde auch in anderen Städten wie London, Hamburg (Deutschland) und Paris (Frankreich) Mikroplastik in der Luft nachgewiesen. In London waren es 771/Quadratmeter/Tag (ein Forschungsbericht aus dem Jahr 2020), in Hamburg 275/Quadratmeter/Tag (2019) und in Paris 110/Quadratmeter/Tag (2016). Offensichtlich ist die Ablagerungsrate von Mikroplastik in der Luft in Auckland weitaus höher als in London, Hamburg und Paris.

Aus der Perspektive der Mikroplastik-Inhaltsstoffe haben die Forscher 8 Polymertypen beobachtet. Polyethylen (PE, häufig verwendet für die Herstellung von Plastiktüten, dünnen Folien, Plastikfässern usw.) ist der am häufigsten beobachtete Polymertyp und macht 39 % aller Polymertypen aus, gefolgt von Polycarbonat (PC) und Polyethylenterephthalat (PET, häufig verwendet für Trinkwasser und Getränke), die 26 % bzw. 22 % aller Polymere ausmachen. PE und PET sind die gebräuchlichsten Verpackungsmaterialien. PCs werden hauptsächlich für elektrische und elektronische Anwendungen verwendet, und diese drei Materialien werden häufig in der Bauindustrie eingesetzt, weshalb sie den Großteil des Mikroplastiks ausmachen.

Die Forscher glauben jedoch, dass die geografische Umgebung in der Region Auckland einen großen Einfluss auf das Mikroplastik in der Luft hat. Der hohe Gehalt an Mikroplastik in der Region Auckland könnte sehr stark mit dem nahegelegenen Ozean und der Windrichtung zusammenhängen. Die Korrelation zwischen der Mikroplastik-Ablagerungsrate und dem Seewind zeigt, dass Mikroplastik in der Küstenluft aus der Meeresumwelt stammen könnte, und die Wellen der Auckland-Hauraki-Bucht könnten das Mikroplastik im Meer in die Luft verbreiten und dann die Luftumgebung verschmutzen. Die hohe Ablagerungsrate von Mikroplastik könnte auch mit der Windrichtung zusammenhängen. Der Mikroplastikgehalt in der Luft steht im Zusammenhang mit der Windrichtung aus dem Bezirk Auckland West, und der Westbezirk liegt in Richtung des Zentrums von Auckland.

Mikroplastik am Meeresboden und im Ozean

Eine kürzlich durchgeführte Studie eines Forschungsteams am Institut für Umweltwissenschaften und -technologie der Universität Barcelona, Spanien, ergab, dass sich die gesamte am Meeresboden abgelagerte Mikroplastikmenge in den letzten 20 Jahren verdoppelt hat. Typ und Menge korrespondieren miteinander.

Zum ersten Mal führten die Forscher eine hochauflösende Rekonstruktion der Mikroplastikverschmutzung in den Sedimenten des Mittelmeers durch, um die Situation des Unterwasser-Mikroplastiks zu analysieren. Der Meeresboden gilt als der ultimative Sammelpunkt für Mikroplastik, das auf dem Meer schwimmt, aber die historische Entwicklung, Sedimentation und Ablagerung von Mikroplastik im Meer war bisher unbekannt.

Studien haben ergeben, dass Mikroplastik in Meeressedimenten unverändert bleibt und die Qualität des am Meeresboden abgelagerten Mikroplastiks der weltweiten Kunststoffproduktion von 1965 bis 2016 entspricht. Das konkrete Ergebnis ist, dass sich die Anzahl der am Meeresboden abgelagerten Kunststoffpartikel seit dem Jahr 2000 verdoppelt hat und sie nicht nur nicht mit der Produktion und dem weltweiten Verbrauch dieser Materialien abgenommen haben, sondern sogar noch gestiegen sind.

Seit den 1980er Jahren, insbesondere in den letzten 20 Jahren, hat die Ansammlung von Polyethylen- und Polypropylenpartikeln in Verpackungen, Flaschen und Lebensmitteln sowie die Ansammlung von Polyesterpartikeln in synthetischen Fasern in Kleidungsstoffen allmählich zugenommen. Die Anzahl dieser drei Partikelarten pro Kilogramm Meeresboden erreicht 1,5 mg, wobei der Polypropylengehalt am höchsten ist, gefolgt von Polyethylen und Polyester.

Dieses Ergebnis ähnelt dem der neuseeländischen Forscher, dass der Hauptbestandteil von Mikroplastik in der Luft Polyethylen ist. Spanische Forscher sammelten im November 2019 Meeressedimente auf dem Forschungsschiff Sarmiento de Gamboa. Das Schiff startete in Barcelona und fuhr zur Küste des Ebro-Deltas bei Tarragona, Spanien. Dieses Gebiet liegt im westlichen Mittelmeer, und das Ebro-Delta gilt als Sammelgebiet für verschiedene Schadstoffe, einschließlich Mikroplastik. Zudem ist das Sediment im Ebro-Fluss höher als die Sedimentationsrate auf hoher See.

Durch die Anwendung modernster Bildgebungstechnologie zur Quantifizierung der Mikroplastikpartikel mit einer Größe von 11 Mikrometern haben Forscher herausgefunden, dass Mikroplastik, sobald es am Meeresboden eingeschlossen ist, nicht mehr abgebaut wird. Dies kann nachgewiesen werden. Daher könnte der Entstehungsprozess von Mikroplastik hauptsächlich auf Plastikmüll am Strand, im Meer oder im Meerwasser zurückzuführen sein. Das Mikroplastik aus den 1960er Jahren blieb auf dem Meeresboden und hinterließ die Spuren menschlicher Verschmutzung.

Was Mikroplastik im Ozean und im Meer betrifft, so geht eine UN-Umfrage davon aus, dass die Filter von Zigaretten eine wichtige Quelle für Mikroplastik sind. Jedes Jahr produziert die globale Tabakindustrie 6 Billionen Zigaretten für 10 Milliarden Raucher weltweit. Diese Zigarettenfilter bestehen hauptsächlich aus Mikroplastik namens Acetatfaser. Wenn diese Zigarettenstummel in die Umwelt gelangen, werden sie durch Faktoren wie Sonnenlicht und Feuchtigkeit zersetzt und freigesetzt.

Der Zigarettenstummel ist der am häufigsten weggeworfene Müll der Welt und schwer zu recyceln. Jedes Jahr entstehen weltweit etwa 766,6 Milliarden Kilogramm giftiger Abfall durch Zigarettenstummel. Sie sind auch der häufigste Plastikmüll am Strand, was die Verschmutzung der Meeresökosysteme durch Mikroplastik erhöht.

Die Kombination von Mikroplastik und Toxinen

Das größte Problem bei Mikroplastik ist, dass es über Trinkwasser, Nahrung usw. in die Nahrungskette gelangen und schließlich in den menschlichen Körper eindringen kann, was eine Reihe von Schäden am menschlichen Körper verursacht. Mikroplastik dringt in die Zellen ein, passiert die Blut-Hirn-Schranke und kann sich in Lunge, Hoden, Leber und Gehirn ansammeln. Inzwischen wurde Mikroplastik sogar in der Plazenta nachgewiesen. Wie viel Mikroplastik jedoch im Körper vorhanden sein muss, um Schäden zu verursachen, dazu gibt es noch keine genauen Forschungsdaten.

Eine weitere Situation könnte jedoch die Sorgen der Menschen über Mikroplastik verschärfen, nämlich dass Mikroplastik und bestimmte Substanzen voneinander abhängen und eine größere Toxizität erzeugen.

Amerikanische Forscher haben gerade in der Fachzeitschrift "Environmental Science and Technology Letters" der American Chemical Society (ACS) veröffentlicht, dass Mikroplastik und bestimmte Substanzen aneinander haften können. Ein Beispiel: Wenn Chrom an Mikroplastik haftet, machen UV-Filter, die in Sonnencremes und anderen Produkten verwendet werden, das Metall Chrom giftiger, und die Probleme für Wildtiere, Pflanzen oder Menschen könnten schwerwiegender sein als ursprünglich angenommen.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Schwermetalle leicht an Mikroplastik haften, was potenzielle Schäden für Wasserlebewesen verursachen kann. Aber zusätzlich zum Anhaften an anderen Schadstoffen interagieren Mikroplastik und die darauf befindlichen Stoffgemische und verändern ihre chemischen Eigenschaften.

Einige Metalle, wie Chrom (Cr), können auf der Oberfläche des Mikroplastiks unterschiedliche Oxidationszustände aufweisen. Obwohl Cr(III) relativ sicher ist, ist Cr(VI) giftig. Daher versuchten die Forscher zu klären, wie sich der Oxidationszustand ändert, wenn Cr und Mikroplastik kombiniert werden, und wie ein häufiger organischer Schadstoff, das UV-Filtermolekül, den Oxidationszustand beeinflusst.

Die Forscher erstellten Mischungen aus Chrom und Polystyrol-Mikroplastikpartikeln. In Abwesenheit von UV-Filtern kann Mikroplastik mehr Chrom binden. Zudem weist Cr in einer Mischung, die Filter enthält, einen höheren Oxidationszustand auf. Das Forschungsteam testete, ob dieser erhöhte Oxidationszustand in eine Umwelttoxizität für Mikroalgenpopulationen umgewandelt wird. Wenn sie einer Mischung ausgesetzt werden, die Filtermoleküle enthält, wird das Wachstum der Mikroalgen gehemmt, was darauf hindeutet, dass an Mikroplastik haftendes Chrom durch UV-Filter eine größere Toxizität erzeugt.

Die Forscher glauben, dass Mikroplastik dazu beitragen kann, Schadstoffe in eine schädlichere Form umzuwandeln, was eine bisher nicht entdeckte schädliche Wirkung von Mikroplastik darstellt. Für Mikroplastik sind weitere Forschungen erforderlich, um dies bei Menschen, Lebewesen und in der Ökologie zu bestätigen.

Daher ist es ein dringendes und wichtiges Thema, das Problem der Plastikverschmutzung durch Kunststoffrecycling zu lösen. Die Interessen betreffen die Gegenwart und die Zukunft. Es geht darum, Kunststoff so zu nutzen, dass er unser Leben bereichert und große Vorteile bringt, während gleichzeitig eine harmonische Entwicklung mit der Umwelt erreicht wird.