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13.08.2021 - Ausgabe: 4/2021

Mikroplastik in der Umwelt – überall vorhanden und Auswirkungen noch kaum abschätzbar

Ein Interview mit Dr. Martin Löder, Universität Bayreuth

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© Dr. Martin Löder

Das Problem der vermüllten Meere und der nur sehr langsamen Verrottung von Kunststoffen in der Umwelt ist schon seit einigen Jahrzehnten bekannt. Mittlerweile hat die Problematik eine neue Dimension bekommen. Kleine bis kleinste Plastikpartikel – sog. Mikroplastik – wurden mittlerweile an vielen Orten nachgewiesen. Wissenschaft und Forschung haben sich der Thematik angenommen, um das Ausmaß der Mikroplastik-Emissionen, dessen Folgen und mögliche Maßnahmen zur Gegensteuerung zu untersuchen. 

Der Wissenschaftler Dr. Martin Löder forscht seit über 10 Jahren zum Thema „Mikroplastik“ – aktuell am Lehrstuhl für Tierökologie I von Prof. Dr. Christian Laforsch an der Universität Bayreuth. In über 30 Projekten hat er mitgewirkt und unterschiedliche Aspekte der Problematik untersucht und er ist Mitglied im DFG Sonderforschungsbereich 1357 „Mikroplastik“ an der Universität Bayreuth. S+L hat ihn einmal befragt, wie der aktuelle Sachstand beim Thema „Mikroplastik“ ist, welche Konsequenzen für die Umwelt drohen und welche Möglichkeiten es geben könnte, die Emissionen in Zukunft stärker einzuschränken oder ganz zu verhindern.

 

Sports + Leisure Facilities: Schönen guten Tag, Herr Dr. Löder, die Mikroplastik-Problematik ist ja nun schon seit einiger Zeit in der Diskussion, was sind denn in Ihren Augen die gravierendsten Folgen der Mikroplastik-Emission? 

Dr. Martin Löder: Ja, schönen guten Tag. Diese Frage ist natürlich schwierig zu beantworten. Seit Mitte der 1950er Jahre werden Kunststoffe in großem Maße hergestellt und seitdem entsteht auch Mikroplastik gelangt in die Umwelt. Das ist ein schleichender Prozess und man sieht jetzt auf den ersten Blick auch keine gravierenden Effekte in der Umwelt, denn auch diese Veränderungen sind ein schleichender Prozess. Da spielen viele Faktoren eine Rolle und die Auswirkungen müssen erst noch beobachtet werden. Was wir aber in unserer täglichen Forschungsarbeit feststellen, ist, dass Mikroplastik bereits heute schon überall vorhanden ist. In jeder Probe, die wir aus der Umwelt sammeln, ist Mikroplastik vorhanden. Eine Forscherin aus unserem Hause hat z.B. bei Messungen und Untersuchungen der Mikroplastikbelastung der Atmosphäre an verschiedenen Orten des Wesereinzugsgebietes festgestellt, dass allein auf der Fläche des Einzugsgebietes jährlich rund 230 t Mikroplastikpartikel durch Ablagerung aus der Luft auf die Erdoberfläche gelangen.

Es gibt aber derzeit wie gesagt keine gravierenden in der Umwelt sichtbaren Folgen der Mikroplastik-Emission, dazu laufen noch weitgehende Forschungen. Wichtig ist zu wissen: Mikroplastik ist nicht gleich Mikroplastik. Es ist eine Stoffgruppe, mit vielen unterschiedlichen Varianten, die alle unterschiedliche Inhaltsstoffe und Eigenschaften haben. Im Labor sind allerdings mögliche Konsequenzen für tierische Organismen durch Mikroplastik in der Umwelt schon feststellbar. Die Forschungen über die Auswirkungen auf die Pflanzenwelt stehen zudem erst am Anfang.

In „Hotspots“, also Orten in der Natur mit hohem Aufkommen von Mikroplastik, könnten unmittelbare Konsequenzen bereits schon bald feststellbar sein. Die physikalischen Eigenschaften des Bodens könnten sich beispielsweise durch einen hohen Kunststoffanteil verändern. Dann wäre er u.a. nicht mehr so fähig, Wasser zu halten.

 

S+L: Wenn sich nichts Wesentliches am bisherigen Umfang der Emission von Mikroplastik in die Umwelt ändert oder dieser sogar noch zunimmt, welche Konsequenzen müssen wir denn in der Zukunft dann fürchten? 

Dr. Martin Löder: Wir müssen bedenken, dass selbst wenn wir sämtliche Emissionen von jetzt auf gleich auf 0 setzen würden, dann würde die Anzahl an Mikroplastik-Partikeln trotzdem durch den Zerfall des bereits in der Umwelt befindlichen Plastiks weiter ansteigen.

Die Hinweise auf Konsequenzen für die Umwelt verdichten sich und sind im Labor bereits nachzuweisen. Es gibt da theoretisch unterschiedliche Wirkfaktoren: physikalische Risiken für Organismen, die Mikroplastik aufnehmen – diese bekommen dann z.B. ein falsches Sättigungsgefühl und verhungern. Oder verletzen sich daran oder werden deutlich geschwächt. Dann gibt es potenzielle chemische Risiken, ausgelöst durch verschiedene Additiva in den Kunststoffen. Das können z.B. Weichmacher sein oder aber auch hormonwirksame Zusatzstoffe. Jede Zusammensetzung eines Kunststoffs kann andere Auswirkungen auf die Umwelt haben.  Des Weiteren weiß man auch, dass Kunststoffe an ihrer Oberfläche durchaus unterschiedliche Schadstoffe akkumulieren können, wie z.B.  Schwermetalle oder persistente organische Schadstoffe. Das bedeutet, dass ein Organismus, der Mikroplastik aufnimmt, diese Schadstoffe dann auch mit aufnimmt und es potenziell zu einer Übertragung kommen kann. Die Schadstoffthematik wird wissenschaftlich allerdings kontrovers diskutiert. Dazu kommen zusätzlich noch der Einfluss u.a. der UV-Strahlung auf die Alterung des Kunststoffes und vieles mehr. Diese ganzen Faktoren machen das Thema zu komplex, um einheitlich sagen zu können, diese schädlichen Konsequenzen wird es geben und diese nicht. Es gibt viele Hinweise – für umfängliche Erkenntnisse ist noch viel Forschungsarbeit notwendig.

Aus der Laborforschung wissen wir aber bereits, dass verschiedene Tiere negativ auf bestimmtes Mikroplastik in der Umwelt reagieren. Und diese Konfrontationen von Organismen und Mikroplastik werden weiterhin zunehmen. Und auch wenn im Labor natürlich hohe Konzentrationen an Kunststoffen genutzt wurden, so stellen wir fest, dass es bereits einzelne Hotspots in der Umwelt gibt, die eine ähnliche Konzentration wie im Labor aufweisen. Da Kunststoffe erst seit weniger als 100 Jahren erforscht werden, sind die langfristigen Konsequenzen des Mikroplastiks, aber wie gesagt nicht genau zu prognostizieren. Selbst über die exakte Dauer der Verrottung einzelner Kunststoffe diskutiert heute noch die Wissenschaft.

Aber auch wenn derzeit schon an Möglichkeiten gearbeitet wird, den Kunststoff in der Umwelt zu minimieren: wenn wir in der Emission so weitermachen wie bisher, werden wir immer mehr Mikroplastik produzieren als abgebaut wird. Und uns somit zwangsläufig den „Laborbedingungen“ annähern.

 

S+L:  Auch wenn sicherlich alles Plastik Schäden in der Umwelt verursacht, was ist Ihren Augen das größere Problem: das Makroplastik (Stichwort: Müllinseln im Pazifik) oder das Mikroplastik?

Dr. Martin Löder: Großes Plastik ist ja nichts anderes als junges Mikroplastik, das heißt beides kann man eigentlich nicht voneinander trennen. In der Umwelt zerfällt der makroskopische Müll unter UV-Einwirkung und anderen Einflüssen in kleinere Bruchstücke. So kann eine Plastiktüte von 30 x 30 cm in Millionen kleinster Mikroplastikpartikel zerfallen. Genau deswegen sind die „Müllinseln“ im Pazifik ja auch gar keine „Inseln“, das sind Akkumulationszonen. Da ist die Konzentration an Kunststoffen im Meer mit am höchsten. Entgegen weitläufiger Meinungen sind das aber keine festen Zusammenschlüsse von Plastikmüll oder betretbare Orte, sondern halt Ansammlungen von Kunststoffteilen, die nach und nach zu immer kleinerem Mikroplastik zerfallen. Das sieht man hinterher dann nicht mehr ist aber in allen Ozeanen der Welt vorhanden. Von daher bringt eine Differenzierung Makroplastik-Mikroplastik schlichtweg nichts.

 

S+L: Gibt es denn in Ihren Augen die Möglichkeit, in den kommenden Jahren gleichwertige Kunststoffe in großem Umfang zu entwickeln, die umweltverträglich abbaubar sind? Oder gibt es bereits vielversprechende Lösungen mit der Emission umzugehen?

Dr. Martin Löder:  Kunststoffabbauende Mikroorganismen könnten in Zukunft eine Rolle spielen, so gibt es beispielsweise ein Bakterium, welches in der Lage ist PET abzubauen. Allerdings nur sehr langsam.

Auch biologisch abbaubare Kunststoffe könnten überall dort eine Lösung sein, wo kein langlebiges Material gewollt ist. Allerdings entsprechen einige bereits heute vorhandene kompostierbare Kunststoffe zum Teil nicht den gewünschten Erwartungen. Diese sind weder auf dem privaten Kompost voll kompostierbar und auch nach der industriellen Kompostierung häufig nicht komplett abgebaut. Daher sind einige auf dem Markt vorhandene Biobeutel zur Kompostsammlung bereits heute schon wieder von verschiedenen Entsorgern verboten worden. Es ist aber durchaus denkbar, dass wir die Grundlagen dieser Entwicklungen dafür nutzen können, wirklich vollumfänglich kompostierbare Kunststoffe zu entwickeln. Zudem ist es wichtig Kunststoff-Eigenschaften die eine Schadwirkung haben zu erkennen und neue Materialien ohne diese Eigenschaften zu entwickeln.

 

S+L: Denken Sie, dass ein Verbot von Mikroplastik bzw. starke Einschränkungen für die Industrie, wie die EU sie ja mittelfristig plant, der Königsweg zur Eindämmung des Problems sind? Oder wäre eine stärkere Förderung der Entwicklung umweltverträglicher Kunststoffe bzw. von Mikroplastikfiltern oder Systemen zur großflächigen Reinigung des Wassers von Mikroplastik vielleicht sinnvoller? Oder sehen Sie vielleicht noch andere Maßnahmen, die mittelfristig helfen würden?

Dr. Martin Löder:  In unserem täglichen Leben ist Kunststoff präsent und bei allen Ausmaßen der Untersuchungsergebnisse ist für uns hier ganz wichtig, dass wir es nicht grundsätzlich verteufeln. Plastik ermöglicht unser tägliches modernes Leben. Sei es z.B. in der Medizin- oder Computertechnik – ohne Plastik wäre unser heutiger Alltag kaum möglich, weil es keine andere so variable Werkstoffgruppe gibt wie die Kunststoffe. Ein grundsätzliches Verbot wäre also nicht zielführend. Vielmehr sollte man die Eigenschaften der Kunststoffe, was z.B. ihre Abbaubarkeit angeht, verbessern und natürlich unnötige Emissionen verhindern.

Es gibt selbstverständlich einige Möglichkeiten, zukünftig eine starke Mikroplastik-Emission zu vermeiden. In meinen Vorträgen weise ich immer darauf, hin, dass jede und jeder einzelne mit ihrem/seinem persönlichen Verhalten Einfluss auf die Sache hat. Wer seinen Müll immer fachgerecht entsorgt und nichts in die Umwelt schmeißt, hilft selbst dabei, Mikroplastik zu verhindern. Ein weiteres relativ schnell vermeidbares Problem ist das sog. „Over-Packaging“. Viele Produkte des täglichen Konsums werden von der Industrie in mehrere Kunststofflagen eingepackt. Hier können sowohl Verbraucher als auch Industrie deutlich Plastik einsparen. Überhaupt sollte man die Verpackungen überdenken. Wenn ein eingeschweißtes Steak ein paar Wochen hält, warum muss seine Hülle dann z.B. 50 Jahre oder mehr halten?

Insgesamt wird man in der Angelegenheit der Lösungen mehrgleisig fahren müssen. Kläranlagen, die auch eine nicht unerhebliche Menge von Mikroplastik in die Umwelt schleusen, könnten z.B. mit einer zusätzlichen Reinigungsstufe ausgestattet werden. Und die bereits angesprochene Entwicklung von wirklich biologisch abbaubarem Kunststoff ist sicher auch ganz wichtig. Eine industrielle Selbstverpflichtung zur Rücknahme und dem Recycling von Kunststoffen wäre in bestimmten Bereichen auch zielführend. Damit könnten die Unternehmen in Zukunft sicherlich auch werben.

 

S+L: Herr Dr. Löder, wir danken Ihnen für dieses aufschlussreiche Interview

 

Das Interview führte Tobias Thierjung (Sports & Leisure Facilities)

 

 

Sonderforschungsbereich 1357 Mikroplastik an der Universität Bayreuth

Die ubiquitäre Kontamination der Umwelt durch Mikroplastik, die damit verbundenen potenziellen Risiken für Ökosysteme und letztendlich für unsere Gesundheit ist in letzter Zeit sehr stark in den Blickpunkt des öffentlichen und wissenschaftlichen Interesses gerückt.

Zum Start des Sonderforschungsbereichs Mikroplastik im Januar 2019 war die Forschung vorwiegend auf die Entwicklung geeigneter Monitoringverfahren fokussiert, die quantitative Abschätzung der Kontamination der Umwelt, die Identifikation relevanter Eintragspfade und auf erste Eintragsminimierungsansätze beschränkt. Ökotoxikologische Fragestellungen wurden zumeist mit Hilfe fabrikneuer Kunststoffe untersucht. Bei all diesen Ansätzen fehlte jedoch bislang ein fundamentales Verständnis von den physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen, denen Mikroplastik in der Umwelt unterworfen ist. Der interdisziplinäre Ansatz des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs Mikroplastik der Universität Bayreuth verbindet genau diese traditionellen Fachgrenzen, um der wissenschaftlichen Komplexität des Themas gerecht zu werden.

Ausgehend von Modellsystemen für Kunststoffe, Organismen und Umweltkompartimente möchte der SFB 1357 ein grundlegendes Verständnis jener Prozesse und Mechanismen erlangen. Wie beeinflussen die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Kunststoffe die biologischen Effekte von Mikroplastik in unseren Ökosystemen? Wie werden Mikroplastikpartikel zwischen Böden, Gewässern und Luft transportiert? Wie lange dauert es, bis aus Kunststoffmaterialien Mikroplastik entsteht und dieses abgebaut wird? 

Diese Erkenntnisse werden erstmals eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Bewertung der Umweltrisiken von Mikroplastik existierender Massenkunststoffe bieten . Sie stellen auch eine wichtige Basis für die Entwicklung neuer umweltfreundlicher Kunststoffe im Sinne einer nachhaltigen Polymerchemie dar.

Diese neuen Kunststoffe sollen unter anderem schnellere Abbauprozesse durch die Applikation von Beschleunigern und strukturellen Modifikationen aufweisen und werden zur Vermeidung bzw. Reduzierung von MP beitragen.

Weitere Informationen: https://www.sfb-mikroplastik.uni-bayreuth.de/


 

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