Bestehende Technologie kann die meisten Probleme der Plastikverschmutzung lösen!

Anstatt in einem isolierten Ansatz an bestehenden Plastikrichtlinien festzuhalten, stehen innovative Maßnahmen zur Bewältigung des Plastikproblems zur Verfügung, die sich mit systemischen Veränderungen und Übergängen zu nachhaltigen Lösungen befassen.

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Von den 8,7 Milliarden Tonnen Plastikmüll, die zwischen 1950 und 2021 produziert wurden, wurden nur 11 % jemals recycelt. Im Jahr 2019 – dem letzten Jahr, für das eine Aufschlüsselung vorliegt – wurden mehr als zwei Drittel der 353 Millionen Tonnen produzierten Kunststoffabfälle auf Deponien verbracht oder verbrannt, und 22 % wurden schlecht entsorgt. Das heißt, es wurde als nicht eingesammelter Müll zurückgelassen, an unregulierten Stellen an Land oder im Wasser entsorgt oder im Freien verbrannt. Bis 2060 wird die steigende Kunststoffproduktion zu einer Verdreifachung des jährlichen Abfallaufkommens auf über eine Milliarde Tonnen führen. Doch die Zukunft der Plastikverschmutzung muss nicht zwangsläufig auf einem Abwärtstrend verlaufen. Vorhandene Technologien und Kenntnisse können den Großteil des Plastikverschmutzungsproblems beheben.

„Das war eine ziemlich große Überraschung für uns“, beschrieb Winnie Lau, Direktorin des Projekts „Preventing Ocean Plastics“ bei den Pew Charitable Trusts in Washington, D.C., in Nature. „Wir waren uns nicht sicher, ob wir eine so große Wirkung erzielen könnten, ohne über die Entwicklung neuer Materialien oder völlig neuer Systeme nachzudenken.“

Derzeit stehen neben anderen Herausforderungen auch Logistik und Kosten einer Ausschöpfung dieser Maßnahmen im Wege. Aber das Potenzial ist da.

In mehreren Ländern gibt es aktive Beispiele für Recycling. Ob Maßnahmen wie diese dazu beitragen, den Plastikverbrauch in Zukunft zu reduzieren, ist eine entscheidende Frage. Haben Programme, die Menschen dazu bewegen sollen, den Plastikmüll zu reduzieren, tatsächlich dazu beigetragen, die zunehmende Menge an weltweit weggeworfenem Plastik zu reduzieren?

Deutschland ist ein gutes Beispiel. Heute recycelt Deutschland 70 % aller anfallenden Abfälle, die meisten weltweit. Vor zwei Jahrzehnten hat Deutschland ein einfaches Programm zur Reduzierung von Plastikmüll eingeführt. Wenn Menschen Getränke in einer Einweg-Plastikflasche kaufen, zahlen sie eine kleine zusätzliche Gebühr und erhalten diese Gebühr zurückerstattet, indem sie die gebrauchte Flasche in einem Rückgabezentrum abgeben. 98 % der zurückgegebenen Flaschen werden recycelt, und das Land ist stolz auf das Pfandsystem, da es den möglicherweise stärkeren Rückgang der Verwendung von Mehrwegflaschen stabilisiert hat.

Die Menschen scheinen sich jedoch sicher zu fühlen, dass es in Ordnung ist, Getränke in Plastikflaschen zu kaufen, die recycelt werden, und sie kaufen weiterhin Einwegplastikflaschen. Es gibt also kaum Anhaltspunkte dafür, dass die Intervention den Verbrauch von Einwegkunststoffen in Deutschland tatsächlich senkt. Was kann man sonst noch tun, um den Plastikverbrauch zu senken?

Was tun Forscher, um das Problem der Plastikverschmutzung zu beleuchten und zu lösen? In erster Linie sind es:

Es gibt bereits viele Bemühungen, den Plastikmüll zu reduzieren:

Warum haben diese Ansätze nicht funktioniert?

Ein Forscherteam des Global Plastics Policy Centre der University of Portsmouth, Großbritannien, führte unabhängige Bewertungen der Kunststoffabfallwirtschaft auf der ganzen Welt durch. Sie stellten fest, dass es in den meisten Fällen „praktisch keine Überwachung der Richtlinien“ gab. Eine der größten Schwierigkeiten bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Reduzierung des Kunststoffeintrags in die Umwelt ist der Mangel an Daten darüber, wo Kunststoffe hergestellt, verwendet und letztendlich landen.

Andererseits deutet das Verbot des Verkaufs oder der Verwendung von Plastiktüten in Antigua und Barbuda aus dem Jahr 2016 darauf hin, dass die Menge des auf Mülldeponien entsorgten Plastiks im ersten Jahr um 15 % zurückgegangen ist. Warum hat es funktioniert?

Der Erfolg von Antigua und Barbuda lässt sich auf die Bewertung der Leistung jeder Politik anhand ihrer eigenen Ziele, des Ausmaßes, in dem jede Politik die Plastikverschmutzung reduziert hat, unabhängig vom erklärten Zweck der Politik, und der Faktoren, die zur Wirksamkeit der Politik beitragen, schließen.

Das Potenzial möglicher Interventionen beginnt mit der Überprüfung aktueller Kenntnisse und Technologien, einschließlich der Produktion von weniger Kunststoffen, der Einschränkung des internationalen Exports von Kunststoffabfällen, dem Ersatz von Kunststoffen durch alternative Materialien wie Papier und der Erhöhung der Kapazität verschiedener Recyclingmethoden.

Mechanisches Recycling reagiert auf Lebensmittel und Zusatzstoffe, was die Länge der Polymere verkürzen und die Eigenschaften des Kunststoffs verschlechtern kann. Das bedeutet, dass seine Fähigkeit, zu neuen Materialien verarbeitet zu werden, beeinträchtigt ist. Ein solches Downcycling kann dazu führen, dass Kunststoffe letztendlich nicht mehr recycelt werden können. Durch den Abbau von Kunststoffen mit Enzymen können Polymere jedoch in ihre Bausteine, sogenannte Monomere, gespalten werden, aus denen dann Kunststoffe mit den gleichen Eigenschaften wie das Ausgangsmaterial hergestellt werden können.

Das ist keine neue Denkweise – die ersten Berichte über Enzyme, die Kunststoffe abbauen könnten, liegen mindestens drei Jahrzehnte zurück.

Das Ziel ist ein geschlossener Recyclingkreislauf – nahezu endloses Recycling. Ein französisches Unternehmen namens Carbios testet eine Technologie, die angeblich die Grundlage für die weltweit erste enzymatische Recyclinganlage bilden wird, die gentechnisch veränderte Enzyme verwenden wird, um einen gängigen Kunststoff namens Polyethylenterephthalat (PET) abzubauen. Ziel ist es, dass Enzyme einige der Mängel des mechanischen Recyclings überwinden. Der Prozess umfasst das Sortieren und Trennen von Kunststoffen, bei denen es sich um eine Mischung verschiedener Arten von Polymeren (lange Molekülketten) handelt. Anschließend werden sie gewaschen und schließlich gemahlen oder eingeschmolzen, um neue Kunststoffe herzustellen.

Zu den anderen häufig verwendeten Kunststoffen, die auf diese Weise recycelt werden können, gehören neben PET, das in Stoffen und Verpackungen verwendet wird, auch Polypropylen (PP), das in Verpackungen und im Bauwesen verwendet wird, und Polyethylen (PE) – ein Polymer, das recycelt werden kann Es wird in unterschiedlicher Dichte hergestellt und ist daher in einer Vielzahl von Produkten zu finden, von Einkaufstaschen und Klappstühlen bis hin zu chirurgischen Implantaten.

Gregg Beckham, Chemieingenieur am US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado, zeigte, dass die Kombination biologischer und chemischer Katalysatoren eine leistungsstarke Technik für gemischte Kunststoffe sein könnte. Die Forscher verwendeten einen zweistufigen Prozess, der einen Metallkatalysator und ein künstliches Bodenbakterium umfasste, um eine Mischung aus Kunststoffen abzubauen – PET, hochdichtes Polyethylen (HDPE), ein Kunststoff, der häufig in Shampooflaschen und Milchkartons verwendet wird, und Polystyrol. aus dem Styropor hergestellt wird – in Chemikalien, die zur Herstellung neuer Polymere verwendet werden könnten.

Eine andere Technik, die manchmal auch als chemisches Recycling bezeichnet wird, ist die Pyrolyse, bei der gemischte Kunststoffe unter Ausschluss von Sauerstoff auf extrem hohe Temperaturen erhitzt werden, bis sie in Bestandteile zerfallen, die als Brennstoff oder zum Aufbau neuer Polymere verwendet werden können. Doch diese Kennzeichnung ist umstritten. Kritiker bezweifeln, dass es wirklich als Recycling betrachtet werden kann – da es häufig zur Kraftstofferzeugung verwendet wird – und argumentieren, dass es sich um einen energieintensiven Prozess handele, der kaum besser sei als die Verbrennung. Trotz dieser Kritik sind viele große Chemieunternehmen weltweit dabei, Pyrolyseanlagen zu bauen.

Könnte der ideale Kunststoffersatz einen Lebenszyklus haben, der dem von Papier ähnelt? Es wäre gegenüber dem Ausgangsmaterial nur minimal verändert, leicht zu recyceln und hätte ein minimales Schadenspotenzial, wenn es in die Umwelt gelangt.

Jeremy Luterbacher, Biochemie-Ingenieur an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL), Schweiz, berichtete über eine Möglichkeit, mithilfe von als Aldehyde bekannten Chemikalien ungenießbares biologisches Material wie Holzspäne und Maiskolben in umzuwandeln ein biologisch abbaubarer Polyester namens Dimethylglyoxylatxylose, von dem er glaubt, dass er dieses Ersatzmaterial sein könnte. Obwohl der Produktionsprozess derzeit noch ein Proof of Concept ist, sollte es möglich sein, diesen Polyester einfach und in großen Mengen herzustellen, sagt Luterbacher. Es bleibt noch viel Arbeit, diesen Ansatz auf den Markt zu bringen. Wenn beispielsweise Dimethylglyoxylatxylose in Lebensmittelverpackungen verwendet werden soll, müssen Forscher sicherstellen, dass die beim Abbau entstehenden Moleküle nicht gesundheitsschädlich sind oder andere unbeabsichtigte Auswirkungen haben, beispielsweise einen schlechten Geschmack hinterlassen.

Derzeit sind die beiden größten Kategorien von Biokunststoffen, Polyhydroxyalkanoate (PHAs) und Polymilchsäure (PLAs), sowohl biobasiert als auch biologisch abbaubar; Sie werden unter anderem in Lebensmittelverpackungen, Besteck und Textilien eingesetzt. Unternehmen investieren Milliarden in die Herstellung von Biokunststoffen. Aber sie machen nur schätzungsweise 1 % der mehr als 400 Millionen Tonnen Kunststoffe aus, die pro Jahr produziert werden.

„Die Plastikverschmutzungskrise ist buchstäblich sichtbar, und es ist schwer, nicht untröstlich zu sein, wenn man sie insbesondere in der natürlichen Umwelt sieht“, gibt Beckham vom US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory zu. „Ich denke, dass die Menschheit dieses Problem erkannt hat, und ich bin zuversichtlich, dass wir es lösen können. Aber es wird enorm viel Arbeit und Zeit erfordern.“

Carolyn Fortuna (sie, sie), Ph.D., ist Autorin, Forscherin und Pädagogin mit einem lebenslangen Engagement für Ökogerechtigkeit. Carolyn hat Auszeichnungen von der Anti-Defamation League, der International Literacy Association und der Leavy Foundation gewonnen. Carolyn ist eine Kleininvestorin von Tesla. Bitte folgen Sie Carolyn auf Twitter und Facebook.

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