Gegen den Strich

Mikroplastik ist überall: So viel wissen wir. Aber sollten wir uns Sorgen machen? Was können wir dagegen tun? Einige der Redner auf der European Biosolids and Bioresources Conference von Aqua Enviro Ende November präsentierten die Ergebnisse eines Projekts, das darauf abzielt, die Konzentrationen dieses Schadstoffs in Kompost und AD-Gärgut zu verstehen. Ein Wechsel in der Politiklandschaft scheint unmittelbar bevorzustehen, wie Envirotec herausfand.

Ein offensichtliches Hindernis für angehende Ermittler ist die widersprüchliche Terminologie. Schon die Definition von „Mikroplastik“ ist schwammig. Partikel variieren stark nach Größe, Materialtyp und Herkunft (siehe „Partikel-Fibel“, gegenüber). „Es ist wahrscheinlich, dass der Großteil des Mikroplastiks aus der Fragmentierung größerer Plastikmüllteile in der Umwelt stammt“, heißt es in einem Bericht der Royal Society aus dem Jahr 2019, und die Tendenz von weggeworfenem Müll, sich zu zersetzen oder zu zersplittern, wird durch Dinge wie unterstützt UV-Strahlung, physikalische Erosion und Temperaturänderungen.

Aber winzige Plastikfragmente folgen einer Vielzahl von Wegen in die Umwelt. Flüsse zum Beispiel, obwohl wir erwarten würden, dass dies ein einzugsgebietsspezifisches Problem ist, sagte David Tompkins, ein Bodenwissenschaftler bei Aqua Enviro, während der Veranstaltung im November. Und nicht alle Flüsse führen die gleiche Last an Mikroplastik. Straßenabfluss ist eine weitere Quelle – und insbesondere Fahrzeugreifen tragen zu dieser Verschmutzung bei. Das Ausbringen von Biofeststoffen auf Land ist ebenfalls ein Übeltäter.

Zu diesem Zeitpunkt wissen wir nicht viel über die relativen Beiträge der einzelnen. „Ist das ein Argument, nichts zu tun?“ fragte Tompkins. „Ich glaube nicht, aber wir müssen vorsichtig sein, welche Maßnahmen wir ergreifen.“ Eine vorsichtige Einschätzung war vielleicht unerwartet aus einer Präsentation mit dem Titel (wenn auch eindeutig mit einem Augenzwinkern) „Was ist, wenn es Mikroplastik in Bioressourcen gibt?“

Was wissen wir?

Lücken in der Evidenzbasis sind derzeit ein markantes Merkmal des Themas. Wir wissen nicht genug, um die Politik zu informieren. Es wurden nützliche Anstrengungen unternommen, um den Mikroplastikgehalt einiger Bioressourcen zu messen und zu regulieren, aber wir haben ein sehr unvollständiges Bild.

Wenn es um Großbritannien geht, „ist es eigentlich nicht so schlimm“, und obwohl wir nicht die besten Leistungen erbringen, ist Großbritannien eine der leistungsstärksten Nationen in Bezug auf die Grenzwerte, die bereits für den Kunststoffgehalt in Materialien wie Kompost gelten und Gärrest.

Im Vereinigten Königreich schließen die Standardregeln für Umweltgenehmigungen für AD- und Kompostieranlagen ausdrücklich Abfälle aus, die „erheblich mit nicht kompostierbaren oder verdaulichen Verunreinigungen, insbesondere Plastik und Abfall, kontaminiert sind“, die 5 % Gewicht (w/ w), „und soll bis zum 31. Dezember 2025 so niedrig wie vernünftigerweise praktikabel sein“. Tompkins räumte ein, dass dies unglaublich hoch ist, obwohl die täglichen Beträge in Wirklichkeit darunter liegen. „5% scheinen derzeit dort zu liegen, wo LA-Verträge gebunden sind“, sagte er, und „so niedrig wie vernünftigerweise praktikabel“ muss noch definiert werden. Es genügt zu sagen, dass die Aufsichtsbehörden genau hinschauen.

Im Zusammenhang mit den Plänen von Defra, die Sammlung von Lebensmittelabfällen zu erhöhen, veröffentlichte WRAP 2019 eine Roadmap für organische Abfälle, in der ein Qualitätsbedarf in Bezug auf die Inputs, Operationen und Outputs von Prozessen wie AD (das Ziel für die meisten davon) und Kompostierung festgelegt wurde. Es weist Stakeholdern, einschließlich der EA, lokalen Behörden und Bio-Verarbeitern, Maßnahmen zu. Zu den Fragen, die WRAP dem Markt stellen wollte, gehörten: Ist es besser, Lebensmittelabfälle in kompostierbaren oder nicht kompostierbaren Caddy-Einlagen aufzufangen?

Die Unmöglichkeit, das Schicksal solcher Rohstoffauswahlen zu verfolgen, war eine Motivation für das Projekt, das Fonseca und Tompkins auf der Veranstaltung im November präsentierten. Ziel des Projekts war es, festzustellen, was wir derzeit über die Kunststoffkontamination in nach Quellen getrennten Komposten und Gärresten im Vereinigten Königreich wissen, und auch, welche Beweise dafür vorliegen, dass diese Konzentrationen schädlich sein könnten. Es wurde auch untersucht, wie der Kunststoffgehalt in Komposten, Gärresten und Böden gemessen werden kann und welche Prozessmaßnahmen zur Verfügung stehen, um ihn zu reduzieren.

Im Vereinigten Königreich folgen die Grenzwerte für Kunststoffverunreinigungen in diesen Ausgangsmaterialien tendenziell den Anforderungen von Zertifizierungsprogrammen wie PAS100, das für Kompost gilt und eine Obergrenze für physikalische Verunreinigungen von 0.25 % Masse für Masse festlegt, von denen bis zu 0.12 % m/m können plastisch sein. Der äquivalente Standard für Gärreste, PAS110, legt physikalische Grenzwerte für Verunreinigungen basierend auf dem Stickstoffgehalt fest. Der strengste Standard im Vereinigten Königreich wird auf Gärreste in Schottland angewendet und beträgt im Wesentlichen 8 % der PAS110-Grenzwerte.

Tompkins sagte, das Feedback aus Schottland sei, dass diese Grenzwerte erreichbar seien, obwohl sie ein zusätzliches Screening nach dem Aufschluss und daher zusätzliche Entsorgungskosten bedeuten.

Tatsächlich deutete er an, dass die Wissenschaft dahinter fadenscheinig sei, und berief sich auf seine eigene maßgebliche Rolle bei der Ermittlung der 8%-Zahl; es handelt sich eher um eine subjektive Einschätzung, basierend auf einer „Worst-Case“-Berechnung, abgeleitet aus den physikalischen Schadstoffgrenzwerten von PAS110.

Wie viel Kunststoff ist also tatsächlich in Produkten enthalten, die nach Standards wie PAS zertifiziert sind?

Renewable Energy Assurance Limited (REAL) bietet Qualitätssicherungs- und Abfallende-Programme, die die Einhaltung von PAS und den schottischen Anforderungen erreichen. Die Gruppe veröffentlichte am 6. Dezember Studienergebnisse, die zu zeigen scheinen, dass in der Mehrzahl der Kompostproben die Kunststoffkontamination unter 0.2 % Masse/Masse fiel. .

Die Präsentation von Fonseca Aponte zitierte unabhängige Studien von Kompostierungsanlagen (PAS100-zertifiziert) mit Plastikverunreinigungswerten, die unterschiedlich mit 0.08 % bis 0.48 % Trockengewicht (von drei AD-Standorten im Jahr 2006), 0.1 bis 2.1 % Lufttrockengewicht (eine Studie von 2011) angegeben wurden von Grünabfalldeponien in Wales) und einem Durchschnittswert von 0.03 % Trockengewicht in einer Studie aus dem Jahr 2017. Inkonsistente Metriken seien ein Hindernis für den Vergleich, sagte sie, und das Projekt präsentierte Empfehlungen zur Lösung dieses Problems.

Auch der Zugang zu Daten ist ein Hindernis. Von der EA ist nicht viel verfügbar, von SEPA gibt es nichts, und NRW hat auf ihre Anfrage nicht reagiert. Allerdings ist ein großer Datensatz für PAS100- und 110-Materialien von REAL verfügbar. Dieser konzentriert sich auf Partikel, die größer als 2 mm sind, und deckt zwei Jahre ab, erfordert jedoch eine Gebühr für den Zugang.

Bemerkenswerte blinde Flecken bestehen bei der Unterscheidung zwischen verschiedenen Kunststoffarten – und es ist nichts über das Schicksal kompostierbarer Kunststoffe bekannt, die Quelle eines zunehmenden Anteils an Verunreinigungen, und eine, die wichtig sein wird, wenn Lebensmittelabfälle in kompostierbaren Auskleidungen gesammelt werden sollen . Diese Kunststoffe könnten auch Herausforderungen für AD darstellen.

Selbst die Definition von „kompostierbar“ sei immer noch ein Unsicherheitsfaktor, sagte sie.
Ein weiterer blinder Fleck liegt bei den Sub-2-mm-Partikeln – und Mikro- oder Nanoplastik im Allgemeinen.

Auflösung schärfen

Die Klarheit des aktuellen Bildes wird durch die Methoden zur Probenahme und Quantifizierung begrenzt. PAS100- und 110-Tests verwenden sowohl Screening (trocken oder nass) als auch visuelle Sortierung. Die Materialien werden durch ein 2-mm-Sieb geführt, sodass nur Fragmente mit einer Größe von 2 mm und mehr getrennt werden. Es macht es auch schwierig, Fasern aus Kunststoff und Wolle zu unterscheiden. Manchmal bleibt organisches Material im Kunststoff stecken und verfälscht die Gewichtsmessung.

Eine unmittelbare Perspektive für die Zukunft, um zwischen kompostierbaren und nicht kompostierbaren (dh auf Öl basierenden) Kunststoffen zu unterscheiden, ist die Verwendung von FTIR-Spektroskopie, die von zwei der Labors angeboten wurde, an die sie sich wandten. Dies scheint die kommerziellste Option zu sein, obwohl „immer noch hohe Kosten damit verbunden sind“. Kompostierbares Plastik neigt dazu, während des Extraktionsprozesses abgebaut zu werden, was die Sache komplizierter macht. FTIR würde auch davon abhängen, eine maßgeschneiderte Bibliothek von Spektren zu haben, was eine Notwendigkeit darstellt, im Voraus zu wissen, welche Art von Kunststoffen Sie in Proben zu finden erwarten.

Spektroskopische Methoden wie FTIR und Raman bieten eine Möglichkeit, den genauen Polymertyp zu identifizieren.

Spektroskopische Methoden wie FTIR und Raman bieten eine Möglichkeit, den genauen Polymertyp zu identifizieren. Sie können auch in Verbindung mit Scansoftware verwendet werden, um eine automatische Zählung der Anzahl der Partikel jedes Polymers bereitzustellen. Aber sie können Ihnen das Gewicht nicht sagen, eine Metrik, die am besten mit einer anderen Methode wie der thermogravimetrischen Analyse ermittelt wird.

Visuelle Identifikationstechniken eignen sich am besten, wenn Sie die Größe, Form und Farbe von Kunststoffpartikeln wissen möchten – also Methoden wie Rasterelektronenmikroskopie (REM), Lichtmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie. Aber sie helfen nicht viel bei der Identifizierung des Polymertyps.

Es scheint also ein komplexes „Pferde für Kurse“-Messproblem zu sein, und wenn sich die Industrie dafür entscheidet, diese zu implementieren, wird es „ein bisschen teurer als das, was wir jetzt an den [PAS]-Standards haben“.

Die Quantifizierung von Kunststoffen in Kompost und Gärresten hat sich in der Regel auf Partikel mit einer Größe von mehr als 2 mm konzentriert, und es gibt Standards. Lücken im Standardbild umfassen die Quantifizierung von Kunststoffen im Boden und die Unterscheidung verschiedener Kunststoffarten (siehe Tabelle oben).

Sie schlug vor, dass die nächste Arbeitsphase darin bestehen würde, die vorhandenen Daten zu Partikeln zu analysieren, die größer als 2 mm sind, und damit zu beginnen, ein Bild davon zu erstellen, was dort bei sub 2 mm vorhanden ist.

Eine Überprüfung von Mikroplastik in Süßwasser und Boden aus dem Jahr 2019 deutete darauf hin, dass frühere Studien die Anzahl der Partikel möglicherweise unterschätzt haben, da sie leicht mit organischen Partikeln verwechselt werden können.

Können wir damit leben?

Tompkins dachte über das „na und?“ nach. Element. Während wir daran arbeiten, uns ein klares Bild davon zu machen, was da ist, sollten wir auch darüber nachdenken, welche Schäden Mikroplastik in Bioressourcen wie Kompost und Gärresten verursachen könnte, und ob es eine Menge gibt, mit der wir leben können – obwohl er ziemlich klar war, dass seine bevorzugte Menge dies war „Null“, was eine einfache Anwendung des Vorsorgeprinzips ist, da wir nicht genau wissen, welche Auswirkungen sie haben werden. Aber es gibt viele Hinweise auf nachgewiesene Schäden (siehe Kasten „Schäden: Was wissen wir?“).

Es scheint schwierig zu sein, experimentelle Ergebnisse – die tendenziell eine übermäßige Dosierung von Kunststoffen begünstigen – auf das zu extrapolieren, was in der Praxis passiert. Wo wir uns bei Standards wie PAS110 und PAS100 befinden, entspricht Kunststoffkonzentrationen im Boden, die bei 0.006 % auf Trockengewichtsbasis über ein Jahrzehnt beginnen – einfach winzig im Vergleich zu dem, was in Bezug auf Auswirkungen wie Fortpflanzungsprobleme bei Regenwürmern dokumentiert wurde. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass einige der gemeldeten Schäden von der Art der Kunststoffpartikel selbst abhängen. Ist es Polyethylen? Ein Film? Partikel? Sind die Kanten rau oder glatt? Könnte ein Regenwurm es aufnehmen? „Abhängig von dieser Kombination von Fragen kann das Ergebnis, das Sie experimentell sehen, wirklich sehr unterschiedlich sein. Von einem einheitlichen Grenzwert für Mikroplastik in jeglichen Materialien würde ich daher dringend abraten.“

Er nannte auch Beispiele, die zeigten, dass „in vielen Fällen die Ergebnisse dieser Forschung absolut keine experimentelle Konsistenz aufweisen, was wiederum … für uns ein Problem darstellt, wenn es darum geht, über Grenzen für diese Materialien an Land nachzudenken.“

Nano nervt

Das Verkleinern des Maßstabs zur Untersuchung kleinerer Partikel wird ebenfalls kompliziert – und ist vielleicht einer der Gründe, warum die Überwachung bisher bei Partikeln mit einem Durchmesser von 2 mm und größeren stecken geblieben ist. Deutsche Forscher haben viel mit 1 mm gearbeitet. Tompkins Feedback von Leuten, die in diesem Maßstab mit einer Standard-Trocken- oder Nasssiebtechnik arbeiten, war, dass es „unglaublich herausfordernd“ war und das Heraussuchen von Fragmenten mit einer Pinzette beinhaltete. „Genau genommen sollten Sie alle Oberflächenverunreinigungen entfernen, bevor Sie [das Material] trocknen oder wiegen.“ Das bedeutet auch, dass Sie andere Arten von Grenzen als das Gewicht festlegen müssen, z. B. die Länge eines Stücks Material, wenn es auf eine flache Folie gelegt wird – also ein weiterer zusätzlicher Test.

Zukünftige Düngevorschriften

Er sprach auch über die Vorschriften für Düngemittel in Europa – sie haben eine Grenze, die 2026 herabgesetzt wird. Wir haben jetzt die Möglichkeit, unsere eigenen Vorschriften auf der Grundlage unserer eigenen Anforderungen zu erstellen. Dies könnte auch eine Chance bieten, Grenzwerte in Bezug auf Klärschlämme aufzunehmen. Kuchen, die mit entwässernden Polymeren hergestellt wurden, geben Anlass zur Sorge, und er sagte, wir müssten diese Polymere und ihr Umweltverhalten genau unter die Lupe nehmen – „es sind keine Kunststoffe im herkömmlichen Sinne“, sagte er, aber sie sind langkettige Moleküle, die langsam abgebaut werden, und er neigt dazu, im Zusammenhang mit diesem ganzen Thema über sie nachzudenken.

Bei einem kürzlichen Treffen, bei dem das Projekt die Ansichten von Interessengruppen in England einholte, wurden sie gefragt, wo die Grenzwerte für Mikroplastik festgelegt werden sollten – dh, bleiben Sie, wo wir sind, wählen Sie einen marktorientierten Ansatz (wie Schottland) oder gehen Sie dafür Null. Marktorientiert sei vielleicht am einfachsten, schlug er vor, da es einfach darum gehe, die Praktiken im gesamten Vereinigten Königreich anzugleichen, aber sie sagten tatsächlich, sie wollten auf Null setzen. „Okay, das wird… herausfordernd“, sagte er. Jedenfalls ist eine evidenzbasierte Eingrenzung aufgrund der begrenzten Datenlage derzeit einfach nicht möglich.

Wenn Sie „so niedrig wie vernünftigerweise praktikabel“ wählen, müssen Sie einige Arbeiten an den vorhandenen Daten durchführen, um festzustellen, wie genau sie sind.

Ja, fasste er zusammen, es gibt viele Kunststoffe in der Umwelt und viele Beweise für Schäden unter experimentellen Bedingungen, aber keine Beweise für Schäden im Feld. Der Markt für Düngemittel aus der Kompostierung und Gärreste bleibt lebhaft – und das schon vor dem Krieg in der Ukraine, der die Preise in die Höhe getrieben hat. „Hier gibt es also eine Art kognitive Dissonanz zwischen der politischen Regulierungsgruppe, wenn Sie so wollen, und dem, womit die Märkte tatsächlich zu leben bereit sind.“ In der Zwischenzeit prüfen die Aufsichtsbehörden dies genau, und wir sollten damit rechnen, dass die zulässigen Grenzwerte gesenkt werden.

Bibliographie

1. Mikroplastik in Süßwasser und Boden: Eine Evidenzsynthese. November 2019. Die Royal Society

Kunststoffpartikel können nach Größe, Form, Material und anderen Faktoren gruppiert werden. „Mikroplastik“ bezieht sich meistens auf Fragmente mit einem Durchmesser unter 5 mm und über 0.1 – 0.3 mm (obwohl es einige Abweichungen gibt). Die Definition von Nanoplastik ist umstrittener, und ein Papier aus dem Jahr 2019 hält es für Partikel, bei denen mindestens zwei Dimensionen im Größenbereich von 1 bis 1 nm liegen, während in der Präsentation (siehe Hauptartikel) dieselbe Bezeichnung für Partikel unter 100 um verwendet wurde.

Welche Arten von Polymeren finden sich in Bodenproben? In ihrer Präsentation wurden PE, PET (z. B. aus Einkaufstüten), PS, PL, PP, PVC und ACR genannt. Der vollständige Abbau kompostierbarer Kunststoffe in Boden und Kompost wurde nachgewiesen, obwohl keine Daten zum Verbleib dieser Materialien in AD und Gärresten verfügbar sind.

Mikroplastik wird üblicherweise entweder als „primär“, das gezielt hergestellt wird (z. B. die mikroskopisch kleinen „Kügelchen“, die in Peelings vorhanden sind), oder als „sekundär“, das entsteht, wenn größere Kunststoffgegenstände zerfallen, kategorisiert.

Die mit Plastikpartikeln verbundenen Schäden scheinen mit kleiner werdenden Partikeln an Bedeutung zuzunehmen. Dies könnte ein weiteres Problem für sich sein, da die bereits vorhandenen Partikel dazu bestimmt sind, im Laufe der Zeit weiter in immer kleinere Stücke zu zersplittern.

Im Nanomaßstab zeigen kontrollierte Laborexperimente, dass sehr kleine Partikel in der Lage sind, Zellmembranen zu durchqueren und die Zellfunktion und DNA zu beeinflussen.

Es ist bekannt, dass etwas größere Partikel die Gesundheit und das Fortpflanzungsverhalten von Regenwürmern beeinträchtigen. Auch dies wurde im Labormaßstab beobachtet. Und solche negativen Auswirkungen können die Nahrungskette verstärken, da zum Beispiel Vögel diese kleineren Tiere fressen.

Und dann noch größere Partikel, die „Makroplastik“, das Zeug, das herumgeweht werden kann, kann Dinge wie die Versickerung von Bodenwasser beeinflussen und mit hohen Grundwasserspiegeln in Verbindung gebracht werden und Auswirkungen auf die Durchwurzelung von Böden haben.

Ein weiterer potenzieller Schadensweg ist die Rolle, die Mikroplastik als Träger anderer Schadstoffe, einschließlich Mikroorganismen und Dinge wie PFAS, spielen könnte, aber dies scheint ein weiterer Bereich zu sein, in dem sich gerade erst ein Bild zu machen beginnt. Eine im November durchgeführte Studie mit Elektronenmikrographie stellte fest, dass etwa 200 Bakterienarten Mikrofasern zu besiedeln scheinen, die im Mittelmeer gefunden wurden.

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• Quelle: https://envirotecmagazine.com/2023/01/16/against-the-grain/