Microplastics: kunnen AI en lichtgestuurde fotokatalyse helpen? Overzicht uit 2023

Kunstmatige intelligentie (AI) is veelzijdig: de technologie kan gegevensanalyse, geneesmiddelenontwikkeling en taakautomatisering ondersteunen. Ook milieuonderzoek kan ervan profiteren. In dit overzicht uit 2023 bekijken we onderzoek van de Universiteit van Waterloo naar de herkenning van microplastics en enkele andere onderzoeksrichtingen.

Begrijpen van microplastics

Voordat we bekijken hoe AI kan helpen, is het nuttig te begrijpen wat microplastics zijn en welke mogelijke risico’s ze voor mens en milieu opleveren.

Wat zijn microplastics?

Microplastics zijn plasticdeeltjes kleiner dan 5 millimeter. Ze ontstaan onder meer door het uiteenvallen van groter plastic afval, uit microkorrels in verzorgingsproducten en uit synthetische vezels die bij het wassen van kleding vrijkomen.

Door het grootschalige gebruik van plastic worden ze aangetroffen in oceanen, zoet water en de lucht. Hun kleine formaat vergemakkelijkt verspreiding tussen ecosystemen en maakt verwijdering uit het milieu moeilijk.

Mogelijke risico’s

Het kleine formaat en de lange levensduur van microplastics geven aanleiding tot bezorgdheid. Dieren kunnen deeltjes inslikken, waardoor ze in de voedselketen terechtkomen. Afhankelijk van samenstelling, grootte en blootstelling kunnen fysieke of chemische effecten optreden. Deeltjes kunnen bovendien verontreinigingen uit de omgeving binden. Onderzoekers hebben al microplastics in menselijke placenta’s aangetroffen. Die aanwezigheid bewijst op zichzelf geen schade aan een foetus.

Daarnaast betekent hun wijdverspreide aanwezigheid en duurzaamheid dat ze zich sneller ophopen in ecosystemen dan ze worden afgebroken, wat langdurige ecologische en gezondheidsrisico’s met zich meebrengt.

De volledige omvang van hun impact op de menselijke gezondheid wordt nog onderzocht, maar er groeit de bezorgdheid over hun potentieel om schade te veroorzaken.

Verspreiding door extreem weer

Onderzoek laat zien dat orkanen de verspreiding van microplastics kunnen versterken. Canadese onderzoekers registreerden tijdens orkaan Larry in 2021 op een meetlocatie aan de kust van Newfoundland een piek van 113.569 ± 29.215 neergeslagen microplasticdeeltjes per vierkante meter per dag. Dit was een lokale atmosferische depositiemeting op land, geen gemiddelde voor de hele Noord-Atlantische Oceaan.

Deze verkennende studie en modellering van luchttrajecten wijzen op de oceaan als waarschijnlijke belangrijke bron. Ze illustreren hoe orkanen deeltjes van zee naar land en afgelegen gebieden kunnen vervoeren. Ze meten niet de blootstelling van alle mensen en bewijzen geen specifieke gezondheidsschade.

Wat wordt er gedaan aan microplastics?

Gelukkig zijn er al onderzoeksteams wereldwijd die werken aan het aanpakken en op een dag oplossen van het groeiende microplasticprobleem.  Hieronder staan een paar voorbeelden die hopelijk zullen leiden tot massale adoptie van dergelijke benaderingen.

Kunstmatige intelligentie

Een interdisciplinair team van de Universiteit van Waterloo beschreef in een studie hoe AI de identificatie van microplastics kan verbeteren.

PlasticNet gebruikt deep learning om de spectroscopische vingerafdrukken van verschillende plastics te herkennen in micro-FTIR-gegevens. De informatie kan nuttig zijn voor onder meer:

• afvalwaterzuivering
• voedselproductie

Nauwkeurige herkenning kan afvalwaterzuiveraars en voedselproducenten helpen vervuiling te beoordelen en gerichte maatregelen te kiezen.

PlasticNet werd getest op microplastics die uit monsters van een lokale afvalwaterzuivering waren geïsoleerd. Het systeem identificeerde de deeltjes; het verwijderde ze niet zelf uit het water. Verdere training en toetsing waren volgende onderzoeksstappen.

Lichtgestuurde fotokatalyse

Naast AI wordt fotokatalyse onderzocht om plastic afval in waardevolle stoffen om te zetten. Een team met professor Shizhang Qiao van de Universiteit van Adelaide onderzocht polyethyleen met een titaniumdioxidekatalysator die atomair verspreid palladium bevatte.

In de laboratoriumproeven werd polyethyleen eerst met salpeterzuur voorbehandeld. Daarna leverde een lichtgedreven reactie ethyleen en propionzuur op. Een hoge selectiviteit voor bepaalde producten betekent niet dat al het plastic volledig in die producten werd omgezet.

Polyethyleen komt veel voor, maar niet alle microplastics bestaan eruit. De studie toonde geen methode aan om verspreide microplastics rechtstreeks uit het milieu of het menselijk lichaam te verwijderen.

AI zou later kunnen helpen bij het optimaliseren en bewaken van zulke reacties. De combinatie is een mogelijke onderzoeksrichting, geen reeds bewezen resultaat van deze twee studies.

Wat kun jij doen?

Voor degenen die zich bewust zijn van hun ecologische voetafdruk, vraag je je misschien af of er iets is dat je kunt doen om de verspreiding van microplastics te voorkomen.  Hieronder staan een paar eenvoudige voorbeelden van alledaagse gewoonten die een verschil maken wanneer ze massaal worden toegepast.

Minimaliseer eenmalig gebruik van plastic: Dit lijkt misschien triviaal, maar het gebruik van eenmalig plastic zoals rietjes, bestek, zakken, enz., telt op tot aanzienlijke hoeveelheden in de bevolking.  Het simpelweg kiezen voor herbruikbare opties kan een merkbaar verschil maken.  Opmerkelijk is dat er reeds voorbeelden zijn van overheidsinitiatieven die dit aanpakken.

Natuurlijke stofalternatieven: Synthetisch fleece bestaat vaak uit polyethyleentereftalaat (PET) en kan plasticvezels afgeven. Natuurlijke vezels zoals wol vermijden die specifieke plasticbron, maar hun totale milieubelasting hangt ook af van productie, gebruik en onderhoud.

Dit zijn slechts twee voorbeelden van gedragsveranderingen die potentieel een verschil kunnen maken.  Of je ze nu adopteert, metalen flessen in plaats van plastic gaat gebruiken, of een andere aanpak kiest, het telt allemaal op.

Bedrijven in de sector

De genoemde studies bevinden zich in de onderzoeksfase. De onderstaande bedrijven werken aan recycling of alternatieve plastics. Dat betekent niet dat ze PlasticNet of de beschreven fotokatalytische methode toepassen.

*De onderstaande cijfers zijn niet bijgewerkte momentopnamen uit het oorspronkelijke overzicht van 2023, geen actuele waarderingen. De vermelde negatieve K/W-verhoudingen zijn geen zinvolle waarderingsmaatstaf voor verlieslatende bedrijven. Controleer actuele cijfers en bedrijfsstatus.*

1. PureCycle Technologies, Inc.

PCT Prijsgrafiek

PureCycle ontwikkelt zuivering van polypropyleen met oplosmiddel, temperatuur en druk. Daarbij worden kleur, geur en verontreinigingen verwijderd zonder de polymeerketens te depolymeriseren. Op 25 april 2023 meldde het bedrijf de mechanische voltooiing van de installatie in Ironton. De beoogde capaciteit bij volledige werking bedroeg 107 miljoen pond gerecyclede hars per jaar; dat was geen reeds gerealiseerde jaarproductie.

2. Loop Industries, Inc.

LOOP Prijsgrafiek

Loop Industries (LOOP ) gebruikt depolymerisatie om moeilijk recyclebaar PET en polyestervezels in hun monomeren op te splitsen. L’Oréal had een samenwerking met Loop aangekondigd voor gerecycled PET. De al gepresenteerde enzymatisch gerecyclede L’Oréal-fles gebruikte daarentegen Carbios-technologie. De in 2023 aangekondigde samenwerking van Loop en SK Geo Centric voor een fabriek in Ulsan werd op 14 januari 2025 beëindigd.

3. Danimer Scientific, Inc

Danimer Scientific ontwikkelde bioplastics, waaronder polyesters die micro-organismen uit plantaardige oliën maken. Biologische afbreekbaarheid en composteerbaarheid hangen af van het product en de omstandigheden. Het bedrijf ging in 2020 via een SPAC-fusie naar de beurs, maar dat bewijst geen aanhoudende groei. Op 18 maart 2025 vroegen Danimer en zijn dochterondernemingen bescherming onder Chapter 11 van de Amerikaanse faillissementswet aan.

Slotgedachten

AI kan de identificatie van microplastics verbeteren, terwijl fotokatalyse wordt onderzocht voor de verwerking van bepaalde plastic afvalstromen. Doeltreffendheid, veiligheid en economische toepasbaarheid moeten verder worden beoordeeld.

Voortgezet onderzoek kan bijdragen aan een meer duurzame en milieubewuste toekomst.