Att hantera mikroplaster genom vetenskap – Insekter och alternativa material

Mikroplaster har blivit ett bekymmer. Dessa partiklar, mindre än 5 millimeter, lossnar från plast när den bryts ner. Det är ett hot som är praktiskt taget allestädes närvarande och allestädes utbrett.

Enligt en artikel publicerad i Harvard Medical Schools tidskrift, Harvard Medicine, har mikroplaster upptäckts i hela människokroppen, inklusive i blodet, saliven, levern, njurarna och placentan.

Mikroplaster, mindre än 1 mikrometer, kallas nanoplaster, är ännu farligare eftersom de kan tränga in i celler. Förutom människokroppen har mikroplaster trängt igenom – med sin starkt förorenande närvaro – miljön, marint djurliv och djur.

Mikroplaster kan ha påträffats i mänsklig bröstmjölk och ett spädbarns första avföring, mekonium, vilket indikerar att faran med mikroplaster följer oss, som en olycksbådande skugga, från dag ett.

Det kan potentiellt orsaka oxidativ skada, DNA-skada och förändringar i genaktivitet. Det är också ett känt cancerframkallande ämne och, enligt Harvard Medicine, har mikroplaster visat sig vara ansvariga för minskad spermieantal och kvalitet, äggstocksskador samt metabola störningar hos avkomma i studier på möss.

Trots dess negativa effekter inhalerar och intar vi människor ständigt mikroplaster genom förorenad skaldjur, inklusive fisk och skaldjur. De finns i kranvatten, flaskvatten och andra vanliga drycker som öl.

En studie som citeras av FN uppskattade att den genomsnittlige vuxna konsumerade ungefär 2 000 mikroplaster per år via salt. En annan ny studie visade att människor i genomsnitt konsumerar 39 000–52 000 mikroplastpartiklar årligen.

Om vi lägger till inandade mikroplastpartiklar blir siffran omkring 74 000. För dricksvatten från kranen läggs ytterligare 4 000 partiklar till, medan för plastflaskat dricksvatten ökar antalet med 9 000 partiklar.

Även om dessa siffror redan är förbluffande höga tror studiens författare, Kieran Cox, att dessa data underskattar den faktiska konsumtionen av mikroplaster, och det är möjligt att värdena i verkligheten är mycket högre.

Från tid till annan har olika nationer infört regleringar eller förbud mot mikropärlor och mikroplaster. Ändå, på grund av att vårt samhälle har blivit alltmer beroende av plast för dess mångsidighet, stabilitet, låg vikt och låga produktionskostnader, kan volymen av mikroplaster i vissa havsområden dubbla till 2030.

Forskare, forskningsinstitut och flera organisationer världen över är ständigt på jakt efter lösningar.

I ett banbrytande uppfinning har ett team av kemitekniker från Massachusetts Institute of Technology nu utvecklat ett nytt biologiskt nedbrytbart material för att ersätta vissa mikroplaster. De har designat ett miljövänligt alternativ till mikropärlor som används i vissa hälso- och skönhetsprodukter. 

Källa: MIT News

Miljövänligt alternativ till mikropärlor som används i hälso- och skönhetsprodukter

USA var det första landet som införde ett förbud mot användning av mikropärlor i personliga vårdprodukter. Det började i delstaten Arizona och fortsatte sedan till många andra stora delstater, inklusive Kalifornien, New York, New Jersey osv.

Det var år 2014. Sedan dess har många länder följt USA:s exempel. Listan över länder inkluderar många stora konsumentekonomier i världen, såsom Kanada, Nya Zeeland, Nordirland, Italien, Storbritannien, Sverige, Taiwan, Korea osv. 

Nu, i ett försök att minska mikroplaster vid källan, har en grupp MIT-forskare utvecklat en klass av biologiskt nedbrytbara material som kan ersätta plastpärlorna som används i skönhetsprodukter. Dessa biologiskt nedbrytbara polymermaterial kan brytas ner till ofarliga sockerarter och aminosyror. 

Enligt Ana Jaklenec, en huvudundersökare vid MIT:s Koch Institute for Integrative Cancer Research:

“Ett sätt att mildra mikroplastproblemet är att ta reda på hur man kan rensa upp befintlig förorening. Men det är lika viktigt att blicka framåt och fokusera på att skapa material som inte genererar mikroplaster från början.”

I forskningsartikeln som ursprungligen beskrev innovationen i detalj förklarade forskarna att deras motivation var att ersätta icke-nedbrytbara plaster med nedbrytbara material som hade egenskaper anpassade för specifika tillämpningar.

För att uppnå sitt mål utvecklade de en nedbrytbar mikropartikel (MP)-plattform baserad på poly(β-aminoester) (PAE) som bryts ner till socker- och aminosyredervat.

Det som är ännu mer lockande med innovationen är att den är mångsidig i sina tillämpningar och kan uppnå mycket mer. Forskarna har visat att partiklarna kan användas för att kapsla in näringsämnen såsom vitamin A.

Livsmedel berikade med kapslad vitamin A och andra näringsämnen kan erbjuda en superb lösning för en betydande del av de 2 miljarder människor globalt som lider av näringsbrist. Förutom vitamin A kan materialet även kapsla in vitamin D, vitamin E, vitamin C, zink och järn.

Trots att dessa näringsämnen är känsliga för värme och ljus kan rätt hölje – gjort av dessa polymerer – göra dem tåla kokande vatten i upp till två timmar. Partiklarna testades också för säkerhet genom att exponera dem för odlade mänskliga tarmceller och mäta deras effekt på cellerna. Ingen skada orsakades på cellerna. 

Mikropärlor är något som ofta finns i rengöringsmedel. Forskarna undersökte också om dessa partiklar kunde ersätta mikropärlorna.

De blandade partiklarna med tvålskum och fann att det kunde fungera som rengöringsmedel genom att avlägsna permanenta markörer och vattentålig eyeliner från huden mycket effektivare än enbart tvål. 

Medan de talade om materialets mångsidighet, sa huvudförfattaren till artikeln, Linzixuan (Rhoda) Zhang, en MIT-avhandlingsstudent i kemiteknik, följande:

“Vi ville använda detta som ett första steg för att demonstrera hur det är möjligt att utveckla en ny klass av material, att expandera från befintliga materialkategorier och sedan tillämpa dem på olika användningsområden.” 

Medan denna forskning fokuserade på hur man ersätter mikropärlor, presenterade en annan studie från University of British Columbia ett ännu mer intressant förslag.

Klicka här för att lära dig hur både förekomst och medvetenhet om mikroplaster ökar.

Hur insekter kan hjälpa till att avlägsna mikroplaster

Enligt forskning publicerad i Biology Letters, har UBC-zoölog Dr Michelle Tseng och alumna Shim Gicole testat larver genom att mata dem med krossade ansiktsmasker – en vanlig plastprodukt – blandat med brödsmulor.

Efter en månad visade det sig att larverna åt ungefär hälften av de tillgängliga mikroplasterna, cirka 150 partiklar per insekt, och gick upp i vikt. Det som kom ut som avföring var en liten bråkdel av vad larverna hade ätit, omkring fyra till sex partiklar per milligram avfall.

Det som var lugnande med hela experimentet var att intag av mikroplaster inte påverkade insekternas överlevnad eller tillväxt. Det är relevant att nämna att larver är kända som naturens asätare och nedbrytare. De kan överleva upp till åtta månader utan mat eller vatten och äter gärna sina egna när föda är knapp.

Viktigt är att forskningssyftet inte begränsar sig till att avlägsna mikroplaster genom att mata dem till insekter. Forskare säger att de därefter kommer att lära sig av insekternas matsmältningsmekanismer hur man bryter ner mikroplaster och skala upp dessa kunskaper för att bekämpa plastföroreningar.

Enligt Dr. Michelle Tseng:

“Kanske kan vi börja se insekter som vänner. Vi dödar miljontals insekter varje dag med allmänna bekämpningsmedel – exakt de insekter vi skulle kunna lära oss av för att bryta ner dessa plaster och andra kemikalier.”

Hittills har de flesta studier på plastätande insekter inte varit ekologiskt realistiska. I detta fall konsumerade dock larverna ungefär 50 % av MP:n, utsöndrade en liten bråkdel, och konsumtionen påverkade inte överlevnaden.

Medan forskare världen över försöker bekämpa hotet från plasttänder och naglar, finns stora företag som har varit användbara för att tillhandahålla storskaliga lösningar. Ett sådant företag som har gjort betydande framsteg inom plastborttagning är Veolia. 

1. Veolia

Inom plastområdet inser Veolia att en av de främsta utmaningarna är bristen på plaståtervinningsanläggningar. Som grundande medlem av Alliance to End Plastic Waste (AEPW), tillsammans med över 80 medlemsföretag från hela plastvärdekedjan (producenter, användare och återvinnare), har Veolia åtagit sig att bidra med 1,5 miljarder dollar för att hjälpa till att eliminera plastavfall från miljön, särskilt haven.

Veolia har flera lösningar för plaståtervinning. Det kan bearbeta flera typer av harts som sedan kan återanvändas av Veolias industriella kunder. Dessa inkluderar polyeten (HDPE eller LDPE), som används i förpackningar eller byggnation; polypropen (PP), som används i bilindustrin, byggnation, möbler och hushållsapparater; och polyetentereftalat (PET), som främst finns i förpacknings- och textilsektorn.

Veolia erbjuder ett alternativ till jungfruligt material genom att återvinna plastavfall i flera steg, inklusive insamling, sortering, shreddning, tvätt, formulering, extrudering och skapandet av färdiga cirkulära polymerer. 

Produkter som resultat av Veolias plaståtervinningslösningar används av den anglo-holländska gruppen Reckitt för dess Finish Quantum Ultimate rengöringsprodukter. Veolias lösningar hjälper Reckitt i deras löfte att göra 100 % av deras plastförpackningar återvinningsbara och att innehålla minst 25 % återvunnet innehåll till 2025.

Veolia samarbetade också med Koninklijke Van Wijhe Verf och Dijkstra Plastics för att introducera en färgburk tillverkad av 100 % återvunnen plast från konsumentavfall, med återvunna hartser som redan används av konsumenter. Medan Veolia bearbetade plasten till granulat, förvandlade Dijkstra Plastics den sedan till färgburkar för Koninklijke Van Wijhe Verf och deras målningsmärke Wijzonol.

Veolia stödde Plastic Odyssey-äventyret för att omvandla plastförorening i haven till resurser. Plastic Odyssey var ett 40 meter långt fartyg som omvandlade plastavfall till energi ombord. Expeditionen pågick från 2020 till 2023. Vid var och en av dess 33 ankomsthamnar utvecklades befintliga och nya återvinningssystem tillsammans med lokala intressenter.

Det stödde detta projekt och organiserade en konferens på koncernens huvudkontor som samlade Plastic Odyssey-teamet, Veolia-experter och cheferna för Veolias vattenverksamhet i Frankrike, som hade mobiliserat mer än 170 000 av koncernens kunder för att stödja detta äventyr, samt representanter för Veolia Foundation.

Bortsett från fartygets tekniska förmåga fascinerade det oss hur allvarligt Plastic Odyssey-projektet är, vars värderingar ligger i linje med Veolias. Vi ville erbjuda våra konsumenter möjlighet att delta: för varje prenumeration på elektronisk fakturering donerade Veolia Eau France 1 € till Plastic Odyssey-projektet… Mer än 170 000 konsumenter anmälde sig till initiativet. Familjen som vann utlottningen för att besöka Plastic Odyssey-platsen i Marseille var mycket entusiastisk över projektet.

“Bortsett från fartygets tekniska förmåga fascinerade det oss hur allvarligt Plastic Odyssey-projektet är, vars värderingar ligger i linje med Veolias. Vi ville erbjuda våra konsumenter möjlighet att delta: för varje prenumeration på elektronisk fakturering donerade Veolia Eau France 1 € till Plastic Odyssey-projektet… Mer än 170 000 konsumenter anmälde sig till initiativet. Familjen som vann utlottningen för att besöka Plastic Odyssey-platsen i Marseille var mycket entusiastisk över projektet.”

För de första tre kvartalen 2024, Veolia registrerade en omsättning på 32 543 M euro och en EBITDA på 4 936 M euro. 

Framtiden för vår kamp mot mikroplaster 

Kampen mot mikroplaster har pågått globalt. I EU, till exempel, 2019‑missionerna TARA missions och Ocean Race Europe 2021 samlade in mikroplastprover från Östersjön, Engelska kanalen och Medelhavet. United States National Centres for Environmental Information (NCEI) samlade offentligt tillgängliga data om mikroplastföroreningar från olika forskningskryssningar och fältarbete. 

Det finns fyra pågående projekt, PLASTICHEAL, Imptox, PLasticFatE och POLYRISK, som kommer att avslutas 2025. Dessa projekt är alla inriktade på att undersöka påverkan och konsekvenserna av mikro- och nanoplaster på olika aspekter av människors hälsa. 

Ett annat projekt, Aurora, fokuserar på de tidiga livspåverkan av exponering för mikro- och nanoplaster på människors hälsa. Europeiska kommissionen har föreslagit att mikroplaster bör inkluderas i övervakningslistor för ytvattens och grundvattens under Environmental Quality Standards Directives (EQSD). 

Utanför Europa, i mars 2022, på FN:s miljöförsamling, enades 175 nationer om att avsluta plastföroreningar. Ett juridiskt bindande avtal – som behandlar frågor om engångsplast och återvinningsteknik, bland annat – beslutades att tas fram senast i slutet av 2024. År 2023 förbjöd Europeiska unionen försäljning av löst plastglitter.

Förutom organisatoriska direktiv arbetar olika forskningsorganisationer på sitt eget sätt för att bekämpa hotet från mikroplastföroreningar. Två av de senaste genombrotten har redan diskuterats i de inledande avsnitten. 

År 2021 genomfördes till exempel den första experimentella studien om mikroplastretention av marina tak. Forskningen fann att marina tak kan fungera som potentiella barriärer eller sänkor för mikroplaster. Retentionen ökade med tätheten av sjögrässtjälkar och den specifika densiteten hos polymerer, medan den minskade med flödeshastigheten.

En annan forskning, publicerad 2021, undersökte möjligheterna att sanera mikroplaster i marina miljöer med membranteknik. Membranteknik omfattar en rad tekniker, inklusive mikrofiltrering, ultrafiltrering och nanofiltrering. 

Enligt forskning publicerad 2019 presenterades tio rekommendationer för intressenter att minska plastföroreningar. Dessa inkluderade:

(1) Reglering av produktion och konsumtion

(2) Ekodesign

(3) Öka efterfrågan på återvunnen plast

(4) Minska användningen av plast

(5) Användning av förnybar energi för återvinning

(6) Utökad producentansvar för avfall

(7) Förbättringar i avfallssamlingssystem

(8) Prioritering av återvinning

(9) Användning av biobaserad och biologiskt nedbrytbar plast

(10) Förbättring av återvinningsbarheten för elektronikavfall

Utmaningen kvarstår dock att dessa små mikroplastpartiklar ofta är tillräckligt små för att passera vattenfiltreringssystem, och vi kan då oavsiktligt inta dem. De kan transporteras i atmosfären och spridas till de mest avlägsna hörnen av jorden. De har påträffats i honung, te och socker, samt i frukt och grönsaker.

Enligt en studie från Cardiff University sprider sig mikroplaster även till jordbruksmark genom avloppsslam som används som gödsel. Det som ökar oron är att en stor del av dessa mikroplaster hamnar i vattendrag som ett resultat av avrinning från jordens översta lager.

År 2015 ändrade kongressen Federal Food, Drug, and Cosmetic Act (FD&C Act) genom att anta Microbead-Free Waters Act of 2015. Lagen förbjuder tillverkning, förpackning och distribution av sköljbara kosmetika som innehåller plastmikroperlor. Den gäller även för produkter som både är kosmetika och receptfria (även kallade “over-the-counter” eller “OTC”) läkemedel, såsom tandkräm.

Sammanlagt är kriget mot mikroplaster nu en 360‑graders kamp. Forskare, internationella organisationer, företag och nationella regeringar kämpar tillsammans. Fullständig borttagning skulle dock kräva mer medvetenhet bland användare och intressenter som tillverkar dessa produkter som innehåller mikroplaster.

Klicka här för att lära dig hur hållbarhetsmått kan hjälpa oss att minska plastföroreningar.