Mikroplastik und die Umweltgrundwasserindustrie

Das öffentliche Bewusstsein für Umweltgefahren hat ein Allzeithoch erreicht. Der Nachrichtenzyklus erlebt immer wieder Phasen, in denen verschiedene Schadstoffe zum Schlagwort der Zeit werden – chlorierte organische Verbindungen, PCBs und die heutigen PFAS/PFOS-Verbindungen.

Ein wichtiges Anliegen, das heute im öffentlichen Bewusstsein ganz oben stehen sollte, ist die Fülle an Mikroplastik in der Umwelt.

Weltweit gelangen durchschnittlich acht Millionen Tonnen Plastik aus den Sammelsystemen in die Umwelt und schließlich in die Ozeane. Dort zerkleinern Sonnenlicht und Strömungen die Plastikabfälle in kleinere Partikel, die als Mikroplastik bezeichnet werden.

Mikroplastik wird als jedes Kunststoffteilchen mit einem Durchmesser von 5 mm oder weniger definiert. Es entsteht, wenn Kunststoffe mechanisch oder chemisch in immer kleinere Teile zerlegt werden. Mikroplastik wird zu einem Problem, wenn der Kunststoff unsachgemäß entsorgt wird und diese Partikel in die Umwelt gelangen.

Heute ist Mikroplastik allgegenwärtig in der Umwelt, insbesondere in aquatischen und marinen Ökosystemen. Wenn es sich frei in der Umwelt befindet, absorbiert und konzentriert es giftige Chemikalien, die in unseren Ozeanen vorhanden sind. Es wird leicht von Tieren mit Nahrung verwechselt, und nach der Aufnahme kann es deren Verdauungssystem blockieren und zum Tod führen.

Noch besorgniserregender ist, dass diese potenziell giftigen Mikroplastikpartikel dann über die Nahrungskette weitergegeben werden und möglicherweise im Menschen landen können.

Viele dieser kleinen Partikel sind auch endokrine Disruptoren, die schädliche Veränderungen in lebenden Organismen verursachen können.

Endokrine Disruptoren können den menschlichen Körper auf vielfältige Weise beeinträchtigen, einschließlich der Erhöhung und/oder Verringerung der Produktion bestimmter Hormone. Sie können Hormone imitieren, ein Hormon in ein anderes umwandeln und auch die Hormonsignalisierung stören, indem sie Zellen anweisen, vorzeitig abzusterben. Diese Disruptoren konkurrieren mit essentiellen Nährstoffen und können sich an essentielle Hormone binden sowie sich in Organen ansammeln, die Hormone produzieren.

Welche Lösungen gibt es, die wir ergreifen können, um unseren Beitrag zu diesem Problem zu reduzieren oder zu beseitigen?

Es ist natürlich wichtig, zu reduzieren, wiederzuverwenden und zu recyceln, aber was ist mit dem Kompostieren? Sind herkömmliche Kunststoffe wie PVC oder Polyethylen biologisch abbaubar? Können sie kompostiert werden?

Die einfache Antwort ist nein, weder PVC noch Polyethylen sind biologisch abbaubar. Die Haltbarkeit von PVC ist auch sein umwelttechnischer Nachteil – es ist weder biologisch abbaubar noch abbaubar. Gegenstände aus PVC behalten ihre Form über Jahrzehnte und der Abbau, der stattfindet, ist nur eine Granulierung – die Teile werden einfach kleiner.

Derzeit gibt es keine Mikroorganismen, die eines dieser Polymere verdauen können. Es wurde vermutet, dass diese Materialien noch nicht lange genug existieren, damit sich ein Organismus entwickeln konnte, der sie verstoffwechseln könnte.

Könnten Biokunststoffe eine Lösung sein?

Die Hauptprodukte, die in der Umweltgrundwasserindustrie verkauft werden und mit biologischem Abbau werben, sind Einweg-Bailer aus Biokunststoff, aber was genau bedeutet Biokunststoff? Und ist es gut für die Umwelt?

Um das herauszufinden, müssen wir zunächst die Terminologie verstehen: Biokunststoff, biobasiert, biologisch abbaubar, abbaubar, kompostierbar usw. Leider ist die Biokunststoffindustrie voll von Begriffen, die sowohl für den Verbraucher als auch für die Hersteller dieser Produkte verwirrend sind.

Es ist auch leicht, sich zu verirren, wenn es darum geht, die verschiedenen Behauptungen über die verschiedenen heute erhältlichen Biokunststoffe zu entziffern. Oft erheben Hersteller Behauptungen über Produkte, die biologisch abbaubar, kompostierbar oder „umweltfreundlich“ sind, die unqualifiziert oder absichtlich irreführend sind.

Einige Definitionen

Biokunststoffe bestehen aus einer großen Gruppe verschiedener Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungen. Der Begriff Biokunststoffe bezieht sich auf Kunststoffmaterialien, die entweder biobasiert oder biologisch abbaubar oder beides sind.

Biomasse besteht aus erneuerbaren Rohstoffen wie Mais oder dem übrig gebliebenen Zellstoff aus der Zuckerrohrernte, der bei der Herstellung von Biokunststoffen verwendet wird.

Biobasiert bezieht sich auf Biokunststoffe, die vollständig oder teilweise aus Biomasse anstelle von Erdöl hergestellt werden.

Biopolymere bezieht sich auf biobasierte Kunststoffe, die wirklich biologisch abbaubar sind. Sie werden mit einer speziellen Methode zur Herstellung von Polymermaterialien hergestellt und bestehen hauptsächlich aus polymerisierter Zellulose, die aus der Biomasse gewonnen wird. Zellulose ist eines von vielen Polymeren, die in der Natur vorkommen.

Diese Form von Biokunststoff kann zur Herstellung von Folien verwendet werden, die für Produkte wie Einkaufstüten und Obsttüten sowie für Etiketten und die Auskleidung Ihres Kompostbehälters verwendet werden können.

Eine andere Methode umfasst Monomere, die aus der Biomasse gewonnen werden, wie z. B. die Fermentierung von Pflanzenkohlenhydraten zu Ethylen, das dann zu Polyethylen (PE) polymerisiert werden kann. Letztendlich ist ein Kunststoff, der mit dieser Methode hergestellt wird, obwohl er aus einer organischen Quelle stammt, effektiv identisch mit Polyethylen, das aus Öl hergestellt wird.

Biologisch abbaubar ist ein mehrdeutiger Begriff, und es ist wichtig zu beachten, dass die Begriffe biobasiert und biologisch abbaubar nicht austauschbar sind.

„Die American Society for Testing and Materials (ASTM) definiert biologisch abbaubare Kunststoffe als einen Kunststoff, bei dem der gesamte organische Kohlenstoff durch die Einwirkung natürlich vorkommender Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze in Biomasse, Wasser, Kohlendioxid und/oder Methan umgewandelt werden kann, und zwar in Zeiträumen, die mit den Umgebungsbedingungen der Entsorgungsmethode übereinstimmen (Compostable Plastics 101).“

Mit anderen Worten, die biologische Zersetzung muss innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens erfolgen, und die bloße Fragmentierung in kleinere Teile, selbst wenn sie mikroskopisch sind, macht ein Material nicht biologisch abbaubar.

Darüber hinaus müssen die umgebenden Umweltbedingungen wie Standort und Temperatur ideal sein, damit die biologische Zersetzung stattfinden kann.

Der Begriff abbaubar wird manchmal mit dem Begriff biologisch abbaubar verwechselt, aber er ist eigentlich ein umfassenderer Begriff, der sich auf Polymere oder Kunststoffe bezieht, die einfach durch Mittel wie physikalische Zersetzung, chemische Zersetzung und biologische Zersetzung durch natürliche Mechanismen abgebaut werden.

Es ist immer noch möglich, dass ein abbaubarer Kunststoff nach Abschluss des Abbaus in einer kleineren oder fragmentierten Form verbleibt, wodurch Mikroplastik entsteht.

Darüber hinaus werden nicht alle biobasierten Kunststoffe auf natürliche Weise abgebaut. Viele biobasierte Produkte verhalten sich wie herkömmliche Kunststoffe auf Erdölbasis und bleiben Hunderte von Jahren strukturell intakt.

Kompostierbar ist ein weiterer Begriff, der häufig zur Beschreibung von Biokunststoffen verwendet wird.

Wenn Biokunststoffe als kompostierbar bezeichnet werden, bezieht sich dies normalerweise nicht auf die Kompostierung im Garten oder einfach auf das Verbleiben im Boden oder in einer Meeresumwelt.

Kompostierbar wird von ASTM wie folgt definiert:

„Ein Kunststoff, der während der Kompostierung einer biologischen Zersetzung unterliegt, um Kohlendioxid, Wasser, anorganische Verbindungen und Biomasse mit einer Rate zu erzeugen, die mit anderen bekannten kompostierbaren Materialien übereinstimmt, und keine visuell unterscheidbaren oder toxischen Rückstände hinterlässt“.

Kompostierbare Biokunststoffe sind hauptsächlich für die Kompostierung in industriellen Kompostieranlagen bei Temperaturen zwischen 50° und 60° C ausgelegt. Leider ist die Infrastruktur für die Kompostierung nicht weit verbreitet, so dass es nur wenige dieser Anlagen gibt. Außerdem können sie unterschiedliche Methoden und Fähigkeiten haben, die möglicherweise nicht für alle Situationen oder Materialien geeignet sind.

Kann ein Zusatzstoff diese Polymere für Mikroorganismen verdaulich machen?

Es gibt eine zusätzliche Kategorie von Materialien, die besonders problematisch und verwirrend sind. Diese mischen organische Materialien wie Stärke mit Kunststoffen auf fossiler Basis wie Polypropylen.

Diese Materialien sind nicht biologisch abbaubar, kompostierbar oder recycelbar, werden aber als umweltfreundlich bezeichnet, weil sie ihren Verbrauch an fossilen Brennstoffen reduzieren, indem sie mit einigen erneuerbaren Ressourcen ergänzt werden.

Das häufigste Produkt, das heute in der Umweltgrundwasserindustrie mit dem Anspruch auf biologische Abbaubarkeit verkauft wird, sind Einweg-Bailer aus PVC oder HDPE, die einen organischen Zusatzstoff enthalten.

Die meisten dieser Behauptungen sind jedoch irreführend. Aussagen wie „Wird biologisch abgebaut, wenn er auf einer Deponie entsorgt wird“ und „der weltweit erste PVC-Bailer, der nach der Entsorgung auf einer Deponie zu Pflanzennahrung biologisch abgebaut wird“, erzählen nicht die ganze Geschichte.

Was passiert mit einem herkömmlichen Kunststoff wie HDPE oder PVC, wenn ein Zusatzstoff verwendet wird, der den Abbau des Polymers fördert?

Typischerweise gibt es zwei Arten von Zusatzstoffen, die verwendet werden, um den Polymerabbau zu fördern. Eine Methode beinhaltet die Zugabe eines Metallsalzes zur Polymerkette. Wenn der Kunststoff in einer oxidierenden Umgebung ausgesetzt wird, oxidiert das Metallsalz, wodurch die Molekülkette aufgebrochen wird und der Kunststoff beginnt, „auseinanderzufallen“. Offensichtlich beinhaltet diese Methode keine biologische Aktivität, erfordert aber eine oxidierende Umgebung, so dass das Vergraben auf einer Deponie diesen Prozess nicht fördert.

Eine andere Methode beinhaltet die Zugabe einer Nahrungsquelle für Mikroorganismen. Der Abbauprozess ist im Wesentlichen derselbe wie die Oxidationsmethode. Mikroorganismen werden von den Zusatzstoffen angezogen und ernähren sich von ihnen, wodurch die Molekülkette im Wesentlichen aufgebrochen wird.

Und sind diese Arten von Produkten tatsächlich gut für die Umwelt?

Diese Arten von Prozessen können den Bailer tatsächlich abbauen. Er wird jedoch immer noch nicht biologisch abgebaut.

Nachdem beispielsweise die Mikroorganismen den Zusatzstoff verbraucht haben und das Produkt abgebaut ist, bleibt das PVC oder HDPE in Form von Mikroplastik- oder Nanoplastikpartikeln zurück. Das verbleibende Mikroplastik hat das Potenzial, in unsere Umwelt einzudringen und sie zu kontaminieren. Darüber hinaus fügt der Biokunststoff dem Kompost selbst nichts Nützliches hinzu. Das verbleibende PVC oder HDPE stellt eine Gefahr für die Umwelt dar.

Eine fundierte Entscheidung treffen

Aufgrund der Verwirrung um Biokunststoffe sind viele Verbraucher nicht in der Lage, fundierte Entscheidungen zu treffen, wenn es um den Kauf dieser Produkte geht. Die Verbraucher kaufen zunehmend mehr Biokunststoffe, ohne vollständig über die Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten oder deren Auswirkungen auf die Umwelt aufgeklärt zu sein. Dies ist ein großes Problem, dem nicht viel Beachtung geschenkt wird.

Letztendlich können Biokunststoffe viele bemerkenswerte Eigenschaften haben, die sie zu ausgezeichneten Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen machen, aber sie sind nicht ohne Nachteile. Aufgrund der großen Unterschiede zwischen der tatsächlichen Umweltfreundlichkeit verschiedener Biokunststoffe besteht ein dringender Bedarf an Regulierung und Aufklärung in der Umweltgrundwasserindustrie.