10 wissenschaftliche Lösungen zur Plastikverschmutzung

Die Plastikverschmutzung hinterlässt Auswirkungen für kommende Generationen. Wenn unsere derzeitige Verschmutzungsrate anhält, prognostizieren Experten, dass es im Jahr 2050 mehr Plastik als Fische im Meer geben wird. Es ist klar, dass wir Lösungen brauchen, um dieses drängende Problem zu beheben. Dank Innovation und Forschung konnten Wissenschaftler bahnbrechende Technologien entwickeln, die dabei helfen, Plastikmüll zu sammeln und zu verhindern. Hier sind 10 wissenschaftliche Lösungen zur Plastikverschmutzung.

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Plastikverschmutzung ist eines der dringendsten Umweltprobleme, mit denen die Welt heute konfrontiert ist. Da sich die meisten der von uns verwendeten Kunststoffe nicht leicht zersetzen und auflösen, füllen sie langsam unsere Ozeane, deren Zerfall Jahrhunderte dauern wird, was enorme Probleme für das Leben im Wasser, die menschliche Gesundheit und das Meeresökosystem mit sich bringt. Studien gehen davon aus, dass es im Jahr 2050 mehr Plastik als Fische im Meer geben wird.

Die Flüsse, Ozeane und Meere der Welt fungieren als bequeme Transportmittel und Abladestellen für durch menschliche Aktivitäten erzeugtes Plastik. Diese Verschmutzung ist mit enormen Kosten verbunden, die sich aus den Reinigungs- und Reparaturbemühungen, Einnahmeverlusten für den Tourismus und den gesellschaftlichen Kosten der verschmutzten und degradierten Umwelt ergeben.

Jährlich werden weltweit rund 300 Millionen Tonnen Kunststoff produziert und nur die Hälfte davon kann recycelt werden. Einige glauben, dass die Lösung für die globale Plastikverschmutzung einfach darin besteht, die Menge des verwendeten Plastiks zu reduzieren. Diese pauschale Annahme wirft jedoch einige Probleme auf. Erstens wird das Problem des bereits im Meer vorhandenen Plastiks nicht angegangen; und zweitens waren die aktuellen Maßnahmen gegen die Kunststoffproduktion nicht wirksam, da Studien gezeigt haben, dass die Produktion tatsächlich zunimmt und voraussichtlich weiter steigen wird.

Aber es ist nicht alle Hoffnung verloren, und es ist sicherlich noch nicht zu spät. Zwar gibt es Möglichkeiten, wie Einzelpersonen ihren Plastikverbrauch bei ihren täglichen Aktivitäten reduzieren können, aber Wissenschaft und Technologie haben es uns ermöglicht, die Grenzen dessen zu erweitern, was wir für möglich hielten. Kollektives Handeln ist unerlässlich. 1987 wurde das Montreal-Protokoll eingeführt, um weitere Schäden an der Ozonschicht der Erde zu verhindern. Im Laufe der Zeit gelang es der Menschheit, über 98 % der schädlichen Substanzen, die den Schaden verursachten, aus dem Verkehr zu ziehen und so etwa 2 Millionen Fälle von Hautkrebs zu verhindern. Wenn wir wie 1987 zusammenkommen könnten, könnten wir gemeinsam das Problem der Plastikverschmutzung angehen.

Die Säuberung der Ozeane

Das Ocean Clean-up ist ein hervorragendes Beispiel für kollektives Handeln. Inspiriert durch einen Tauchausflug in Griechenland gründete der niederländische CEO Boyan Slat die Organisation, die aus einem großen Team von Menschen und Technologie besteht, um effektiv Plastik aus dem Great Pacific Garbage Patch zu sammeln. Das System basiert auf dem sogenannten System 001, das aus 600 m langen schwimmenden Strukturen besteht, die Meeresmüll eindämmen und Mikroplastik sammeln sollen, eine der problematischen Formen von Plastik, die bei Verschlucken sowohl für Meerestiere als auch für Menschen gefährlich sein kann auf Wind und Meeresströmungen, um das Plastik einzusammeln. Nach der Sammlung wird der Plastikmüll von einem Schiff zurück an Land transportiert, wo er dann recycelt wird.

Das Ziel von The Ocean Clean-up, das sich derzeit im Müllgebiet zwischen Hawaii und Kalifornien befindet, ist es, sein System auf vier weitere Müllgebiete auf der ganzen Welt auszuweiten und hoffentlich 50 % des Plastiks im Great Pacific Garbage Patch zu beseitigen innerhalb von fünf Jahren.

Einsatz der NASA-Satellitentechnologie zur Verfolgung der Meeresverschmutzung durch Plastik und Mikroplastik.

NASA-Satellitentechnologie

Mit der 2016 entwickelten NASA-Satellitentechnologie können nun Konzentrationen von Meeresplastik erfasst werden. Diese bahnbrechende Forschungsmethode kann von grundlegender Bedeutung für die Verfolgung und Bewältigung von Meeresplastikmüll sein und ist eine von vielen entscheidenden wissenschaftlichen Lösungen gegen die Plastikverschmutzung. Das Cyclone Global Navigation Satellite System der NASA, auch bekannt als CYGNSS, wurde ursprünglich entwickelt, um Hurrikane durch die Überwachung der tropischen Windgeschwindigkeit über dem Ozean vorherzusagen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass diese Technologie die Konzentration von Mikroplastik im Wasser durch Messung der Wasseroberfläche ermitteln kann. Es wird auch einen großen Beitrag zur weiteren Erforschung der Auswirkungen von Mikroplastik auf das Ökosystem leisten, gemeinnützige und private Organisationen bei der Säuberung des Meeres unterstützen und das Leben im Wasser schützen.

Stärkung der Küstensammlergemeinschaften

Ocean Material® ist ein Unternehmen, das sich der Stärkung von Sammlergemeinschaften an Küsten durch die Entwicklung effektiver und verantwortungsvoller Lieferketten widmet. Dazu arbeiten sie direkt mit diesen Gemeinden zusammen, um den Plastikmüll aus den Meeren zu beschaffen und ihn in hochwertige Materialien für die Verwendung in Produkten wie Möbeln, Kleidung und Verpackungen umzuwandeln. Indem Ocean Material® diesen Gemeinden eine faire Vergütung für ihre Sammelbemühungen gewährt, trägt es dazu bei, nachhaltige Lebensgrundlagen zu fördern und die lokale Wirtschaft zu stärken. Darüber hinaus stellt ihr Engagement für verantwortungsvolle Beschaffungs- und Produktionspraktiken sicher, dass die von ihnen hergestellten Materialien nur minimale Auswirkungen auf die Umwelt haben. Insgesamt spielt Ocean Material® eine wichtige Rolle im Kampf gegen die Plastikverschmutzung der Ozeane und fördert gleichzeitig die soziale und wirtschaftliche Entwicklung in Küstengemeinden.

Das plastikfressende Enzym 

Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Lösungen zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung ist das plastikfressende Enzym. Im Jahr 2016 entdeckte ein Wissenschaftler in Japan ein plastikfressendes Enzym, das in der Lage war, Polyethylenterephthalat (PET) – den am häufigsten verwendeten Kunststofftyp – abzubauen. Dieses Enzym, bekannt als Ideonella Sakaiensis 201-F6, ist ein Bakterium, das Plastik verdauen kann, indem es ein Enzym namens PETase absondert und den Kohlenstoff im PET aufnimmt, um ihn als Nahrungsquelle zu nutzen. Obwohl der Abbauprozess immer noch relativ langsam ist, haben Wissenschaftler daran gearbeitet, ihn zu beschleunigen. Einem internationalen Wissenschaftlerteam ist es gelungen, die molekulare Zusammensetzung des Enzyms zu modifizieren und es so zu optimieren, dass PET 20 % schneller verbraucht wird als ursprünglich.

Plastikfressende Pilze

Es wurde festgestellt, dass eine dunkel pigmentierte Pilzart, bekannt als Aspergillus Tubingensis, Wirkstoffe enthält, die Polyurethan (PU) abbauen können. Samantha Jenkins, leitende Biotech-Ingenieurin beim Bioproduktionsunternehmen Biohm, untersuchte in einem Forschungsprojekt verschiedene Arten von Pilzen, als sie auf den plastikfressenden Pilz stieß und feststellte, dass sich der Pilz durch den Plastikschwamm gefressen hatte, mit dem er versiegelt wurde . Jenkins testet den Pilz gerade auf PET- und PU-Kunststoff und hat herausgefunden, dass sich der Pilz ausbreitet, wenn er mehr Kunststoff verbraucht, wodurch möglicherweise eine neue Quelle für Biomaterial „für Lebensmittel, Futtermittel für Tiere oder Antibiotika“ entsteht.

Magnetspulen

Wissenschaftler haben eine Magnetspule entwickelt, die Mikroplastik im Ozean bekämpfen kann. Diese experimentelle Nanotechnologie ist in der Lage, Mikroplastik im Wasser abzubauen, ohne das Meeresleben zu schädigen. Diese Spulen sind dünner als ein menschliches Haar, ähneln unter dem Mikroskop Bettfedern und sind mit Stickstoff und einem magnetischen Metall namens Mangan beschichtet. Wenn sie mit Sauerstoffmolekülen reagieren, greifen sie Kunststoff an und können dabei helfen, ihn zu zersetzen. Xiaoguang Duan, ein Co-Autor dieser Studie, fand in frühen Experimenten heraus, dass Nanospulen über einen Zeitraum von acht Stunden eine 30- bis 50-prozentige Reduktionsrate von Mikroplastik aufweisen.

Umstellung auf Kraftstoff

Das australische Unternehmen Licella Holdings hat eine neue patentierte Technologie namens „Catalytic Hydrothermal Reactor“ (Cat-HTR) entwickelt, die nicht wiederverwertbares Plastik in Öl umwandeln kann. Es ist in der Lage, Plastik zu schmelzen und in flüssigen Kraftstoff umzuwandeln. Durch einen Prozess, der einem handelsüblichen Schnellkochtopf ähnelt, wird Kunststoff in seine Bestandteile zerlegt und dabei eine Reihe von Materialien hergestellt, darunter Öle, Wachse und Kunststoffe, die in andere Kunststoffprodukte oder Kraftstoffe umgewandelt werden können.

Was diese Technologie so einzigartig macht, ist ihre Vielseitigkeit. Kein Kunststoff ist diesem Gerät gewachsen. Der Cat-HTR recycelt gemischte Kunststoffe chemisch, ohne dass die verschiedenen Kunststoffarten getrennt werden müssen. Dazu gehört auch Altplastik, das andernfalls auf Mülldeponien, in der Verbrennungsanlage oder in unseren Ozeanen landen würde. Es ermöglicht die wiederholte Wiederverwertung von Kunststoffabfällen im kommerziellen Maßstab und könnte jährlich 20.000 Tonnen Kunststoffabfälle umwandeln. Kritiker bezeichnen die Technologie jedoch als einen Kompromiss für die Umwelt, da der Prozess zu weiteren Kohlenstoffemissionen führen könnte.

Foto von PlasticRoad über Facebook.

Umstellung auf Straßen

Eine der vielen wissenschaftlichen Lösungen gegen die Plastikverschmutzung besteht darin, Müll in Straßen umzuwandeln. Ein Projekt namens „PlasticRoad“ schuf 2018 einen Radweg in der niederländischen Stadt Zwolle und eine Straße in Overjissel, die zu 70 % aus recyceltem Kunststoff besteht. Geplant ist, diesen Wert auf 100 % zu erhöhen. Das Projekt hat sich als erfolgreich erwiesen, da Kunststoff haltbarer als Asphalt ist und weniger schwere Ausrüstung und weniger Zeit für die Installation erfordert, was zu einem geringeren CO2-Fußabdruck führt. PlasticRoad beabsichtigt, diese nachhaltigen, klimafesten und zirkulären Straßen weiterhin zu entwerfen, zu bauen und bereitzustellen, die aus kommunalen Kunststoffabfällen hergestellt werden und „mit möglichst geringen negativen Auswirkungen auf unseren Planeten und die natürlichen Ressourcen“.

Durch Algen ersetzen

Eine der bedeutendsten wissenschaftlichen Lösungen zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung, die in den letzten Jahren entstanden ist, ist Biokunststoff. Eine Kunststoffalternative, die aus Materialien besteht, die aus erneuerbaren Biomassequellen hergestellt werden. Das indonesische Start-up-Unternehmen Evoware hat nach Möglichkeiten gesucht, Algen in Biokunststoff umzuwandeln. Sie arbeiten mit lokalen Algenbauern zusammen, um verschiedene Verpackungsarten wie Sandwich-Wraps, Burger-Wraps, Beutel für Gewürze und Seife herzustellen, die in heißem Wasser aufgelöst und in einigen Fällen essbar sind. Indonesien produziert jedes Jahr 10 Millionen Tonnen Algen und könnte bis 2020 bis zu 19 Millionen Tonnen erreichen, was dazu beitragen könnte, die expandierenden Bemühungen von Evoware zu unterstützen.

Trotz der innovativen Kreativität, die hinter einer solch durchdachten Erfindung steckt, sind diese auf Algen basierenden Ersatzstoffe nicht ohne Herausforderungen. Beispielsweise kann der essbare Ello-Jello-Kegel auf Algenbasis von Evoware bis zu fünfmal teurer sein als gewöhnliche Kreppkegel. Darüber hinaus verwendet es immer noch Verpackungen aus Kunststoff und Papier, um seine Textur zu bewahren.

Kunststofftechnologie-Inventar des Nicholas Institute 

Eine vom Nicholas Institute veröffentlichte Studie befasste sich mit der Wissenslücke hinsichtlich der Technologie zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung und erstellte eine umfassende Bestandsaufnahme von 52 Technologien, die derzeit eingesetzt oder in der Entwicklung sind, um das Austreten von Plastikverschmutzung zu verhindern oder bestehende Plastikverschmutzung zu sammeln. Die Studie kam zu dem Schluss, dass sowohl die Verhinderung des Eindringens von Plastik in Gewässer als auch die Sammlung von Plastik dringende Anliegen sind, und unterstreicht, wie wichtig es ist, die Pflege von Wassersystemen und der menschlichen Gesundheit sicherzustellen.

Zwei Beispiele aus dieser Liste sind „Plastic Fischer Trash Boom“ und „Hoola One“. Ersteres wurde 2019 in Deutschland entwickelt, dessen Technologie darauf abzielt, Mikroplastik aus dem Wasser zu sammeln, während Hoola One ein 2019 in Kanada geschaffenes Vakuum war, das dazu dienen sollte, Mikroplastik aus dem Wasser zu sammeln Mikroplastik und Makroplastik aus Meeresumwelten entfernen.

01.03.2022