Forschung aus Bremen Wie das Plastik ins Meer gelangt

Bremer Wissenschaftler wollen erforschen, wie das Plastik in die Weltmeere gelangt. Welche Rolle spielen dabei die großen Flüsse und wie lässt sich die Plastikflut verringern?
Lesedauer: 6 Min
Zur Merkliste
Wie das Plastik ins Meer gelangt
Von Jürgen Wendler

Kunststoffe, die umgangssprachlich häufig einfach als Plastik bezeichnet werden, zählen zu den vergleichsweise jungen Errungenschaften der Menschheit. Erst in der ersten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts begann die Produktion in größerem Stil. Seither ist die Jahr für Jahr in aller Welt hergestellte Menge stark gestiegen, von etwa eineinhalb Millionen Tonnen im Jahr 1950 auf rund 322 Millionen Tonnen im Jahr 2015. Einer im Juli dieses Jahres veröffentlichten Studie zufolge beläuft sich die seit Mitte des 20. Jahrhunderts weltweit produzierte Gesamtmenge auf schätzungsweise 8,3 Milliarden Tonnen. Um auf das gleiche Gewicht zu kommen, bedürfte es über einer Milliarde Afrikanischer Elefanten.

Mehr als drei Viertel aller bislang hergestellten Kunststoffe werden nach Darstellung der Studienautoren nicht mehr genutzt. Ein kleiner Teil davon sei verbrannt oder recycelt worden; der Großteil jedoch sei auf Mülldeponien oder in der Umwelt gelandet, wo er erwiesenermaßen zu Problemen führen kann. Forscher versuchen deshalb nicht nur herauszufinden, was genau Kunststoffe in Lebewesen und Ökosystemen bewirken können, sondern auch, wann und auf welchen Wegen sie beispielsweise in Flüsse und Meere gelangen.

Kunststoffe sind allgegenwärtig

Im Rahmen eines groß angelegten, vom Alfred-Wegener-Institut und der Universität Bayreuth koordinierten Forschungsprojekts soll dies in den nächsten Jahren am Beispiel der Weser und des Wattenmeeres untersucht werden. Dass große Flüsse eine zentrale Rolle beim Transport des Kunststoffmülls spielen, steht schon jetzt außer Frage. Eine Forschergruppe um Christian Schmidt vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig unterstreicht dies in einer aktuellen Veröffentlichung mit genauen Zahlen.

Kunststoffe sind leicht, beständig, lassen sich einfärben und taugen als Isolatoren. Deshalb sind sie heute allgegenwärtig. Sie werden unter anderem für Lacke, Kleber, Bodenbeläge, Rohre, Verpackungen, Gehäuse von Geräten, Folien, Isolierungen, Spielzeug und Reifen verwendet. Eine wesentliche Rolle für ihre Entwicklung spielte die Erkenntnis, dass natürliche Erzeugnisse wie Kautschuk oder auch Seide aus großen Molekülen bestehen, bei denen kleinere Einheiten Ketten bilden. Dies brachte Forscher auf die Idee, aus einer Vielzahl gleich aufgebauter kleiner Bausteine künstliche Materialien herzustellen.

Als Moleküle werden stabile Gebilde bezeichnet, die aus zwei oder mehr Atomen aufgebaut sind. Der deutsche Chemiker Hermann Staudinger (1881 bis 1965) erkannte, dass es riesige Moleküle aus Tausenden Atomen gibt, die er als Makro­moleküle bezeichnete. Ein anderer Ausdruck, der für Makromoleküle verwendet wird, lautet Polymere. Kunststoffe bestehen aus Polymeren. Diese werden gebildet, indem als Monomere bezeichnete Grundbausteine, das heißt kleine reaktionsfähige Moleküle, zu langen Ketten verknüpft werden. Werden Stoffe auf diese Weise hergestellt, sprechen Fachleute von Polymerisation.

Viele verschiedene Kunststoffe

Weil es inzwischen Tausende von unterschiedlichen Kunststoffen gibt, lässt sich die Frage, woraus sie bestehen, nicht pauschal beantworten. Die Grundlage für Monomere liefern im Wesentlichen Kohlenstoff und Wasserstoff. Um Kunststoffen bestimmte Eigenschaften zu verleihen, werden andere Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Chlor oder Fluor hinzugefügt. Im PVC (Polyvinylchlorid) – um ein Beispiel für einen häufig verwendeten Kunststoff zu geben – ist neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Chlor zu finden.

Lesen Sie auch

Polymere lassen sich auch daran unterscheiden, wie sie auf Erwärmen reagieren. Kunststoffe, die sich bei bestimmten Temperaturen verformen lassen, werden Thermoplaste genannt, Kunststoffe, die nach dem Aushärten stets ihre Form behalten, Duroplaste. Der für Folien genutzte Kunststoff Polyethylen ist ein Beispiel aus der Gruppe der Thermoplaste. Kunststoffe aus der Gruppe der Duroplaste sind unter anderem in Gehäusen und Schutzhelmen zu finden. Eine weitere große Gruppe bilden die Elastomere, Kunststoffe, die elastisch sind und nach dem Verformen wieder ihre ursprüngliche Gestalt annehmen. Benötigt werden sie zum Beispiel für Dichtungsringe und Gummibänder.

Welche Rolle haben Flüsse beim Transport von Plastik?

Wissenschaftler gehen davon aus, dass Jahr für Jahr Millionen Tonnen Kunststoffmüll ins Meer gelangen. Um herauszufinden, welche Rolle Flüsse beim Transport des Mülls spielen, hat die Forschergruppe um Christian Schmidt zunächst verschiedene Studien zur Kunststofffracht solcher Gewässer analysiert. Die Daten wurden von den Wissenschaftlern so aufbereitet, dass sie miteinander verglichen werden konnten, und dann in Beziehung zur Menge des nicht fachgerecht entsorgten Mülls in den Einzugsgebieten der Flüsse gesetzt. "Wir konnten zeigen, dass hier ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Je mehr Müll im Einzugsgebiet nicht fachgerecht entsorgt wird, desto mehr Plastik landet letztlich im Fluss und gelangt über diesen Transportweg ins Meer", erläutert Schmidt.

Lesen Sie auch

Wie die Forscher außerdem zeigen konnten, steigt die Kunststofffracht mit der Größe des Flusses überproportional an, das heißt: Die Kunststoffmenge pro Kubikmeter Wasser ist in großen Flüssen deutlich größer als in kleinen. Anders ausgedrückt: Große Flüsse transportieren besonders viel Müll, und das nicht nur deshalb, weil die Wassermengen besonders groß sind. Nach den Berechnungen der Gruppe um den Leipziger Hydrogeologen sind die zehn Flusssysteme mit der größten Kunststofffracht für 88 bis 95 Prozent des Kunststoffmülls, der weltweit ins Meer gelangt, verantwortlich. Acht dieser Systeme befänden sich in Asien, zwei in Afrika. Unter den Flüssen sind der Nil, der Niger, der Mekong, der Indus, der Ganges und der Jangtse. "Wenn es in Zukunft gelingt, den Plastikeintrag aus den Einzugsgebieten dieser Flüsse zu halbieren, wäre schon sehr viel erreicht", erklärt Schmidt.

Von der Art des Kunststoffs hängt ab, wie lange es dauert, bis das Material abgebaut ist. Dies kann nach Darstellung von Experten Jahre, in Extremfällen sogar Jahrhunderte dauern. Als besonders problematisch gelten die sogenannten Mikroplastikpartikel, Teilchen, die kleiner sind als fünf Millimeter. Mikroplastikpartikel können in Produkten wie Kosmetika oder Reinigungsmitteln enthalten sein, aber auch dadurch entstehen, dass größere Kunststoffteile aufgrund unterschiedlicher Einflüsse – etwa der Sonnenstrahlung oder der Wellen im Meer – zerkleinert werden. Mit diesen Partikeln sind nach wie vor viele offene Fragen verbunden. "Wir wissen beispielsweise im Einzelnen noch viel zu wenig darüber, welche Rolle Wind und Wetter, Bodenerosion, Abwassersysteme und Kläranlagen bei der Entstehung und Verbreitung von Mikroplastik spielen", erklärt Gunnar Gerdts vom Alfred-Wegener-Institut.

Projekt zu Weser und Wattenmeer

Mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wollen Gerdts und andere Wissenschaftler in den nächsten Jahren versuchen, solche Wissenslücken zu schließen. Die Forscher möchten klären, woher die Kunststoffteilchen stammen, wie sie vom Festland ins Meergelangen, welche Transportwege daran in welchem Umfang beteiligt und welche Risiken mit den Materialien für Lebewesen und Ökosysteme verbunden sind. Die Weser und das Wattenmeer bieten nach ihrer Auffassung für solche Untersuchungen bestmögliche Voraussetzungen, weil sich sowohl die Einflüsse städtischer als auch landwirtschaftlich genutzter Regionen bemerkbar machen. Hinzu kommt, dass das Wattenmeer, in das die Weser mündet, als ökologisch sensibel gilt. Entsprechend groß ist das Interesse, die Zusammenhänge möglichst gut zu verstehen.

Lesen Sie auch

Hinweise, dass Kunststoffmüll erhebliche Probleme verursachen kann, hat in den vergangenen Jahren eine ganze Reihe von Studien geliefert. So haben Forscher des Alfred-Wegener-Instituts gezeigt, dass Kunststoffteile auch von Meeresschnecken und Fischen wie Kabeljau und Makrele gefressen werden. Die Wissenschaftler untersuchten unter anderem den Verdauungstrakt und Mageninhalt von Makrelen, Flundern, Heringen, Dorschen und Klieschen aus der Nord- und Ostsee. Dabei stellte sich heraus, dass Makrelen deutlich häufiger Mikroplastikpartikel verschlucken als in Bodennähe lebende Fischarten wie Flunder und Kliesche.

Eine mögliche Erklärung sehen die Fachleute im Fressverhalten der Tiere. Die Fische halten Plastikfasern, die oft in hoher Dichte an der Wasseroberfläche treiben, demnach für Beute. Die Fasern ähneln in Form und Farbe frisch geschlüpften Seenadeln, auf die Makrelen gern Jagd machen. Im Magen eines Kabeljaus fanden die Wissenschaftler ein etwa 50 Zentimeter langes Gummiband.

Von Seevögeln wie Albatrossen und Eissturmvögeln ist schon länger bekannt, dass sie Kunststoffteile verschlucken oder sogar an ihre Jungen verfüttern. Weil der Müll den Magen füllt, besteht die Gefahr, dass die Tiere verhungern. Außerdem hat sich gezeigt, dass sich Mikroplastik im Gewebe und der Körperflüssigkeit von Tieren anreichern kann.

Risiken für Ökosysteme

Dass Kunststoffteilchen nicht nur für Meeres-, sondern auch für Süßwasserökosysteme eine Gefahr darstellen, belegt eine Fallstudie zum oberitalienischen Gardasee, die 2013 im Fachjournal „Current Biology“ veröffentlicht wurde. Zu den Autoren gehört Professor Christian Laforsch von der Universität Bayreuth, einer der Koordinatoren des neuen Projekts zur Weser und zum Wattenmeer. Wegen der Lage am Fuß der Alpen hatten die Wissenschaftler eine vergleichsweise geringe Verschmutzung erwartet. Tatsächlich aber stellten sie fest, dass Kunststoffteilchen mit einer Größe von weniger als fünf Millimetern in Uferbereichen des Gardasees genauso oft vorkommen wie an Meeresstränden. Einer der beteiligten Forscher konnte in Würmern, Schnecken, Muscheln, Wasserflöhen und Muschelkrebsen winzige fluoreszierende Kunststoffablagerungen nachweisen. Die Wissenschaftler werteten dies als deutliches Warnsignal. Plastikmüll sei nicht nur für Meeresgebiete mit Risiken verbunden.

Jetzt sichern: Wir schenken Ihnen 1 Monat WK+!
Mehr zum Thema
Lesermeinungen

Das könnte Sie auch interessieren

Einwilligung und Werberichtlinie

Ich erkläre mich damit einverstanden, dass die von mir angegebenen Daten dazu genutzt werden, regelmäßig per E-Mail redaktionelle Inhalte des WESER-KURIER seitens der Chefredaktion zu erhalten. Die Daten werden nicht an Dritte weitergegeben. Ich kann diese Einwilligung jederzeit formlos mit Wirkung für die Zukunft widerrufen, z.B. per E-Mail an widerruf@weser-kurier.de.
Weitere Informationen nach Art. 13 finden Sie unter https://www.weser-kurier.de/datenschutz

Schließen

Das Beste mit WK+