Science to Share

De grote plastic puinhoop

Van plasticpollutie tot revolutie

Door Jeanette Morren, 4 april 2022

De eerste week van maart was een historische week: om een einde te maken aan de plasticvervuiling kwamen vertegenwoordigers van 175 landen overeen om voor eind 2024 een juridisch bindend verdrag te smeden. Dit werd besproken op de VN-milieuvergadering in Nairobi. Het hoofd van deze assemblee noemde het verdrag zelfs de “grootste wereldwijde milieudeal” sinds het klimaatakkoord van Parijs uit 2015. Het verdrag zal plannen bevatten om plasticvervuiling in alle mogelijke stadia aan te pakken: van productie, tot consumptie en verwijdering. Een van de intenties is om de plasticvervuiling in oceanen te verminderen. Dit doel wordt gedeeld door The Ocean Cleanup, een Nederlandse non-profitorganisatie die technologieën ontwikkelt om oceanen te ontdoen van plastic. Na hun twee eerste succesvolle technologieën, zijn ze bezig met het testen van een vloot van tien grotere systemen waarvan verwacht wordt dat ze de plastic soep elke vijf jaar met 50% verminderen.

Elke dag werkt The Ocean Cleanup – bestaande uit 120 ingenieurs, wetenschappers, consultants, vrijwilligers en ander personeel – aan hun missie: 90% van het drijvende oceaanplastic hebben verwijderd tegen 2040. In een studie uit 2014 werd geschat dat er meer dan 5 biljoen stukken plastic met een gewicht van 226 miljoen kilo op zee ronddrijven. Om een idee te hebben; dit komt overeen met 8.250.000.000 lege 500ml-flessen. Heel veel dus. Deze studie is de eerste die alle maten van drijvend plastic in de oceanen vergelijkt – gaande van de grootste stukken tot kleine plastic deeltjes. Dezelfde auteur stelde dat deze hoeveelheid ongeveer 0,1% zou bedragen van de jaarlijkse plasticproductie rond die tijd. In een recentere studie wordt een aantal van 5-15 biljoen plastic stukjes geschat – een groot bereik, maar het is moeilijk om concrete cijfers te geven. Plastic eilanden in oceanen kunnen snel veranderen als gevolg van grote stormen en andere extreme weersomstandigheden.

De hoeveelheden plastic in onze oceanen lijken een zandkorrel vergeleken met de totale productie. Als we de plasticvervuiling willen aanpakken, begint dat bovendien met een verlaging van de plasticproductie, meer recycling en een beter afvalbeheer. Het klinkt alsof het verwijderen van plastic uit de oceanen een verloren strijd is. Waarom is het dan toch belangrijk om deze inspanning te leveren?

Ook al lijkt het niet veel, de hoeveelheid plastic die momenteel in de oceaan ronddrijft, veroorzaakt toch een hoop problemen. Je hebt er vast wel eens een gezien: een foto van de darminhoud van een walvis waaruit blijkt dat hij plastic eet, of van een schildpad die gewurgd is in plastic. Plastic wordt per ongeluk opgenomen wanneer dieren het verwarren met voedsel, of door het eten van andere dieren met opgehoopt plastic in hun weefsels. Op die manier verplaatsen plastic deeltjes zich door hele mariene voedselketens. Dit kan leiden tot verminderde voedselopname, verminderde groei en voortplanting, mobiliteitsproblemen en vaak zelfs de dood. Daarnaast vormt plasticvervuiling in oceanen een bedreiging voor bedrijfsactiviteiten zoals toerisme en visserij, en leidt het tot verlies van mariene biodiversiteit. Koraalriffen gaan bijvoorbeeld achteruit als gevolg van verstrikt geraakte vislijnen, schuring en verstikking door plastic afval. Deze ecosystemen zijn uiterst belangrijk, omdat ze onderdak bieden aan vele onderwatersoorten, kustgebieden beschermen tegen extreme golven en een cruciale bron van inkomsten vormen voor veel mensen.

Daarnaast blokkeert zwerfvuil het zonlicht onder water, dat essentieel is voor algen en plankton om te overleven. Deze organismen werken als planten, en zijn verantwoordelijk voor de productie van meer dan 50% van de zuurstof op aarde. Zij verbruiken ook CO2 uit hun omgeving. Op die manier verlagen zij de concentratie van dit broeikasgas in de lucht, dat normaal warmte vasthoudt. Zonder deze piepkleine organismen zou de opwarming van de aarde op een ander niveau liggen.

Plastics voor eenmalig gebruik – zoals boodschappentassen en petflessen – zijn overal en behoren helaas tot de meest vervuilende materialen ter wereld. De Verenigde Naties schatten zelfs dat als we nu geen actie ondernemen, er tegen 2050 meer plastic in de oceaan zal zijn dan vis. De erkende gevaren van plastic in zee hebben wereldwijd tot verschillende initiatieven geleid om dit probleem aan te pakken. The Ocean Cleanup was de eerste die een technologische oplossing ontwikkelde voor de plasticvervuiling in oceanen en kreeg de afgelopen jaren veel media-aandacht. Wat in 2013 begon als een middelbare school project voor Boyan Slat op 18-jarige leeftijd, is nu een van de grootste oceaan clean-up initiatieven wereldwijd.

The Ocean Cleanup lanceerde in 2018 hun eerste grote oceaanopruimtechniek. Het ‘System 001’, hun eerste technologie, is praktisch een synthetische kustlijn. Een van de belangrijkste filosofieën van The Ocean Cleanup is geweest om inspiratie uit de natuur te halen om nieuwe technologieën te ontwikkelen (ook wel: ‘biomimicry’). “Als je naar het strand kijkt, verzamelt het plastic gratis en op zo’n manier dat het uit de oceaan blijft”, legt Slat uit tijdens een van The Ocean Cleanup-conferenties. “In het midden van de oceaan zijn er geen kustlijnen, dus waarom zouden we niet onze eigen kustlijnen creëren?”.

“Op het strand worden plastics gratis ingezameld en zo blijven ze uit de oceaan”

Naast het gebruik van geavanceerde opruimtechnologieën heeft The Ocean Cleanup ook vrijwilligers die ter plaatse afval verzamelen op de stranden.

De technologie van Slat werkt door het plaatsen van grote 800 meter lange U-vormige barrières in de oceaan die plastic afval opvangen. De barrières worden op een diepte van drie meter geplaatst en zijn aan de onderkant open, zodat vissen kunnen ontsnappen. Twee vaartuigen trekken het systeem met een zeer lage snelheid vooruit. De beweging van de vaartuigen veroorzaakt een natuurlijke waterstroom die de kunststoffen langs de twee barrières naar het centrale verzamelgebied voert. Dit gebied, in het midden van de U-vorm, wordt om de paar weken geleegd. De ingezamelde kunststoffen worden gerecycleerd of geupcycled (d.w.z. verwerkt tot een ander product). The Ocean Cleanup geeft toe dat ze nog aan het onderzoeken zijn wat de beste manieren zijn om alle verschillende soorten plastic te recyclen, of om afval te verwerken dat niet kan worden gerecycled. Zij hebben hun eigen zonnebrillen van gerecycleerd plastic gelanceerd, die door The Ocean Cleanup worden verkocht om hun onderzoek te financieren. Daarnaast leggen ze contacten met lokale bedrijven die kunnen helpen bij het upcyclen van afval. Visserij zou bijvoorbeeld plastic visnetten kunnen hergebruiken.

Sinds haar bestaan is The Ocean Cleanup verantwoordelijk voor de verwijdering van ongeveer een miljoen kilo afval uit de oceanen. Vergeleken met soortgelijke organisaties – SEABIN is verantwoordelijk voor het verwijderen van 2,7 miljoen kilo afval in dezelfde tijdspanne, en 4Ocean 10,1 miljoen kilo sinds 2017. Om de resterende miljoenen kilo’s te verwijderen, is er nog een lange weg te gaan. Met hun nieuwe technologie, die we in de loop van 2022 kunnen verwachten, kan The Ocean Cleanup ons wellicht een stuk dichter bij dit doel brengen. In een interview met Alex Stete van The Ocean Cleanup, onthult hij: “De aankomende technologie, genaamd ‘System 003’, zal een veel groter systeem zijn van het huidige systeem. Terwijl de huidige technologie ongeveer 350 ton plastic per jaar inzamelt, zal System 003 naar verwachting tot 1200 ton inzamelen!”.

Dus, wat is er anders in Systeem 003? Stete legt uit: “De schaal, voornamelijk! Het huidige systeem is 520 meter lang, terwijl Systeem 003 1800 meter lang zal zijn. We wilden eerst de levensvatbaarheid van het huidige systeem bewijzen, alvorens op te schalen”. Verwacht wordt dat systeem 003 de blauwdruk wordt van waaruit The Ocean Cleanup een vloot van tien systemen kan ontwikkelen. In de nieuwe technologie zal ook een deel van de inzichten worden verwerkt die met de vorige systemen zijn verzameld. “We zijn voortdurend op zoek naar verbetering en opwaardering van onze bestaande methoden”, legt Stete uit.

“Op dit moment onderzoeken we geautomatiseerde schepen die onze grootschalige System 003 kunnen trekken”. Volgens Stete maakt de verwachte omvang van het nieuwe systeem dit een uitdaging, maar lopend onderzoek met partners zal uitwijzen of dit haalbaar is. “Naast ons nieuwe Systeem 003 werken we aan apparaten die plastic afval uit rivieren verzamelen, die we Interceptors noemen. Als we willen voorkomen dat nieuwe plastics in de oceanen terechtkomen, moeten we de kraan dichtdraaien!”.

“Als we willen voorkomen dat er nieuw plastic in de oceanen terechtkomt, moeten we de kraan dichtdraaien!”

Interceptor Barrier bij Kingston Harbour, Jaimaca. Bron: The Ocean Cleanup.

De Interceptors werken op zonne-energie en trekken een barrière aan zoals de systemen op zee. Deze barrière leidt het afval naar de monding van de Interceptor, waar een transportband het debrief uit het water haalt. Wanneer de Interceptor gevuld is met plastic afval, stuurt hij automatisch een bericht naar lokale operatoren. De containers worden terug aan land gebracht waar ze worden geleegd voor recycling. “Momenteel testen we Interceptor Barriers in Jamaica”, zegt Stete.
Na het verzamelen van de rivierplastics moeten ze op een duurzame manier worden behandeld voor waardecreatie – niet worden verbrand of op stortplaatsen worden gedumpt. Anna Schwarz, Junior scientist innovator bij TNO, heeft in opdracht van The Ocean Cleanup meegewerkt aan de ontwikkeling van een tool om de beste verwerkingsopties voor rivierplasticafval te bepalen. De verwerkingstool, die is geïntegreerd in de Interceptors, beoordeelt de beste recyclingtechnologieën in een land of regio voor het ingezamelde plastic afval. “Uit de rivier ingezamelde kunststoffen zijn van verschillende kwaliteit”, legt Schwarz uit. “Recycling is niet altijd even eenvoudig”.
De tool voor afvalverwerking berekent de milieu-impact in termen van CO2-uitstoot, evenals de mogelijke kosten van de verwerking van het afval. “Dit helpt bij het nemen van beslissingen over wat er met het afval moet gebeuren na inzameling”, vervolgt Schwarz. “We werken aan verbetering van de tool om deze uit te breiden voor andere soorten afval dan plastic”.
De aanpak van de miljoenen tonnen plastic in onze oceanen is in gang gezet. Er moet nog veel gebeuren om van het verdrag een ambitieuze en verstrekkende overeenkomst te maken. Maar door de bron van de plasticvervuiling aan te pakken, samen met de veelbelovende opruimtechnieken in oceanen en rivieren, kunnen we hopelijk langzaam een einde maken aan de botsing van plastic afval.
Bronnen

Websites:

https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/historic-day-campaign-beat-plastic-pollution-nations-commit-develop

https://theoceancleanup.com/press/press-releases/the-ocean-cleanup-proves-viability-of-technology-with-system-002-removal-of-plastic-from-great-pacific-garbage-patch-to-begin-immediately/

https://www.greenpeace.org/usa/key-facts-about-plastic-pollution/

https://www.unep.org/interactives/beat-plastic-pollution/

https://www.worldwildlife.org/stories/whales-and-the-plastics-problem

https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/un-declares-war-ocean-plastic-0

https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=1466

https://www.nhm.ac.uk/discover/quick-questions/why-are-coral-reefs-important.html

https://theoceancleanup.com/waste-management-and-recycling/

https://www.tno.nl/en/about-tno/news/2021/10/tno-developed-waste-treatment-tool-for-plastics-in-rivers/

 

Artikelen:

Bonanno, G., & Orlando-Bonaca, M. (2018). Ten inconvenient questions about plastics in the sea. Environmental Science & Policy85, 146-154.

Dommergues, B., Brambini, R., Mettler, R., Abiza, Z., & Sainte-Rose, B. (2017, June). Hydrodynamics and capture efficiency of plastic cleanup booms: Part II—2D vertical capture efficiency and CFD Validation. In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (Vol. 57649, p. V002T08A025). American Society of Mechanical Engineers.

MacArthur, D. E., Waughray, D., & Stuchtey, M. R. (2016, January). The new plastics economy, rethinking the future of plastics. In World Economic Forum.

Wilcox, C., Van Sebille, E., & Hardesty, B. D. (2015). Threat of plastic pollution to seabirds is global, pervasive, and increasing. Proceedings of the national academy of sciences112(38), 11899-11904.

Zhao, S., Zettler, E. R., Amaral-Zettler, L. A., & Mincer, T. J. (2021). Microbial carrying capacity and carbon biomass of plastic marine debris. The ISME Journal15(1), 67-77.