Nachhaltigkeit
Mikroplastik durch Wissenschaft bekämpfen – Insekten und alternative Materialien
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Mikroplastik ist zu einem Problem geworden. Diese Teilchen, kleiner als 5 Millimeter, lösen sich vom Kunststoff, wenn er sich zersetzt. Es ist eine Bedrohung, die praktisch allgegenwärtig und allumfassend ist.
Laut einem Artikel, der im Magazin der Harvard Medical School, Harvard Medicine, veröffentlicht wurde, wurden Mikroplastikpartikel im gesamten menschlichen Körper nachgewiesen, einschließlich im Blut, Speichel, Leber, Nieren und in der Plazenta.
Mikroplastik, kleiner als 1 Mikrometer, genannt Nanoplastik, ist noch gefährlicher, weil es Zellen infiltrieren kann. Neben dem menschlichen Körper haben Mikroplastikpartikel – mit ihrer stark kontaminierenden Präsenz – die Umwelt, das Meeresleben und Tiere durchdrungen.
Mikroplastik konnte in menschlicher Muttermilch und im ersten Stuhl eines Säuglings, dem Mekonium, gefunden werden, was darauf hinweist, dass die Gefahr von Mikroplastik von Anfang an wie ein unheilvoller Schatten an uns herantritt.
Es könnte potenziell oxidativen Schaden, DNA-Schäden und Veränderungen der Genaktivität verursachen. Es ist zudem eine bekannte krebserzeugende Substanz und, wie Harvard Medicine berichtet, wurden Mikroplastikpartikel für eine verringerte Spermienzahl und -qualität, Ovarialnarben sowie Stoffwechselstörungen bei Nachkommen in an Mäusen durchgeführten Studien verantwortlich gemacht.
Trotz seiner negativen Auswirkungen atmen wir Menschen ständig Mikroplastik ein und nehmen es auf durch kontaminierten Meeresfrüchten, einschließlich Fisch und Schalentieren. Sie sind im Leitungswasser, Flaschenwasser und anderen häufig konsumierten Getränken wie Bier vorhanden.
Eine von den Vereinten Nationen zitierte Studie schätzte, dass ein durchschnittlicher Erwachsener etwa 2.000 Mikroplastikpartikel pro Jahr über Salz aufnimmt. Eine weitere aktuelle Studie zeigte, dass Menschen durchschnittlich 39.000–52.000 Mikroplastikpartikel pro Jahr konsumieren.
Wenn wir die eingeatmeten Mikroplastikpartikel hinzuzählen, liegt die Zahl bei etwa 74.000. Für das Trinken von Leitungswasser kommen weitere 4.000 Partikel hinzu, während bei in Plastikflaschen abgefülltem Trinkwasser die Zahl um 9.000 Partikel steigt.
Obwohl diese Zahlen bereits erschreckend hoch sind, glaubt der Autor der Studie, Kieran Cox, dass diese Daten den tatsächlichen Mikroplastikkonsum unterschätzen und dass die Werte in Wirklichkeit deutlich höher sein könnten.
Von Zeit zu Zeit haben verschiedene Länder Vorschriften erlassen oder Verbote für Mikroperlen und Mikroplastik eingeführt. Dennoch, da unsere Gesellschaft zunehmend auf Kunststoffe wegen ihrer Vielseitigkeit, Stabilität, Leichtigkeit und niedrigen Produktionskosten angewiesen ist, könnte das Volumen von Mikroplastik in einigen ozeanischen Bereichen bis 2030 verdoppeln.
Wissenschaftler, Forscher und zahlreiche Organisationen weltweit suchen ständig nach Lösungen.
In einer bahnbrechenden Erfindung hat ein Team von Chemieingenieuren des Massachusetts Institute of Technology ein neues biologisch abbaubares Material entwickelt, das bestimmte Mikroplastikarten ersetzen kann. Sie haben eine umweltfreundliche Alternative zu den Mikroperlen entworfen, die in einigen Gesundheits- und Schönheitsprodukten verwendet werden.
Quelle: MIT News
Umweltfreundliche Alternative zu Mikroperlen, die in Gesundheits- und Schönheitsprodukten verwendet werden
Die Vereinigten Staaten von Amerika waren das erste Land, das ein Verbot für die Verwendung von Mikroperlen in Körperpflegeprodukten einführte. Es begann im Bundesstaat Arizona und setzte sich dann in vielen anderen großen Bundesstaaten fort, darunter Kalifornien, New York, New Jersey usw.
Das war im Jahr 2014. Seitdem haben viele Länder dem von den USA gezeigten Weg gefolgt. Die Liste der Länder umfasst viele große Konsumwirtschaften der Welt, darunter Kanada, Neuseeland, Nordirland, Italien, das Vereinigte Königreich, Schweden, Taiwan, Korea usw.
Jetzt, im Bestreben, Mikroplastik an der Quelle zu reduzieren, hat ein Team von MIT-Forschern eine Klasse von biologisch abbaubaren Materialien entwickelt, die die in Schönheitsprodukten verwendeten Kunststoffperlen ersetzen könnten. Diese biologisch abbaubaren Polymermaterialien können sich in harmlose Zucker und Aminosäuren zersetzen.
„Ein Weg, das Mikroplastik-Problem zu mildern, besteht darin, herauszufinden, wie man die bestehende Verschmutzung beseitigen kann. Aber es ist ebenso wichtig, nach vorne zu blicken und sich darauf zu konzentrieren, Materialien zu schaffen, die von Anfang an kein Mikroplastik erzeugen.“
Im Forschungsbericht, der die Innovation ursprünglich im Detail beschrieb, erklärten die Forscher, dass ihre Motivation darin bestand, nicht abbaubare Kunststoffe durch abbaubare Materialien zu ersetzen, die für gezielte Anwendungen geeignete Eigenschaften besitzen.
Um ihr Ziel zu erreichen, entwickelten sie eine abbaubare Mikropartikel‑Plattform (MP) auf Basis eines Poly(β‑Amino‑Esters) (PAE), die sich in Zucker‑ und Aminosäurederivate zersetzt.
Was an der Innovation noch reizvoller ist, ist ihre Vielseitigkeit in den Anwendungsmöglichkeiten und ihr großes Potenzial. Die Forscher haben gezeigt, dass die Partikel zur Einschließung von Nährstoffen wie Vitamin A verwendet werden können.
Mit Vitamin‑A‑und anderen Nährstoffen verkörperte Lebensmittel könnten eine hervorragende Lösung für einen bedeutenden Teil der weltweit etwa 2 Milliarden Menschen bieten, die an Nährstoffmangel leiden. Neben Vitamin A könnte das Material auch Vitamin D, Vitamin E, Vitamin C, Zink und Eisen einschließen.
Obwohl diese Nährstoffe empfindlich gegenüber Hitze und Licht sind, kann die richtige Hülle – hergestellt aus diesen Polymeren – sie dazu befähigen, einem Kochen in Wasser bis zu zwei Stunden standzuhalten. Die Partikel wurden zudem auf Sicherheit getestet, indem sie kultivierten menschlichen Darmzellen ausgesetzt und deren Auswirkungen gemessen wurden. Es wurde keinen Schaden an den Zellen verursacht.
Mikroperlen sind ein häufig in Reinigungsmitteln vorkommendes Element. Die Forscher untersuchten zudem, ob diese Partikel die Mikroperlen ersetzen könnten.
Sie mischten die Partikel mit Seifenschaum und stellten fest, dass sie die Reinigungsfunktion gut erfüllen, indem sie permanente Marker und wasserfesten Eyeliner von der Haut viel effektiver entfernen als Seife allein.
„Wir wollten dies als ersten Schritt nutzen, um zu zeigen, wie es möglich ist, eine neue Klasse von Materialien zu entwickeln, von bestehenden Materialkategorien auszugehen und sie dann auf verschiedene Anwendungen anzuwenden.“
Während sich diese Forschung darauf konzentrierte, Mikroperlen zu ersetzen, stellte eine weitere Studie der University of British Columbia einen noch interessanteren Vorschlag.
Wie Insekten bei der Entfernung von Mikroplastik helfen könnten
Laut einer in Biology Letters veröffentlichten Studie haben die UBC-Zoologin Dr. Michelle Tseng und die Absolventin Shim Gicole Mehlwürmer getestet, indem sie ihnen gemahlene Gesichtsmasken – ein gängiges Plastikprodukt – gemischt mit Schrotze verfütterten.
Nach einem Monat wurde festgestellt, dass die Mehlwürmer etwa die Hälfte der verfügbaren Mikroplastikpartikel verzehrten, etwa 150 Partikel pro Insekt, und an Gewicht zunahmen. Was als Exkremente herauskam, war nur ein kleiner Bruchteil dessen, was die Mehlwürmer gefressen hatten, etwa vier bis sechs Partikel pro Milligramm Abfall.
Ermutigend an dem gesamten Experiment war, dass das Essen von Mikroplastik die Überlebens- oder Wachstumsrate der Insekten nicht beeinträchtigte. Es sei hier erwähnt, dass Mehlwürmer als natürliche Aasfresser und Zersetzer gelten. Sie können bis zu acht Monate ohne Nahrung oder Wasser überleben und fressen gern ihre Artgenossen, wenn Nahrung knapp ist.
Wichtig ist, dass das Ziel der Forschung nicht nur darin besteht, Mikroplastik durch Fütterung an Insekten zu entfernen. Die Forscher sagen, dass sie anschließend aus den Verdauungsmechanismen der Insekten lernen wollen, wie Mikroplastik abgebaut werden kann, und dieses Wissen skalieren, um die Plastikverschmutzung zu bekämpfen.
„Vielleicht können wir beginnen, Insekten als Freunde zu sehen. Wir töten täglich Millionen von Insekten durch allgemeine Pestizide – dieselben Insekten, von denen wir lernen könnten, diese Kunststoffe und andere Chemikalien abzubauen.“
Bisher waren die meisten Studien zu plastikfressenden Insekten ökologisch nicht realistisch. In diesem Fall jedoch verzehrten die Mehlwürmer etwa 50 % der Mikroplastikpartikel, scheideten nur einen kleinen Bruchteil aus, und der Verzehr beeinträchtigte das Überleben nicht.
Während Forscher weltweit versuchen, die Bedrohung durch Plastikzähne und -nägel zu bekämpfen, gibt es große Unternehmen, die nützliche großskalige Lösungen bereitstellen. Ein solches Unternehmen, das im Bereich der Plastikentfernung bedeutende Erfolge erzielt hat, ist Veolia.
1. Veolia
Im Kunststoffbereich erkennt Veolia, dass eine der größten Herausforderungen der Mangel an Recyclinganlagen für Kunststoffe ist. Als Gründungsmitglied der Alliance to End Plastic Waste (AEPW), zusammen mit über 80 Mitgliedsunternehmen aus der gesamten Kunststoffwertschöpfungskette (Hersteller, Anwender und Recycler), hat sich Veolia verpflichtet, 1,5 Milliarden $ beizutragen, um Plastikabfälle aus der Umwelt, insbesondere aus den Ozeanen, zu beseitigen.
Veolia bietet mehrere Lösungen für das Kunststoffrecycling. Es kann verschiedene Arten von Harzen verarbeiten, die dann von Veolias Industriekunden wiederverwendet werden können. Diese umfassen Polyethylen (HDPE oder LDPE), das in Verpackungen oder im Bauwesen verwendet wird; Polypropylen (PP), das in der Automobilindustrie, im Bauwesen, in Möbeln und Haushaltsgeräten eingesetzt wird; und Polyethylenterephthalat (PET), das hauptsächlich in der Verpackungs- und Textilbranche vorkommt.
Veolia bietet eine Alternative zu Virgin‑Material, indem es Kunststoffabfälle in mehreren Schritten zurückgewinnt und recycelt, darunter Sammlung, Sortierung, Zerkleinerung, Waschen, Formulierung, Extrusion und die Herstellung gebrauchsfertiger zirkulärer Polymere.
Die aus Veolias Kunststoffrecyclinglösungen resultierenden Produkte werden von der anglo‑niederländischen Gruppe Reckitt für ihre Finish‑Quantum‑Ultimate‑Reinigungsprodukte verwendet. Veolias Lösungen unterstützen Reckitt bei dem Versprechen, 100 % seiner Kunststoffverpackungen recycelbar zu machen und bis 2025 mindestens 25 % recycelten Inhalt zu enthalten.
Veolia arbeitete zudem mit Koninklijke Van Wijhe Verf und Dijkstra Plastics zusammen, um einen Farbbehälter aus 100 % post‑consumer‑recyceltem Kunststoff einzuführen, wobei recycelte Harze verwendet wurden, die bereits von Verbrauchern genutzt werden. Während Veolia den Kunststoff zu Granulat verarbeitete, verwandelte Dijkstra Plastics ihn anschließend in Farbbehälter für Koninklijke Van Wijhe Verf und dessen Marke Wijzonol.
Veolia unterstützte das Projekt Plastic Odyssey, das die Plastikverschmutzung in den Ozeanen in Ressourcen umwandeln soll. Plastic Odyssey war ein 40 Meter langes Schiff, das an Bord Plastikabfälle in Energie verwandelte. Die Expedition dauerte von 2020 bis 2023. An jedem seiner 33 Anlaufhäfen wurden bestehende und neue Recycling‑Systeme gemeinsam mit lokalen Interessengruppen entwickelt.
Es unterstützte dieses Projekt und organisierte eine Konferenz im Hauptsitz der Gruppe, die das Plastic‑Odyssey‑Team, Veolia‑Experten und die Leiter des Veolia‑Wassergeschäfts in Frankreich zusammenbrachte, die mehr als 170.000 Kunden der Gruppe mobilisiert hatten, um dieses Abenteuer zu unterstützen, sowie Vertreter der Veolia‑Stiftung.
„Abgesehen von der technologischen Leistungsfähigkeit des Schiffs faszinierte uns die Ernsthaftigkeit des Plastic‑Odyssey‑Projekts, dessen Werte mit denen von Veolia übereinstimmen. Wir wollten unseren Verbrauchern die Möglichkeit geben, teilzunehmen: Für jedes Abonnement der elektronischen Rechnungsstellung spendete Veolia Eau France 1 € an das Plastic‑Odyssey‑Projekt… Mehr als 170.000 Verbraucher haben sich für die Initiative angemeldet. Die Familie, die die Verlosung gewann, um die Plastic‑Odyssey‑Stelle in Marseille zu besuchen, war wirklich begeistert von dem Projekt.“
Für die ersten drei Quartale des Jahres 2024, Veolia verzeichnete einen Umsatz von 32.543 Mio. Euro und ein EBITDA von 4.936 Mio. Euro.
Die Zukunft unseres Kampfes gegen Mikroplastik
Der Kampf gegen Mikroplastik findet weltweit statt. In der EU zum Beispiel wurden die TARA‑Missionen 2019 und das Ocean Race Europe 2021 genutzt, um Mikroplastikproben aus der Ostsee, dem Ärmelkanal und dem Mittelmeer zu entnehmen. Das United States National Centres for Environmental Information (NCEI) sammelte öffentlich verfügbare Daten zur Mikroplastikverschmutzung von verschiedenen Forschungsexpeditionen und Feldarbeiten.
Es gibt vier laufende Projekte, PLASTICHEAL, Imptox, PLasticFatE und POLYRISK, die im Jahr 2025 abgeschlossen werden sollen. Diese Projekte sollen die Auswirkungen und Folgen von Mikro‑ und Nanoplastik auf verschiedene Aspekte der menschlichen Gesundheit untersuchen.
Ein weiteres Projekt, Aurora, konzentriert sich auf die Auswirkungen einer frühen Exposition gegenüber Mikro‑ und Nanoplastik auf die menschliche Gesundheit. Die Europäische Kommission hat vorgeschlagen, Mikroplastik in die Beobachtungslisten für Oberflächen- und Grundwasser gemäß den Richtlinien für Umweltqualitätsstandards (EQSD) aufzunehmen.
Abgesehen von Europa einigten sich im März 2022 auf der UN-Umweltversammlung 175 Nationen darauf, die Plastikverschmutzung zu beenden. Es wurde beschlossen, bis Ende 2024 ein rechtlich bindendes Abkommen zu erstellen, das unter anderem die Probleme von Einwegplastik und Recyclingtechnologien behandelt. 2023 verbot die Europäische Union den Verkauf von losem Plastikglitzer.
Abgesehen von organisatorischen Vorgaben arbeiten verschiedene Forschungsorganisationen auf ihre eigene Weise daran, die Bedrohung durch Mikroplastik zu bekämpfen. Zwei der jüngsten Durchbrüche wurden bereits in den einleitenden Abschnitten diskutiert.
Im Jahr 2021 wurde beispielsweise die erste experimentelle Studie zur Mikroplastikbindung durch marine Überdachungen durchgeführt. Die Forschung ergab, dass marine Überdachungen als potenzielle Barrieren oder Senken für Mikroplastik fungieren könnten. Die Bindung nahm mit der Dichte der Seegras‑Triebe und der spezifischen Dichte der Polymere zu, während sie mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit abnahm.
Eine weitere im Jahr 2021 veröffentlichte Studie untersuchte die Möglichkeiten, Mikroplastik in marinen Umgebungen mittels Membrantechnologie zu sanieren. Membrantechnologie umfasst ein Spektrum von Verfahren, darunter Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration.
Laut einer 2019 veröffentlichten Forschung wurden zehn Empfehlungen für Interessengruppen zur Reduzierung der Plastikverschmutzung herausgegeben. Diese umfassen:
(1) Regulierung von Produktion und Konsum
(2) Öko‑Design
(3) Steigerung der Nachfrage nach recycelten Kunststoffen
(4) Reduzierung des Kunststoffverbrauchs
(5) Einsatz erneuerbarer Energie für das Recycling
(6) Erweiterte Herstellerverantwortung für Abfälle
(7) Verbesserungen der Abfallsammelsysteme
(8) Priorisierung des Recyclings
(9) Einsatz von biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen
(10) Verbesserung der Recyclingfähigkeit von Elektroschrott
Allerdings bleibt die Herausforderung bestehen, dass diese kleinen Mikroplastikpartikel oft klein genug sind, um durch Wasserfiltersysteme zu gelangen, sodass wir sie unbewusst aufnehmen können. Sie können in der Atmosphäre transportiert werden und selbst die entlegensten Ecken der Erde erreichen. Sie wurden in Honig, Tee und Zucker sowie in Obst und Gemüse nachgewiesen.
Laut einer Studie der Cardiff University gelangen Mikroplastikpartikel auch über Klärschlamm, der als Dünger verwendet wird, auf landwirtschaftliche Flächen. Besorgniserregend ist, dass ein großer Teil dieses Mikroplastiks durch Abfluss aus der oberen Bodenschicht in Gewässer gelangt.
Im Jahr 2015 änderte der Kongress das Federal Food, Drug, and Cosmetic Act (FD&C Act) durch Verabschiedung des Microbead‑Free‑Waters‑Act von 2015. Das Gesetz verbietet die Herstellung, Verpackung und den Vertrieb von abspülbaren Kosmetika, die Kunststoff‑Mikroperlen enthalten. Es gilt auch für Produkte, die sowohl Kosmetika als auch nicht‑verschreibungspflichtige (auch „over‑the‑counter“ oder „OTC“ genannte) Medikamente sind, wie Zahnpasta.
Insgesamt ist der Kampf gegen Mikroplastik jetzt ein 360‑Grad‑Kampf. Forscher, internationale Organisationen, Unternehmen und nationale Regierungen kämpfen gemeinsam dagegen. Ein vollständiges Entfernen würde jedoch ein stärkeres Bewusstsein bei den Nutzern und den Akteuren erfordern, die diese Produkte mit Mikroplastik herstellen.
