Plastikverschmutzung scheint in der Gesellschaft allgegenwärtig zu sein, und während man zunächst an Plastiktüten, -becher und -flaschen denkt, werden Kunststoffe zunehmend auch zur Herstellung von Kleidung, Teppichen und anderen Textilien verwendet.
Eine neue Studie der Scripps Institution of Oceanography der UC San Diego, veröffentlicht am 24. Mai in der Zeitschrift Plus einsuntersuchte erstmals die Fähigkeit von natürlichen, synthetischen und Mischgeweben, direkt im Meer biologisch abgebaut zu werden.
Die Hauptautorin Sarah-Jeanne Royer führte ein Experiment am Ellen Browning Scripps Memorial Pier durch und stellte fest, dass natürliche und holzbasierte Zellulosestoffe innerhalb eines Monats abgebaut wurden. Synthetische Textilien, darunter sogenannte kompostierbare Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA) und die synthetischen Anteile von Textilmischungen, zeigten auch nach mehr als einem Jahr im Meer keine Anzeichen einer Zersetzung.
„Diese Studie zeigt die Notwendigkeit standardisierter Tests, um zu sehen, ob als kompostierbar oder biologisch abbaubar beworbene Materialien tatsächlich in einer natürlichen Umgebung biologisch abbaubar sind“, sagte Royer, der die Forschung als Postdoktorand im Dimitri Deheyn-Labor von Scripps Oceanography durchführte. Royer bleibt derzeit als Gastwissenschaftler der Hawaiʻi Pacific University mit Scripps Oceanography verbunden. „Was in einer industriellen Umgebung biologisch abbaubar sein könnte, muss in der natürlichen Umwelt nicht unbedingt biologisch abgebaut werden und kann als Meeres- und Umweltschadstoff enden.“
Erschreckende Bilder von Mülldeponien voller Berge weggeworfener Kleidung Chile Und Kenia zeigen die globalen Auswirkungen von Fast Fashion. Ein schätzungsweise 62 % der Textilien —68 Millionen Tonnen werden mittlerweile aus Kunststofffasern und Kunststoffmischungen hergestellt, die Jahrzehnte bis Jahrhunderte in der Umwelt verbleiben können. Synthetische Textilien verursachen auch Plastikverschmutzung, da sich Mikrofasern beim regelmäßigen Tragen und Waschen ablösen. Die meisten Waschmaschinen sind nicht dafür ausgelegt, Mikrofasern zu filtern, die dann im Abwasser und letztendlich im Meer landen.
Biobasierte Kunststoffe aus erneuerbaren natürlichen Ressourcen wie Maisstärke oder Zuckerrohr werden als potenzielle Lösung für das Kunststoffproblem vermarktet. PLA ist ein solches Polymer auf dem Markt für biobasierte Kunststoffe, das oft als biologisch abbaubar und kompostierbar bezeichnet wird. Das Team wählte dieses Textil für die Studie aus, da es häufig als Ersatz für ölbasierte Materialien verwendet wird.
Für das Experiment wurden zehn verschiedene Arten von Stoffen verwendet, darunter Zellulose auf Holzbasis (im Handel als Lyocell, Modal und Viskose bekannt); natürliche Zellulose (Bio-Neubaumwolle und nicht-Bio-Neubaumwolle); biobasierter Kunststoff (PLA); ölbasierter Kunststoff (Polyethylenterephthalat und Polypropylen) und Stoffmischungen aus Lyocell gemischt mit Polyester und Polypropylen. All dies wird häufig in der Textilindustrie verwendet. Polyethylenterephthalat ist eine Polyesterart, die oft als recyceltes Textil vermarktet wird. Polypropylen wird in Textilien, Teppichen, Geotextilien, Verpackungsmaterialien und medizinischen Einwegtextilien wie Masken verwendet.
Die Textilproben wurden in Durchflussbehälter gelegt, die sowohl an der Meeresoberfläche als auch am Meeresboden in einer Tiefe von etwa 10 Metern (32 Fuß) eingesetzt wurden. Die Proben wurden alle sieben Tage anhand von Bildern untersucht und kleine Stücke aus den Duplikatproben zur weiteren Untersuchung im Labor entnommen. Dazu gehörten Rasterelektronenmikroskopie zur Untersuchung der Fasern mit hoher Auflösung und Raman-Spektroskopie zur Gewinnung von Informationen über die chemische Zusammensetzung und molekulare Struktur der Fasern. Die Proben wurden dann erneut untergetaucht, ein Prozess, der 231 Tage an der Meeresoberfläche und 196 Tage am Meeresboden dauerte.
Nach Abschluss des Scripps Pier-Experiments wurden die Proben in das Experimental Aquarium von Scripps Oceanography gebracht, wo die Proben kontrollierten Bedingungen fließenden Meerwassers ausgesetzt wurden. Während die natürlichen, zellulosebasierten Textilien innerhalb von 30–35 Tagen immer wieder zerfielen, zeigten die öl- und biobasierten Materialien auch nach insgesamt 428 Tagen keine Anzeichen einer Zersetzung.
„Die natürlichen Materialien auf Zellulosebasis würden sich in etwa einem Monat auflösen, daher würden wir sie gegen eine neue Probe austauschen, nachdem die alte zerfallen ist“, sagte Royer. „Die natürlichen Proben wurden fünfmal repliziert, während die Plastikproben mehr als ein Jahr lang gleich blieben.“
Die Untersuchung der Proben mittels Elektronenmikroskopie ermöglichte es dem Scripps-Meeresbiologen Dimitri Deheyn, dem leitenden Autor der Studie, die Größe und Struktur jeder Faser zu messen. Die Naturfasern wurden mit der Zeit dünner, während der Durchmesser der Kunststofffasern gleich blieb und keine Anzeichen von biologischem Abbau zeigten. Der Co-Autor der Studie, Francesco Greco, führte die Raman-Spektroskopie-Analyse am Institut für Geologie der Northwest University in China durch und untersuchte dabei den strukturell-chemischen Abbau der Fasern. Greco, jetzt am Weizmann Institute of Science, stellte erhebliche Veränderungen im chemischen Fingerabdruck der zellulosebasierten Materialien fest, während bio- und ölbasierte Kunststoffe unverändert blieben.
Fasermischungen, bei denen Naturfaserstränge mit bio- oder ölbasierten Kunststoffsträngen verwoben werden, werden oft als nachhaltigere Alternative zu Textilien angepriesen, die vollständig aus synthetischen Kunststoffen bestehen. Diese Studie zeigte jedoch, dass nur der natürliche Teil der Faser abgebaut wurde, während der Kunststoffanteil der Mischung intakt blieb.
Darüber hinaus wurde die gleiche Art von Stoffen von einem unabhängigen Unternehmen in einem Bioreaktor mit geschlossenem System getestet, der eine Meeresumgebung in einem geschlossenen Innensystem nachbildet. Der Bioreaktor ermöglichte Messungen des prozentualen Anteils an Kohlendioxid, der durch mikrobielle Aktivität unter Verwendung der Stoffe als Nährstoffe erzeugt wurde, was somit als Indikator für die Messung der biologischen Abbaubarkeit verwendet wurde. Die zellulosebasierten Materialien zeigten innerhalb von 28 Tagen einen vollständigen biologischen Abbau, während die ölbasierten und biobasierten Fasern keinerlei Anzeichen eines biologischen Abbaus zeigten.
Die Studienautoren weisen darauf hin, dass der biobasierte Polymilchsäure-Kunststoff, der als ökologisch vielversprechendes Material vermarktet wird, sowie das erdölbasierte Polyethylenterephthalat und Polypropylen eine wichtige Quelle der vom Menschen verursachten Umweltverschmutzung darstellen und wie sich diese Materialien in einer natürlichen Umwelt verhalten sollte weiter erforscht werden.
„Diese vergleichende Studie zeigt, wie wichtig unsere Sprache in Bezug auf Kunststoffe ist“, sagte Deheyn. „In der Tat ist ein Biokunststoff wie PLA, von dem allgemein angenommen wird, dass er in der Umwelt biologisch abbaubar ist, weil er die Vorsilbe ‚Bio‘ enthält, eigentlich nichts dergleichen.“
Angesichts dieser Ergebnisse hoffen Royer und das Team, dass sich die Verbraucher der Macht ihrer eigenen Entscheidungen bewusster werden.
„Verbraucher, die über die Verschmutzung durch Mikrofaserkunststoffe besorgt sind, sollten auf die Materialien achten, die sie kaufen“, sagte Royer. „Wir sollten alle darauf abzielen, weniger Kleidungsstücke zu kaufen, uns für hochwertige, zellulosebasierte Materialien wie Baumwolle, Merino oder Wolle zu entscheiden, die länger halten, oder nach kreislauforientierteren und nachhaltigeren Optionen zu suchen, die Artikel wie Kleidertauschbörsen und Buy Nothing-Gruppen wiederverwenden.“ “
Mehr Informationen:
Nicht so biologisch abbaubar: Textilien aus Polymilchsäure und Zellulose/Kunststoff-Mischgewebe können in Meeresgewässern nicht schnell biologisch abgebaut werden. PLUS EINS (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0284681