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31. August 2020
Österreich
Nachhaltigkeit

BASF-Experten veröffentlichen Forschungspapier zur Bewertung von Mikrokunststoffen als Bestandteil von Kunststoffabfällen im Meer in der Lebenszyklusanalyse

31.08.2020

Kunststoffabfälle sind eine globale Herausforderung, vor allem, wenn sie in den Weltmeeren landen. In der Meeresumwelt werden Kunststoffe in Mikrokunststoffe aufgesplittert und bauen sich über Jahrhunderte ab. Es gibt jedoch kaum wissenschaftliche Erkenntnisse über die Auswirkungen von Mikrokunststoffen auf die Meeresumwelt und darüber, wie diese Erkenntnisse in die Ökobilanzen (Life-cycle Assessments, LCA) von Produkten integriert werden können.
 

BASF-Experten von Corporate Sustainability and Industry Affairs haben nun gemeinsam mit externen Forschern ein wissenschaftliches Modell entwickelt, das zeigt, wie die Auswirkungen von Mikrokunststoffen auf die Meeresumwelt in die Folgenabschätzung im Rahmen von Ökobilanzen von Kunststoffprodukten integriert werden können.

(Foto: Surfers against Sewage, Fotograf: Greg Martin)

Die "Medellin Declaration on Marine Littering in Life cycle assessment and Management" des Forums für Nachhaltigkeit durch Lebenszyklus-Innovation (FSLCI, Juni 2017) war einer der Ausgangspunkte der wissenschaftlichen Arbeit. Sie betonte, dass unsere Ozeane eine große Quelle z.B. für Nahrung und Regenwasser sind, dass sie den Transport von Gütern erleichtern und touristischen Zwecken dienen. Die Ozeane unterstützen die Ökosystemleistungen und tragen zum sozioökonomischen Umfeld bei. Infolgedessen wirken sich Kunststoffe in den Ozeanen nicht nur negativ auf die Meereslebewesen und Ökosysteme insgesamt aus, sondern sie verursachen auch negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, beispielsweise durch den Verzehr von Plastikfragmenten in Meeresfrüchten. Die Minimierung dieser Auswirkungen ist von entscheidender Bedeutung, und wir müssen einen zirkulären Wirtschaftsansatz fördern und auf nachhaltigere Konsummuster und Lebensstil-Entscheidungen abzielen, um den Verbrauch von Kunststoffen zu verringern.

Das Lebenszyklusmanagement hat das Potenzial, Veränderungen im Zusammenhang mit Design, Herstellung, Verwendung und End-of-Life-Management von Kunststoffen zu beschleunigen. Dieser Ansatz in Verbindung mit der Anwendung von Ökobilanzen wird die Meeresverschmutzung aller Arten von Materialien verhindern oder erheblich verringern und zu einer positiven sozioökonomischen Entwicklung beitragen. Allerdings befasst sich die Ökobilanz (LCA) als eines der am weitesten verbreiteten Instrumente zur Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit derzeit noch nicht angemessen mit den Auswirkungen, die durch Meeresabfälle, Kunststoffe und Mikrokunststoffe verursacht werden. Infolgedessen besteht nach wie vor die Notwendigkeit, die ökologischen Auswirkungen der Meere im Rahmen der Lebenszyklusanalyse auf sinnvolle Weise zu bewerten.

Voraussetzung für eine Folgenabschätzung ist die Quantifizierung der Auswirkungen. Aus den in der einschlägigen Literatur diskutierten physikalischen und chemischen Auswirkungen identifizierten die Forscher Faktoren, die sowohl quantifizierbar sind als auch klare Hinweise auf eine signifikante Auswirkung auf das Meeresleben zeigen. Die Studie verfolgt einen exo- toxikologischen Ansatz und konzentriert sich auf Mikroplastikpartikel von 100 μm als Durchschnitt für andere in der Meeresumwelt beobachtete Größen. Die Autoren zitieren wissenschaftliche Erkenntnisse, dass "...die Exposition von Mikroplastikpartikeln eine Vielzahl toxischer Wirkungen auslöst, wie z.B. Störungen der Nahrungsaufnahme, Störungen der Fortpflanzung, Störungen des Energiestoffwechsels, Veränderungen der Leberphysiologie und synergistische oder antagonistische Wirkung mit anderen hydrophoben organischen Schadstoffen".

Die Auswirkungen von Mikrokunststoffen werden anhand der Konzentration von Partikeln gemessen, die unter anderem von ihrer Fragmentierung, ihrem Abbau und der Zeit abhängt, die sie in der Umwelt verbleiben und das Leben im Meer beeinträchtigen. In einem Berechnungsexperiment, das auf der spezifischen Kinetik von Polymeren basiert, bewerteten die Forscher verschiedene Polymertypen, Formen und Größen von Partikeln getrennt oder in einer Mischung, um zu ermitteln, wie sich ihre Aufnahme auf zwei Arten von Zooplankton auswirkt, die sich voneinander unterscheiden. Sie fanden eine Ursache-Wirkungskette zwischen toxischen Effekten der Mikropartikel auf verschiedene Spezies im Wasser, die in einer LCA-Bewertung verwendet werden kann. Darüber hinaus entwickelten sie erste Modelle zur Berechnung der Anzahl von Partikeln in der Umwelt über die Zeit, d.h. über einen Zeitraum von 100 bis 500 Jahren. Diese Zahlen müssen bei der LCA-Bewertung berücksichtigt werden. Das Modell wurde dann auf einen Testfall angewendet: einen hypothetischen Vergleich zwischen den Auswirkungen von Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und Polypropylen (PP)-Gewebe. Auf der Grundlage der Modellsimulationen entwickelten sie die Hypothese, dass Produkte mit langsamerer Fragmentierung und schnellerem Abbau von Kunststoffabfall geringere Umweltauswirkungen haben können.

"Obwohl es in der aktuellen Forschung über Mikrokunststoffe in der Meeresumwelt zahlreiche Lücken gibt, die wir mit Annahmen und Modellen füllen mussten, bin ich zuversichtlich, dass unser Modell eine aussagekräftige LCA-Methodik unterstützt. Wir können jetzt Mikroplastikmaterialien im Entscheidungsprozess für nachhaltigere Produkte, zum Beispiel Verpackungen, berücksichtigen", erklärt Peter Saling, einer der Autoren.

Birgit Hellmann
Global Sustainability Communications
Letzte Aktualisierung 31. August 2020