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05.08.2021

12.07.2021

Irreversible Plastikverschmutzung als Folge von Verwitterungs- und Abbauprozessen

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Die gegenwärtigen Raten der globalen Plastikemissionen könnten Effekte auslösen, die wir nicht mehr rückgängig machen können, berichten Forschende aus Deutschland, Schweden und Norwegen in einer neuen Studie im Wissenschaftsmagazin Science.

Nach Ansicht der Autoren ist die Plastikverschmutzung eine globale Bedrohung und Maßnahmen zur drastischen Reduzierung der Plastikemissionen in die Umwelt seien "die rationale politische Antwort".

Plastik ist überall auf dem Planeten zu finden: von Wüsten und Berggipfeln bis zu tiefen Ozeanen und arktischem Schnee. Im Jahr 2016 reichten die Schätzungen der weltweiten Emissionen von Plastik in Seen, Flüsse und Ozeane von 9 bis 23 Millionen Tonnen pro Jahr, wobei eine ähnliche Menge jährlich an Land emittiert wird.

Es wird erwartet, dass sich diese Schätzungen bis zum Jahr 2025 fast verdoppeln werden, wenn die Weltbevölkerung weitermacht, wie bisher ("Business-as-usual"-Szenario). Das berichtet Mine Tekman vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) gemeinsam mit drei weiteren Fachleuten in ihrem Übersichtsartikel im Wissenschaftsmagazin Science, das dem Thema Plastik in der aktuellen Ausgabe ein ganzes Kapitel widmet.

"Plastik ist tief in unserer Gesellschaft verwurzelt, und es sickert überall in die Umwelt, selbst in Ländern mit einer guten Infrastruktur für die Abfallbehandlung", sagt Matthew MacLeod, Professor an der Universität Stockholm. Er führt aus, dass die Emissionen tendenziell steigen, obwohl das Bewusstsein für Plastikverschmutzung in Wissenschaft und Öffentlichkeit in den letzten Jahren deutlich zugenommen hat.

Für Mine Tekman, Doktorandin am Alfred-Wegener-Institut, ist diese Diskrepanz nicht überraschend, denn die Plastikverschmutzung ist nicht nur ein Umweltproblem, sondern auch ein "politisches und wirtschaftliches". Sie glaubt, dass die derzeit angebotenen Lösungen wie Recycling und Reinigungstechnologien (Clean-up) nicht ausreichen und dass wir das Problem an der Wurzel packen müssen.

"Die Welt fördert technologische Lösungen für das Recycling und um Plastik aus der Umwelt zu entfernen. Als Verbraucher glauben wir, dass alles auf magische Weise recycelt werden kann, wenn wir unseren Plastikmüll richtig trennen. Technologisch gesehen hat das Recycling von Plastik viele Einschränkungen, und Länder, die über eine gute Infrastruktur verfügen, exportieren ihren Plastikmüll in Länder mit schlechteren Einrichtungen.

Zudem gibt es ein grundsätzliches Problem mit biologisch nicht abbaubaren Materialien, die sich auch als Feinstäube und Fasern aus vielen Prozessen in der Umwelt verteilen. Daher sind drastische Maßnahmen erforderlich, wie neue abbaubare Materialien zu entwickeln, Wege um den Wert von recyceltem Kunststoff zu erhöhen, und das Verbot des Exports von Kunststoffabfällen, es sei denn, er erfolgt in ein Land mit besserem Recycling", sagt Mine Tekman, die das AWI-Online-Portal litterbase.org mit entwickelt hat, das die wissenschaftliche Literatur zu Müll im Meer und dessen Auswirkungen laufend aktualisiert zusammenfasst.

Eine schwer umkehrbare Verschmutzung von abgelegenen Bereichen der Umwelt

Kunststoff reichert sich in der Umwelt an, wenn die emittierten Mengen diejenigen übersteigen, die durch Reinigungsinitiativen und natürliche Umweltprozesse entfernt werden. Letzteres geht durch einen mehrstufigen Prozess vonstatten, der als Verwitterung bekannt ist. "Die Verwitterung von Plastik geschieht aufgrund vieler verschiedener Prozesse, und wir sind bereits weit gekommen, um sie zu verstehen.

Aber die Verwitterung verändert ständig die Eigenschaften der Kunststoffverschmutzung, was neue Fragen aufwirft", sagt Hans Peter Arp, Forscher am Norwegischen Geotechnischen Institut (NGI) und Professor an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU). "Der Abbau ist sehr langsam und kann die Akkumulation nicht stoppen, so dass die Belastung durch verwitterten Kunststoff nur zunehmen wird", sagt Hans Peter Arp. Plastik ist daher ein "schlecht reversibler Schadstoff", sowohl wegen seiner kontinuierlichen Emissionen als auch wegen seiner Umweltpersistenz.

Abgelegene Gegenden sind besonders bedroht, wie Annika Jahnke, Wissenschaftlerin am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und Professorin an der RWTH Aachen, erklärt: "In abgelegenen Umgebungen kann Plastikmüll nicht durch Aufräumarbeiten entfernt werden, und die Verwitterung großer Plastikteile führt unweigerlich zur Entstehung einer großen Anzahl von Mikro- und Nanoplastikpartikeln sowie zur Auswaschung von Chemikalien, die dem Plastik absichtlich zugesetzt wurden, und anderen Chemikalien, die das Polymerrückgrat des Plastiks abbauen. Kunststoff in der Umwelt ist also ein sich ständig bewegendes Ziel von zunehmender Komplexität und Mobilität. Wo es sich anreichert und welche Auswirkungen es verursachen kann, ist schwierig oder vielleicht sogar unmöglich vorherzusagen."

Ein potenzieller Auslöser für irreversible Umweltschäden

Zusätzlich zu den Umweltschäden, die Plastikverschmutzung allein durch das Verheddern von Tieren und toxische Wirkungen verursachen kann, könnte sie auch in Verbindung mit anderen Umweltstressoren in abgelegenen Gebieten weitreichende oder sogar globale Auswirkungen auslösen.

Die neue Studie führt eine Reihe von hypothetischen Beispielen für mögliche Auswirkungen auf, darunter die Verschärfung des Klimawandels aufgrund der Störung der globalen Kohlenstoffpumpe und der Verlust der Artenvielfalt im Meer. Dort wirkt die Plastikverschmutzung als zusätzlicher Stressor zur Überfischung und zum fortschreitenden Lebensraumverlust aufgrund von Veränderungen der Wassertemperaturen, der Nährstoffversorgung und der chemischen Belastung.

Alles zusammengenommen sieht das Forschungsteam die Bedrohung, dass Plastik, das heute emittiert wird, in der Zukunft Auswirkungen von globalem Ausmaß auslösen kann, die kaum reversibel sind, als "zwingende Motivation" für maßgeschneiderte Maßnahmen zur starken Reduzierung der Emissionen.

"Im Moment belasten wir die Umwelt mit immer größeren Mengen an schwierig umkehrbarer Plastikverschmutzung. Bis jetzt sehen wir keine weit verbreiteten Beweise für schlimme Folgen, aber wenn die Verwitterung von Plastik einen wirklich schlimmen Effekt auslöst, werden wir wahrscheinlich nicht in der Lage sein, ihn rückgängig zu machen", warnt Matthew MacLeod. "Die Kosten, die entstehen, wenn man die Anhäufung von langlebiger Plastikverschmutzung in der Umwelt ignoriert, könnten enorm sein. Das Vernünftigste, was wir tun können, ist, so schnell wie möglich zu handeln, um den Eintrag von Plastik in die Umwelt zu reduzieren."

» Originalpublikation

Quelle: Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung