Microplastics aanpakken via wetenschap – Insecten en alternatieve materialen

Microplastics zijn een zorg geworden. Deze deeltjes, kleiner dan 5 millimeter, komen los van plastic wanneer het afbreekt. Het is een plaag die praktisch overal en alomtegenwoordig is.

Volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift van de Harvard Medical School, Harvard Medicine, zijn microplastics gedetecteerd door het hele menselijk lichaam, inclusief in het bloed, speeksel, lever, nieren en placenta.

Microplastics, kleiner dan 1 micrometer, nanoplastics genoemd, zijn nog gevaarlijker omdat ze cellen kunnen binnendringen. Naast het menselijk lichaam hebben microplastics – met hun sterk verontreinigende aanwezigheid – het milieu, mariene fauna en dieren doorgedrongen.

Microplastics kunnen worden aangetroffen in menselijke borstvoeding en in de eerste ontlasting van een baby, de meconium, wat aangeeft dat het gevaar van microplastics ons vanaf dag nul als een dreigende schaduw volgt.

Het kan mogelijk oxidatieve schade, DNA-schade en veranderingen in genactiviteit veroorzaken. Het is ook een bekende kankerverwekkende stof en, volgens Harvard Medicine, zijn microplastics verantwoordelijk gevonden voor een verlaagd aantal en kwaliteit van sperma, eierstok littekens en stofwisselingsstoornissen bij nakomelingen in muizenstudies.

Ondanks de nadelige effecten inademen en consumeren wij mensen voortdurend microplastics via besmet zeevoedsel, waaronder vis en schaaldieren. Ze komen voor in kraanwater, flessenwater en andere veelgebruikte dranken zoals bier.

Een door de Verenigde Naties geciteerde studie schatte dat de gemiddelde volwassene ongeveer 2.000 microplastics per jaar via zout binnenkrijgt. Een andere recente studie toonde aan dat mensen gemiddeld 39.000–52.000 microplastische deeltjes per jaar consumeren.

Als we de ingeademde microplasticdeeltjes meetellen, komt het aantal op ongeveer 74.000 uit. Voor drinkwater uit de kraan komen nog eens 4.000 deeltjes bij, terwijl voor flessenwater in plastic het aantal met 9.000 deeltjes stijgt.

Hoewel deze cijfers al enorm hoog zijn, gelooft de auteur van de studie, Kieran Cox, dat deze gegevens de werkelijke consumptie van microplastics onderschatten, en het is mogelijk dat de werkelijke waarden veel hoger liggen.

Van tijd tot tijd hebben verschillende landen regelgeving ingevoerd of verboden opgelegd op microbeads en microplastics. Toch, omdat onze samenleving steeds meer afhankelijk is geworden van plastic vanwege de veelzijdigheid, stabiliteit, lichtgewicht en lage productiekosten, zou het volume microplastics in sommige oceaancompartimenten tegen 2030 kunnen verdubbelen.

Wetenschappers, onderzoekers en diverse organisaties wereldwijd zoeken voortdurend naar oplossingen.

In een baanbrekende uitvinding heeft een team chemische ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology een nieuw biologisch afbreekbaar materiaal ontwikkeld om bepaalde microplastics te vervangen. Ze hebben een milieuvriendelijk alternatief ontworpen voor de microbeads die in sommige gezondheids- en schoonheidsproducten worden gebruikt. 

Bron: MIT News

Milieuvriendelijk alternatief voor microbeads die worden gebruikt in gezondheids- en schoonheidsproducten

De Verenigde Staten van Amerika waren het eerste land dat een verbod invoerde op het gebruik van microbeads in persoonlijke verzorgingsproducten. Het begon in de staat Arizona en werd vervolgens voortgezet in vele andere grote staten, waaronder Californië, New York, New Jersey, enz.

Dit gebeurde in 2014. Sindsdien hebben veel landen het voorbeeld van de VS gevolgd. De lijst van landen omvat vele grote consumenteneconomieën, waaronder Canada, Nieuw-Zeeland, Noord-Ierland, Italië, het VK, Zweden, Taiwan, Korea, enz. 

Nu, in een poging microplastics bij de bron te verminderen, heeft een groep MIT-onderzoekers een klasse biologisch afbreekbare materialen ontwikkeld die de plastic beads in schoonheidsproducten kunnen vervangen. Deze biologisch afbreekbare polymeer-materialen kunnen afbreken tot ongevaarlijke suikers en aminozuren. 

Volgens Ana Jaklenec, een principal investigator bij MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research:

“Een manier om het microplastics-probleem te beperken is uitzoeken hoe we bestaande vervuiling kunnen opruimen. Maar het is net zo belangrijk om vooruit te kijken en ons te richten op het creëren van materialen die van nature geen microplastics genereren.”

In het onderzoeksrapport dat de innovatie in detail beschreef, legden de onderzoekers uit dat hun motivatie was om niet-afbreekbare plastics te vervangen door afbreekbare materialen met eigenschappen die geschikt zijn voor gerichte toepassingen.

Om hun doel te bereiken ontwikkelden ze een afbreekbaar micropartikel (MP) platform gebaseerd op een poly(β-amino-ester) (PAE) dat afbreekt tot suiker- en aminozuurderivaten.

Wat de innovatie nog aantrekkelijker maakt, is dat hij veelzijdig is in toepassingen en veel meer kan bereiken. De onderzoekers hebben aangetoond dat de deeltjes kunnen worden gebruikt om voedingsstoffen zoals vitamine A te encapsuleren.

Voedingsmiddelen verrijkt met ingekapselde vitamine A en andere voedingsstoffen kunnen een uitstekende oplossing bieden voor een aanzienlijk deel van de 2 miljard mensen wereldwijd die lijden aan voedingsdeficiënties. Naast vitamine A kan het materiaal ook vitamine D, vitamine E, vitamine C, zink en ijzer encapsuleren.

Hoewel deze voedingsstoffen gevoelig zijn voor hitte en licht, kan de juiste omhulling – gemaakt van deze polymeren – ze bestand maken tegen blootstelling aan kokend water tot wel twee uur. De deeltjes werden ook op veiligheid getest door ze bloot te stellen aan gekweekte menselijke darmcellen en hun effecten te meten. Er werd geen schade aan de cellen toegebracht. 

Microbeads zijn iets dat vaak aanwezig is in reinigingsmiddelen. De onderzoekers onderzochten ook of deze deeltjes de microbeads konden vervangen.

Ze mengden de deeltjes met zeep schuim en ontdekten dat dit de reinigingsfunctie goed vervulde door permanente markers en waterdichte eyeliner van de huid te verwijderen, veel effectiever dan alleen zeep. 

Terwijl de paper’s lead author, Linzixuan (Rhoda) Zhang, een MIT graduate student in chemical engineering, zei:

“We wilden dit als eerste stap gebruiken om aan te tonen hoe het mogelijk is een nieuwe klasse materialen te ontwikkelen, uit bestaande materiaalcategorieën uit te breiden en deze vervolgens op verschillende toepassingen toe te passen.” 

Terwijl dit onderzoek zich richtte op het vervangen van microbeads, deed een ander onderzoek van de University of British Columbia een nog interessantere propositie.

Klik hier om te leren hoe zowel de prevalentie als het bewustzijn van microplastics groeit.

Hoe insecten kunnen helpen bij het verwijderen van microplastics

Volgens onderzoek gepubliceerd in Biology Letters hebben UBC-zoolog Dr. Michelle Tseng en alumna Shim Gicole meelwormen getest door ze gemalen gezichtsmaskers – een veelgebruikt plastic product – gemengd met zemelen te voeren

Na een maand bleek dat de meelwormen ongeveer de helft van de beschikbare microplastics aten, ongeveer 150 deeltjes per insect, en gewicht wonnen. Het afval dat ze uitscheiden was een klein deel van wat ze hadden gegeten, ongeveer vier tot zes deeltjes per milligram afval.

Wat geruststellend was aan het experiment, was dat het eten van microplastics de overleving of groei van het insect niet beïnvloedde. Het is relevant te vermelden dat meelwormen bekend staan als de opruimers en afbrekers van de natuur. Ze kunnen tot acht maanden zonder voedsel of water overleven en eten graag hun eigen soort wanneer voedsel schaars is.

Belangrijk is dat het doel van het onderzoek zich niet beperkt tot het verwijderen van microplastics door ze aan insecten te voeren. Onderzoekers zeggen dat ze daarna van de spijsverteringsmechanismen van de insecten zullen leren hoe microplastics af te breken en deze kennis op te schalen om plasticvervuiling aan te pakken.

Volgens Dr. Michelle Tseng:

“Misschien kunnen we insecten beginnen te zien als vrienden. We doden elke dag miljoenen insecten met algemene pesticiden – precies diezelfde insecten waarvan we kunnen leren om deze plastics en andere chemicaliën af te breken.”

Tot nu toe waren de meeste studies over plastic-eters niet ecologisch realistisch. In dit geval consumeerden de meelwormen echter ongeveer 50 % van de MP’s, scheidden een klein deel uit, en de consumptie had geen invloed op de overleving.

Terwijl onderzoekers wereldwijd proberen de plaag van plastic tand en nagel te bestrijden, zijn er grote bedrijven die nuttig zijn geweest bij het leveren van opgeschaalde oplossingen. Een dergelijk bedrijf dat zich sterk heeft bewezen op het gebied van plasticverwijdering is Veolia. 

1. Veolia

Op het gebied van plastics realiseert Veolia zich dat een van de grootste uitdagingen het gebrek aan plasticrecyclingfaciliteiten is. Als oprichterslid van de Alliance to End Plastic Waste (AEPW), samen met meer dan 80 deelnemende bedrijven uit de volledige plasticswaardeketen (producenten, gebruikers en recyclers), zet Veolia zich in om $1,5 billion bij te dragen aan het verwijderen van plasticafval uit het milieu, met name de oceanen.

Veolia heeft verschillende oplossingen voor plasticrecycling. Het kan verschillende soorten harsen verwerken die vervolgens door Veolia’s industriële klanten kunnen worden hergebruikt. Deze omvatten polyethyleen (HDPE of LDPE), gebruikt in verpakkingen of bouw; polypropyleen (PP), gebruikt in de auto-industrie, bouw, meubels en huishoudelijke apparaten; en polyethyleen tereftalaat (PET), voornamelijk gevonden in de verpakkings- en textielsector.

Veolia biedt een alternatief voor nieuw materiaal door plasticafval te recupereren en te recyclen in verschillende stappen, waaronder inzameling, sortering, versnippering, wassen, formulering, extrusie en de creatie van kant-en-klare circulaire polymeren. 

Producten die voortkomen uit Veolia’s plasticrecyclingoplossingen worden gebruikt door de Anglo-Nederlandse groep Reckitt voor haar Finish Quantum Ultimate reinigingsproducten. Veolia’s oplossingen helpen Reckitt bij haar belofte om 100 % van haar plastic verpakkingen recyclebaar te maken en tegen 2025 minstens 25 % gerecycled materiaal te bevatten.

Veolia werkte ook samen met Koninklijke Van Wijhe Verf en Dijkstra Plastics om een verfpot te introduceren gemaakt van 100 % post-consumer gerecycled plastic, met gebruik van gerecyclede harsen die al door consumenten worden gebruikt. Terwijl Veolia het plastic tot korrels verwerkte, maakte Dijkstra Plastics er vervolgens verfpotten van voor Koninklijke Van Wijhe Verf en haar Wijzonol verfmerk.

Veolia ondersteunde het Plastic Odyssey-avontuur om plasticvervuiling in de oceanen om te zetten in grondstoffen. Plastic Odyssey was een 40 meter lang schip dat aan boord plasticafval omzette in energie. De expeditie duurde van 2020 tot 2023. Bij elk van de 33 havens werden bestaande en nieuwe recyclesystemen ontwikkeld met lokale belanghebbenden. 

Het ondersteunde dit project en organiseerde een conferentie op het hoofdkantoor van de Groep, waar het Plastic Odyssey-team, Veolia-experts en de managers van Veolia’s waterbusiness in Frankrijk samenkwamen, die meer dan 170.000 klanten van de Groep hadden gemobiliseerd om dit avontuur te steunen, evenals vertegenwoordigers van de Veolia Foundation.

Tijdens een bespreking van de betekenis van het project en de steun die het kon bieden aan het initiatief, zei Laure Simon, Marketingdirecteur, Consumentenafdeling van Veolia’s waterbusiness in Frankrijk, het volgende:

“Afgezien van de technologische kracht van het schip, fascineerde ons de ernst van het Plastic Odyssey-project, waarvan de waarden overeenkomen met die van Veolia. We wilden onze consumenten de mogelijkheid bieden om deel te nemen: voor elk abonnement op elektronische facturering doneerde Veolia Eau France €1 aan het Plastic Odyssey-project… Meer dan 170.000 consumenten schreven zich in voor het initiatief. Het gezin dat de loting won om de Plastic Odyssey-locatie in Marseille te bezoeken, was zeer enthousiast over het project.”

Voor de eerste drie kwartalen van 2024 registreerde Veolia een omzet van 32.543 miljoen euro en een EBITDA van 4.936 miljoen euro. 

De toekomst van onze strijd tegen microplastics 

De strijd tegen microplastics heeft wereldwijd plaatsgevonden.  In de EU, bijvoorbeeld, de 2019 TARA-missies en de Ocean Race Europe in 2021 verzamelden microplasticmonsters uit de Oostzee, het Kanaal en de Middellandse Zee. De United States National Centres for Environmental Information (NCEI) verzamelden publiek beschikbare microplasticvervuilingsdata van diverse onderzoeksexpeditiën en veldwerk. 

Er zijn vier lopende projecten, PLASTICHEAL, Imptox, PLasticFatE en POLYRISK, die in 2025 zullen worden afgerond. Deze projecten zijn erop gericht de impact en consequenties van micro- en nanoplastics op verschillende aspecten van de menselijke gezondheid te onderzoeken. 

Een ander project, Aurora, richt zich op de impact van blootstelling aan micro- en nanoplastics in de vroege levensfase op de menselijke gezondheid. De Europese Commissie heeft voorgesteld microplastics op te nemen in de waarnemingslijsten voor oppervlakte- en grondwater onder de Environmental Quality Standards Directives (EQSD). 

Naast Europa stemden in maart 2022, tijdens de UN Environment Assembly, 175 landen in om plasticvervuiling te beëindigen. Er werd besloten om tegen eind 2024 een juridisch bindende overeenkomst op te stellen die onder meer de problemen van eenmalig plastic en recyclingtechnologie aanpakt. In 2023 verbood de Europese Unie de verkoop van los plastic glitter.

Afgezien van organisatorische richtlijnen werken verschillende onderzoeksinstellingen op hun eigen manier aan de bestrijding van de plaag van microplasticvervuiling. Twee van de meest recente doorbraken zijn al besproken in de openingssegmenten.

In 2021 werd bijvoorbeeld de eerste experimentele studie uitgevoerd naar microplasticretentie door mariene overkappingen. Het onderzoek vond dat mariene overkappingen potentieel als barrières of opvangpunten voor microplastics kunnen fungeren. Retentie nam toe met de dichtheid van zeewierstengels en de specifieke dichtheid van polymeren, terwijl de stromingssnelheid afnam.

Een ander onderzoek, gepubliceerd in 2021, onderzocht de mogelijkheden om microplastics in mariene omgevingen te saneren met membraantechnologie. Membraantechnologie omvat een reeks technologieën, waaronder microfiltratie, ultrafiltratie en nanofiltratie.

Volgens onderzoek gepubliceerd in 2019 werden tien aanbevelingen gedaan aan belanghebbenden om plasticvervuiling te verminderen. Deze omvatten:

(1) Regulering van productie en consumptie

(2) Eco-ontwerp

(3) Het vergroten van de vraag naar gerecycled plastic

(4) Het verminderen van het gebruik van plastic

(5) Gebruik van hernieuwbare energie voor recycling

(6) Uitgebreide producentenverantwoordelijkheid voor afval

(7) Verbeteringen in afvalinzamelingssystemen

(8) Prioritering van recycling

(9) Gebruik van bio-gebaseerd en biologisch afbreekbaar plastic

(10) Verbetering van de recycleerbaarheid van e-afval

Het probleem blijft echter dat deze kleine microplasticdeeltjes vaak klein genoeg zijn om door waterfiltratiesystemen te gaan, waardoor we ze onbewust kunnen binnenkrijgen. Ze kunnen via de atmosfeer worden getransporteerd en zich verspreiden tot de meest afgelegen hoeken van de aarde. Ze zijn aangetroffen in honing, thee en suiker, evenals in fruit en groenten.

Volgens een studie van de Cardiff University komen microplastics ook via rioolslib dat als meststof wordt gebruikt, op landbouwgrond terecht. Wat de zorg vergroot, is dat een groot deel van deze microplastics via afstroming van de bovenste bodemlaag in waterwegen terechtkomt.

In 2015 wijzigde het Congres de Federal Food, Drug, and Cosmetic Act (FD&C Act) door de Microbead-Free Waters Act van 2015 aan te nemen. De wet verbiedt de productie, verpakking en distributie van afspoelbare cosmetica die plastic microbeads bevatten. De wet is ook van toepassing op producten die zowel cosmetica als niet-receptplichtige (ook wel ‘over-the-counter’ of ‘OTC’) geneesmiddelen zijn, zoals tandpasta.

Al met al is de oorlog tegen microplastics nu een 360‑graden gevecht. Onderzoekers, internationale organisaties, bedrijven en nationale overheden vechten samen tegen dit probleem. Volledige verwijdering zou echter meer bewustwording vereisen onder gebruikers en belanghebbenden die deze producten met microplastics vervaardigen.

Klik hier om te leren hoe een duurzaamheidsmetriek ons kan helpen de plasticvervuiling te beperken.