Vom Fötus bis zum Erwachsenen, Mikroplastik verschmutzt unsere Körper – Können KI und lichtgetriebene Photokatalyse helfen?

Artificial Intelligence (AI) ist aus vielen Gründen eine faszinierende Technologie.  Vor allem jedoch ist es ihre Vielseitigkeit, die sie potenziell weltverändernd macht.  Ob intuitive Analytik, die Entwicklung von Medikamenten und Gesundheitsverfahren oder einfach Aufgabenautomatisierung – KI wird eine massive Rolle in der Zukunft spielen, die wir heute bauen.  Zu diesem Zweck hat ein Forscherteam der University of Waterloo (U of W) kürzlich eine Studie veröffentlicht, die versucht, die Technologie zu nutzen, um das wachsende Problem der Mikroplastikverschmutzung in unserer Welt anzugehen.

Verständnis von Mikroplastik

Bevor wir darauf eingehen, wie KI uns helfen kann, Mikroplastik zu bekämpfen, ist es wichtig, zuerst zu verstehen, was der Begriff bedeutet und warum er für den menschlichen Körper und unsere Umwelt so schädlich ist.

Was sind Mikroplastik?

Mikroplastik sind winzige Kunststoffpartikel, die weniger als 5 Millimeter im Durchmesser messen.  Sie entstehen aus verschiedenen Quellen, darunter der Zerfall größerer Kunststoffabfälle, Mikroperlen in Körperpflegeprodukten und synthetische Fasern, die beim Waschen von Kleidung abgegeben werden.

Leider bedeutet unsere Abhängigkeit von solchen Materialien, dass Mikroplastik heute allgegenwärtig in der Umwelt ist.  Sie finden sich in Ozeanen, Süßwassersystemen und sogar in der Luft.  Das liegt zum Teil daran, dass ihre kleine Größe sie leicht transportierbar über verschiedene Ökosysteme macht und sie nach dem Eindringen in die Umwelt noch schwerer zu entfernen sind.

Gefahren

Die Gefahr von Mikroplastik liegt in ihrer Größe und Langlebigkeit.  Aufgrund ihrer geringen Größe können sie von Wildtieren aufgenommen und in die Nahrungskette gelangen, was potenziell physische und chemische Schäden bei Organismen verursacht.  Mikroplastik kann toxische Substanzen aus der Umgebung absorbieren und konzentrieren, die dann auf Organismen übertragen werden, die sie aufnehmen.  Dies ist besonders besorgniserregend, da wir in den letzten Jahren bereits die Anwesenheit von Mikroplastik in der menschlichen Plazenta nachgewiesen haben.

Zusätzlich bedeutet ihre weit verbreitete Präsenz und Haltbarkeit, dass sie sich in Ökosystemen schneller ansammeln, als sie abgebaut werden können, und langfristige ökologische und gesundheitliche Risiken darstellen.

Das volle Ausmaß ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit wird noch untersucht, aber die Besorgnis über ihr potenzielles Schadenspotenzial wächst.

Unkontrollierte Verteilungsereignisse

Was wird gegen Mikroplastik unternommen?

Glücklicherweise arbeiten bereits Forschungsteams weltweit daran, das wachsende Mikroplastikproblem zu adressieren und eines Tages zu lösen.  Die folgenden Beispiele sollen hoffentlich zu einer breiten Anwendung solcher Ansätze führen.

Künstliche Intelligenz

Wie bereits erwähnt, arbeitet ein interdisziplinäres Team der University of Waterloo bereits daran, KI zur Bekämpfung des wachsenden Mikroplastikproblems einzusetzen.  Kürzlich beschrieb das Team seine Bemühungen in einer Studie, in der es fortschrittliche KI einsetzte, um Mikroplastik effizienter und genauer zu identifizieren.

Das KI‑Tool des Teams, PlasticNet, nutzt Deep Learning und Spektroskopie, um die einzigartigen „Fingerabdrücke“ dieser Partikel zu erkennen, was eine schnellere und präzisere Identifizierung ermöglicht.  Dies ist besonders vorteilhaft für verschiedene Branchen, darunter,

• Abwasserbehandlung
• Lebensmittelproduktion

Diese Branchen spielen eine große Rolle dabei, einen breiten Zugang zu sauberem Trinkwasser für einen großen Teil der Erdbevölkerung sicherzustellen, und jede Verbesserung ihrer Fähigkeit, Mikroplastik zu behandeln oder dessen Verteilung zu verhindern, kann enorme Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen haben.

Im Rahmen der Studie hat PlasticNet bereits in einer lokalen Abwasseraufbereitungsanlage als erfolgreiches Werkzeug fungiert. Es zeigte sein Potenzial durch die Verbesserung der Mikroplastik‑Erkennungs‑ und -Entfernungsprozesse und markierte damit einen bedeutenden Schritt in Richtung einer nachhaltigen Zukunft.

Lichtgetriebene Photokatalyse

Neben KI werden auch andere Ansätze, wie die „lichtgetriebene Photokatalyse“, erforscht, um Mikroplastik zu reduzieren.  Dies wurde kürzlich von einem anderen Forscherteam unter der Leitung von Professor Shizhang Qiao von der University of Adelaide demonstriert, das eine Lösung für Polyethylen‑Abfälle präsentierte, indem es den Prozess nutzte, um diese in wertvolle Chemikalien zu verwandeln.  Genauer gesagt gibt das Team an, dass mit diesem Ansatz,

“…Polyethylen‑Kunststoffabfall in Ethylen und Propionsäure mit hoher Selektivität unter Verwendung atomar dispergierter Metallkatalysatoren umgewandelt wird,”

Während nicht alle Mikroplastikarten Polyethylen sind, bleibt es extrem verbreitet.

Interessanterweise könnten diese Erkenntnisse mit KI‑Technologien synergieren, insbesondere bei der Optimierung des Prozesses und der Verbesserung der Präzision der chemischen Umwandlung.  KI könnte dabei helfen, die photokatalytischen Reaktionen in Echtzeit zu überwachen und anzupassen, um maximale Effizienz und Selektivität sicherzustellen.  Diese Integration könnte zu nachhaltigeren Abfallwirtschaftspraktiken führen und die Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft vorantreiben, die sowohl Umweltbedenken als auch den Bedarf an wertvollen Chemikalien adressiert.

Was können Sie tun?

Für alle, die ihren ökologischen Fußabdruck bewusst reduzieren möchten, fragen Sie sich vielleicht, ob Sie etwas tun können, um die Verbreitung von Mikroplastik zu verhindern.  Die folgenden einfachen Beispiele für gängige Gewohnheiten können einen Unterschied machen, wenn sie breit übernommen werden.

Einwegplastik minimieren: Das mag trivial erscheinen, aber die Verwendung von Einwegplastik wie Strohhalmen, Besteck, Tüten usw. summiert sich über die Bevölkerung zu erheblichen Mengen.  Der Umstieg auf wiederverwendbare Alternativen kann einen spürbaren Unterschied machen.  Bemerkenswerterweise gibt es bereits Beispiele für Regierungsinitiativen, die dies angehen.

Natürliche Stoffalternativen: Wenn möglich, wählen Sie Kleidung aus natürlichen Fasern wie Wolle, da beliebte synthetische Materialien wie Fleece häufig aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt werden.

Dies sind nur zwei Beispiele für Verhaltensänderungen, die einen Unterschied bewirken können.  Ob Sie sie übernehmen, Metallflaschen statt Plastik verwenden oder einen anderen Ansatz wählen, alles summiert sich.

Branchenakteure

Wie es aussieht, sind die oben genannten Studien nur ein Vorgeschmack darauf, was die Zukunft bringen könnte.  Solche Praktiken müssen noch weiterentwickelt und perfektioniert werden, bevor sie kommerziell und in großem Maßstab umgesetzt werden können.  Für den Moment sind hier einige Beispiele von Unternehmen, die genau das anstreben, indem sie die unschätzbaren Erkenntnisse dieser Forschungsteams nutzen und darauf aufbauen.

*Die unten angegebenen Zahlen waren zum Zeitpunkt der Erstellung korrekt und können sich ändern. Potenzielle Investoren sollten die Kennzahlen überprüfen*

1. PureCycle Technologies, Inc.

PCT Preisdiagramm

Dieses Unternehmen konzentriert sich auf mechanisches Recycling und wandelt Polypropylen‑Kunststoffabfälle in fast neues Plastik um.  Es hat kürzlich den mechanischen Abschluss seiner ersten kommerziellen Großanlage, Ironton, angekündigt, die voraussichtlich eine Jahresproduktionskapazität von 107 Millionen Pfund ultra‑reinen recycelten Harzes haben wird.

2. Loop Industries, Inc.

LOOP Preisdiagramm

Loop Industries (LOOP ) setzt Depolymerisationstechnologie ein, um nicht recycelbaren PET‑Kunststoff und Polyester‑Faserabfall in ihre Grundbausteine zu zerlegen.  Marken wie L’Oreal haben diese Technologie genutzt, um upgecycelte Flaschen herzustellen.  Das Unternehmen erweitert seine Technologie zudem in Zusammenarbeit mit SK Geo Centric auf den asiatischen Markt.

3. Danimer Scientific, Inc

Danimer Scientific spezialisiert sich auf die Herstellung von biobasierten Kunststoffen, wobei Mikroorganismen verwendet werden, um Polyester aus Pflanzenölen zu erzeugen.  Das Unternehmen bietet biologisch abbaubare und kompostierbare Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffprodukten.  Danimer ging durch eine SPAC‑Fusion an die Börse, was sein rapides Wachstum im Biokunststoffsektor signalisiert.

Abschließende Gedanken

Mit Fortschritten in KI und Verfahren wie der lichtgetriebenen Photokatalyse erscheint die Zukunft im Kampf gegen Mikroplastikverschmutzung vielversprechend.  Während diese Technologien reifen und kommerzielle Machbarkeit erlangen, bieten sie Hoffnung, die Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen von Mikroplastik zu mindern.

Für den Moment ist die laufende Forschung und Entwicklung in diesem Bereich entscheidend, um eine nachhaltige und umweltbewusste Zukunft zu gestalten.