Sonnenlicht baut Polystyrol schneller ab als erwartet

by    DiveSSI    15th October 2019
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Polystyrolverschmutzung am Flutsaum, Foto: Jayne Doucette/Woods Hole Oceanographic Institution
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Collin Ward, Meereschemiker am WHOI, arbeitet in seinem Labor an Styroporproben, Foto: Jayne Doucette/Woods Hole Oceanographic Institution

Bestimmte Kunststoffe werden vom Sonnenlicht zersetzt
Eine von Forschern der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) veröffentlichte Studie zeigt, dass Polystyrol, einer der weltweit allgegenwärtigsten Kunststoffe, unter Sonneneinstrahlung in Jahrzehnten oder Jahrhunderten abgebaut werden kann, anstatt wie bisher angenommen in Tausenden von Jahren. Die Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift Environmental Science and Technology Letters veröffentlicht
Polystyrol wird seit den 1970er Jahren routinemäßig in den Weltmeeren nachgewiesen. Die Idee, dass Sonnenlicht Kunststoffe abbaut, ist nicht neu, sagt Ward: "Schauen Sie sich nur Plastikspielzeug, Parkbänke oder Liegestühle an, die schnell von der Sonne gebleicht werden können." Die  neue Studie zeigt, dass Sonnenlicht die Kunststoffe nicht nur physikalisch abbauen kann, sondern sie auch chemisch in gelöste organische Kohlenstoffe und Spuren von Kohlendioxid zerlegt, und zwar auf einem Niveau, das viel zu niedrig ist, um den Klimawandel zu beeinflussen. Sobald der Kunststoff diese Transformation durchläuft, verschwindet seine ursprüngliche Form aus der Umgebung, und es entstehen völlig neue Nebenprodukte, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Die Frage, wie diese Transformation abläuft, wird ein wichtiger Bestandteil der Schätzung sein, wie viel Kunststoff tatsächlich in der Umwelt enthalten ist.
"Im Moment gehen die politischen Entscheidungsträger im Allgemeinen davon aus, dass Polystyrol in der Umwelt ewig hält", sagt Collin Ward, Meereschemiker beim WHOI und Hauptautor der Studie. "Das ist Teil der Rechtfertigung dafür diese per Richtlinien zu verbieten. Eine unserer Beweggründe für diese Studie war es, zu verstehen, ob Polystyrol tatsächlich ewig hält. Wir sagen nicht, dass die Plastikverschmutzung nicht schlecht ist, nur dass die Persistenz von Polystyrol in der Umwelt kürzer und wahrscheinlich komplizierter sein kann, als wir es bisher verstanden haben. Die Chance auf jahrzehntelange Umweltschäden ist nach wie vor gegeben."
Frühere Schätzungen darüber, wie schnell sich Polystyrol auflöst, basierten auf einer anderen Reihe von Annahmen, erklärt Ward. Frühere Studien haben sich weitgehend auf die Rolle von Mikroben beim Abbau konzentriert, anstatt andere Faktoren wie Sonnenlicht zu berücksichtigen. Das ist nicht ganz überraschend, ergänzt Chris Reddy, Meereschemiker bei der WHOI und Co-Autor der aktuellen Studie. Kunststoff ist nur eine weitere Form von organischem Kohlenstoff und vermutlich würden Mikroben ihn "fressen" - aber er warnt davor, dass Mikroben auch intelligent und selektiv sind. Die chemische Struktur von Polystyrol ist komplex und sperrig.
"Obwohl die Struktur von Polystyrol ein schwieriges Ziel für Mikroben ist, hat es die perfekte Form und Größe, um bestimmte Frequenzen des Sonnenlichts zu erfassen", fügt Ward hinzu. Die Absorption dieser Energie kann die Kohlenstoffbindungen aufbrechen.
Im Labor testeten die Forscher fünf verschiedene Proben von handelsüblichem Polystyrol. Sie tauchten jede Probe in versiegelte Glasbehälter mit Wasser und setzten sie einem Sonnensimulator aus, einer Lampe, die die Frequenzen des Sonnenlichts nachbildet. Dann sammelten die Wissenschaftler CO2 und Verbindungen, die sich im Wasser auflösten.
Mit einer Vielzahl von chemischen Werkzeugen, darunter ein Massenspektrometer, verfolgten Ward und Kollegen die Herkunft der Kohlenstoffatome, die sowohl im CO2 als auch im gefilterten Wasser vorkommen. "Wir haben dazu mehrere Methoden verwendet, und sie alle haben auf das gleiche Ergebnis hingewiesen: Sonnenlicht kann das Polystyrol in CO2 umwandeln. Aber wir brauchen mehr Forschung, um zu verstehen, was mit den anderen Produkten passiert, die sich im Wasser auflösen", so Ward.
Die Studie ergab auch, dass Zusatzstoffe zu Polystyrol, die seine Farbe, Flexibilität und andere physikalische Eigenschaften bestimmen können, eine wichtige Rolle beim Abbau spielen. "Verschiedene Additive scheinen unterschiedliche Frequenzen des Sonnenlichts zu absorbieren, was die Geschwindigkeit des Kunststoffabbaus beeinflusst", sagt Reddy.

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15th October 2019
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