Plastikmüll im Meer und an Stränden ist ein weltweites Problem. An vielen europäischen Stränden wird er oft so schnell wie möglich entfernt. An vielen anderen Stränden der Welt ist das oft nicht der Fall. Dort bleibt der Plastikmüll oft viele Monate oder Jahre liegen, bevor er eingesammelt wird. Und selbst dann wird er meist nicht fachgerecht entsorgt, sondern an Ort und Stelle verbrannt. Dabei kann sich aus den Verbrennungsrückständen und natürlichen Bestandteilen wie Korallenbruchstücken ein spezielles Gestein, ein Plastikgestein oder Plastiglomerat, bilden. Der geschmolzene und wieder erstarrte Kunststoff dient dabei als Zement für die natürlichen Bruchstücke. Das Ganze ist mehr als ein Kuriosum, auch im Lichte des Versuchs, mit dem Anthropozän ein eigenes, vom Menschen dominiertes geologisches Zeitalter zu etablieren.

Plastik als Problem

Plastik ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Man braucht sich nur umzuschauen, um Gegenstände aus Kunststoff zu sehen. Wir alle benutzen sie täglich, meist ohne darüber nachzudenken, und viele dieser Gegenstände sind zu allem Überfluss auch noch sogenannte Wegwerfartikel. Gedacht für den einmaligen oder kurzen Gebrauch und dann weg damit. Oft genug finden diese Dinge, die wir so benutzen, nicht den Weg einer geordneten Entsorgung oder Wiederverwertung. Sie landen in der Natur und dort vor allem im Meer.

Bis zum Jahr 2050 werden weltweit schätzungsweise 33 Milliarden Tonnen Kunststoffe produziert [1] [2]. Ein erheblicher Teil davon dürfte in den Meeren landen, derzeit etwa 500.000 Tonnen pro Jahr [3][4]. Und hier fangen die Probleme an, denn Plastik ist bekanntlich sehr langlebig und resistent gegen Verwitterung. Die Hauptgefahr für Lebewesen besteht darin, sich im Plastik zu verheddern oder es mit Nahrung zu verwechseln [5] [6].

Kunststoff hat aber noch eine weitere Eigenschaft: Er kann Schadstoffe aufnehmen und somit als Vektor für diese Stoffe dienen. So können die als POPs (persistent organic pollutants) bekannten Stoffe auf diesem Weg in die Nahrungskette und schließlich zum Menschen gelangen [7].

Am besten wäre es, wenn gar kein Plastik in die Natur gelangen würde. Da das aber aus verschiedenen Gründen nicht immer so einfach ist, sollte das Plastik so schnell wie möglich wieder entfernt werden. Im Meer ist das am einfachsten, wenn der Plastikmüll an den Strand gebracht wird. An europäischen Stränden funktioniert das ganz gut, aber in vielen Teilen der Welt, in denen es keine geregelte Abfallentsorgung gibt, könnte sich ein neues Problem auftun.

Gesteinsbildendes Plastik

Denn in vielen Teilen der Welt werden Kunststoffabfälle meist einfach vor Ort verbrannt. Dabei erfolgt die Verbrennung überwiegend, nicht vollständig. Vielmehr bleibt ein Teil des Kunststoffs zurück, teilweise geschmolzen, thermisch verändert und mit Fremdfragmenten durchsetzt. Das entstandene Gebilde ähnelt entfernt einem Stein. Tatsächlich ist es auch ein Gestein, allerdings einer Art, die es in der Erdgeschichte wohl noch nie gegeben hat. Solche Gesteine nennt man Plastikgesteine oder Plastiglomerate[8].

Unterteilung der Plastiggesteine

Die Plastiglomerate werden wie die natürlichen Gesteine weiter unterteilt. Zum einen gibt es die klastischen Plastiglomerate. Dabei handelt es sich um unverfestigte, kunststoffhaltige Strandsedimente, die sich oft in der Nähe der Vegetationslinie ansammeln. In-situ-Plastiglomerate entstehen meist an Verbrennungsstellen, wenn geschmolzener Kunststoff in Risse des umgebenden Gesteins eindringt [9]. Weitere Unterteilungen sind Pyroplastik und Plasticrusts. Bei Pyroplastik handelt es sich um geschmolzenen Kunststoff, der seine ursprüngliche Form weitgehend verloren hat und in Form und Farbe dem natürlichen Gestein oft sehr ähnlich ist [10]. Da es oft keine oder nur sehr geringe Fremdbeimengungen enthält, kann es in Salzwasser lange Zeit treiben. Dadurch kann es zu einem Transportmittel für invasive Arten werden [11].

Plasticrusts waren ursprünglich Kunststoffablagerungen an der Oberfläche, die meist durch Reibung von Kunststoffen, z.B. Seilen oder anderen Gegenständen, entstehen können [12]. Inzwischen wird der Begriff auch für andere Kunststoffablagerungen verwendet, z.B. für geschmolzenen und wieder erstarrten Kunststoff, der Fremdgestein umhüllt [13]. Hier schließt sich der Kreis zur ursprünglichen Verwendung des Begriffs Plastiglomerat [8]. Ich gehe davon aus, dass sich in Zukunft sicherlich noch weitere und genauere Definitionen für die verschiedenen Ausprägungen dieses Gesteinstyps finden werden.

Diese plastischen Krusten sind aufgrund ihrer Beimengungen anderer Komponenten meist nicht schwimmfähig und werden auch nicht weiter durch den Wind transportiert. Sie können daher größtenteils lokal abgelagert werden und stellen vermutlich eine interessante Anreicherung anthropozäner Gesteinsschichten dar.

Eine weitere neue Gesteinsart, die es ohne Kunststoffe und die Anwesenheit des Menschen wahrscheinlich so nicht auf der Erde gäbe, ist der Plastitar. Hier vermischen sich zwei unserer Umweltsünden zu einem neuen Gestein: Zum einen Erdöl und seine Rückstände, zum anderen Mikroplastik[14].

Probleme bei der Klassifizierung

Die verschiedenen Arten von plastischen Gesteinen sind nicht scharf voneinander abgegrenzt und daher ungenau. So kann z.B. ein und dasselbe Exemplar leicht unterschiedlich bezeichnet werden. Ebenso kann ein minimaler Unterschied zu einer völlig anderen Klassifizierung führen.

So kann ein rundliches Stück Kunststoffschmelze als Pyroplastik bezeichnet werden, während ein ähnliches, aber eckigeres Stück mit mehr Fremdbeimengungen besser als Plastiglomerat bezeichnet werden kann. Umgekehrt geht ein Plastiglomerat, das durch zunehmende mechanische Verwitterung seine Fremdbeimengungen verliert, in ein Pyroplastik über [15]. Größere Plastiglomerate können auf diese Weise nicht nur zu Pyroplastik, sondern auch zu Plasticrusts werden [16].

Plastikgesteine – Verhalten in der Umwelt

Plastiglomerate wurden zuerst von den Stränden Hawaiis beschrieben, sind aber inzwischen an einer Vielzahl von Stränden nachgewiesen worden. Sie bestehen hauptsächlich aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET) und stammen meist aus Verpackungsmaterialien und Tauwerk [9] [12] [13].

Durch Sonneneinstrahlung und Wellenbewegungen kann das zersetzte Plastik in den Plastiglomeraten langsam in immer kleinere Einheiten zerfallen. Die so entstehenden kleinen Plastikpartikel und Mikroplastik können schließlich wieder in die Nahrungskette gelangen [10]. Die Folgen sind noch nicht abschätzbar.

Darüber hinaus wird vermutet, dass diese neuartigen Gesteine auch als Transportvektor für die bei der Verbrennung von Kunststoffen entstehenden POPs dienen können [8] [13] [17]. Auf diese Weise könnten viele tropische Küstenökosysteme wie Mangrovenwälder, Korallenriffe oder Seegraswiesen, die ohnehin schon unter enormem Druck stehen, zusätzlich belastet werden [16] [18] [19]. Hier besteht noch erheblicher Forschungsbedarf.

Einfluss der Verbrennung auf die Verwitterung

Bei der Verbrennung von Kunststoffabfällen kommt es häufig zu einem starken Abbau und einer Oxidation der Polymerketten, je nachdem, wie stark die betroffenen Bereiche dem Feuer ausgesetzt waren [17] [13] [16]. Dabei sind die verkohlten Bereiche meist stärker oxidiert als die nur geschmolzenen Bereiche.

Diese oxidierten Bereiche ähneln stark denen, die in den äußeren Schichten von Kunststoffen durch die Einwirkung von UV-Licht entstehen [20]. Die Einwirkung der UV-Strahlung reicht hier meist nur knapp 100 µm tief in das Material hinein, während bei der Verbrennung die oxidierten Bereiche auch tief im Kunststoff selbst zu finden sind [20] [16]. Die hierfür erforderlichen Temperaturen sollten in einem Brand durchaus erreicht werden [21].

Derart veränderte Plastiglomerate zeigen auch ein anderes Verwitterungsverhalten als z.B. frischer, unveränderter Kunststoff. Es ist beispielsweise deutlich brüchiger und wird durch Erosion schneller in kleinere Einheiten zerlegt. Es wird daher häufig als eine der Hauptquellen für Mikroplastik in den Meeren angesehen [10] [13] [17].

organische Schadstoffe

Plastikpartikel sind oft nicht allein, sondern können auch andere Schadstoffe enthalten. Hier sind insbesondere die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe zu nennen, die auch als PAH oder besser PAK bezeichnet werden. Es gibt aber auch Hinweise, dass diese wegen ihrer Persistenz und Toxizität gefürchteten Schadstoffe bei der unvollständigen Verbrennung von Kunststoffen entstehen können [22] [16].

Manche Kunststoffe enthalten Weichmacher wie Phthalate. Diese auch als Phthalsäureester bezeichneten Stoffe stehen im Verdacht, in vielen Lebewesen wie Hormone zu wirken. Ihre Wirkung wurde unter anderem an Muscheln untersucht[23]. Phthalate wurden auch in den Sedimenten von Mangrovensümpfen nachgewiesen und können sich in den Blättern der Mangroven anreichern [24].

Die Wirkung von Phthalaten auf andere Riffbewohner wie Korallen ist noch relativ wenig erforscht, sie können jedoch sowohl in Riffsedimenten als auch im Skelett und Weichgewebe von Korallen nachgewiesen werden [16] [25] [26].
Darüber hinaus haben Phthalate auch einen deutlich schädigenden Einfluss auf Seegraswiesen [25].

So kann halb verbranntes Plastik, anstatt die Abfallmenge zu reduzieren, sogar erheblich zur Verschärfung des Mikroplastikproblems beitragen. Es kann auch ein Vektor für organische Schadstoffe, einschließlich der berüchtigten POPs (persistent organic pollutants), in marine Ökosysteme sein.

Plastikgesteine – und wie geht die Reise weiter?

Riffe sind nicht die einzigen Meeresgebiete, in denen Plastik und seine Passagiere die Ökosysteme stören können. Wir verteilen unseren Müll mittlerweile weltweit bis in die entlegensten Winkel. Auch in die Tiefsee [26] [27]. Dort angekommen, ist die Reise meist noch nicht zu Ende. Gerade in den Tiefsee-Canyons kann der Kreislauf von Ablagerung und Remobilisierung über mehrere Jahrtausende ablaufen, bevor das Mikroplastik schließlich Teil der marinen geologischen Abfolgen wird [28] [29]. Die Ablagerungen in marinen Canyons können daher die Veränderungen unserer Gewohnheiten, unseren Planeten mit unseren Abfällen zu belasten, gut dokumentieren [30].

Wie sich dieses Mikroplastik und die darin enthaltene Schadstofffracht auf die Ökosysteme in diesen Tiefen auswirkt, ist noch wenig erforscht und sein Verhalten unter den Bedingungen der Tiefsee noch nicht gut verstanden. Auffällig ist beispielsweise, dass sich das Mikrobiom auf Plastik in der Tiefsee deutlich von dem auf natürlichen Hartböden in unmittelbarer Nähe unterscheidet [31]. Auch unter den Bedingungen der Tiefsee ist es sehr wahrscheinlich, dass Kunststoffe sehr langlebig sind.

Gekommen, um zu bleiben

Plastik ist also ein Problem, das uns noch sehr lange begleiten wird. Selbst wenn wir heute sofort damit aufhören würden, unsere Umwelt damit zuzumüllen, würde das Problem noch viele Jahre, wenn nicht Jahrzehnte bestehen bleiben. Der Plastikmüll, den wir bereits produziert haben, würde sich langsam weiter in Mikroplastik zersetzen. Und ihn einfach wieder einzusammeln, dürfte auch nicht einfach sein, ganz abgesehen von den Kosten. Der schwimmende Plastikmüll in den Ozeanen beherbergt auch eine erstaunliche Fauna, die als „Beifang“ eine solche Aktion meist nicht unbeschadet überlebt. Ähnliches gilt für den Müll, der bereits auf den Meeresboden gesunken ist. Eine Bergung hätte vermutlich ebenso verheerende Folgen für die dortigen Ökosysteme wie der geplante Abbau. Deshalb ist es am einfachsten und unschädlichsten, an der Quelle anzusetzen: Müllvermeidung.

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