Die Forschenden betrachteten die Proben unter dem Elektronenmikroskop. Sie sahen gezackte Strukturen, vermischt mit Zellmaterial. Die schroffen Gebilde gehörten keinesfalls in mensch- liches Gewebe: Es handelte es sich um winzige Partikel aus Polyethylen oder Polyvinylchlorid, kurz PVC. Das Mikroplastik stammte aus den Halsschlagadern von operierten Personen. Bei dem Eingriff waren arterielle Ablagerungen entfernt worden, um das Schlaganfallrisiko zu senken.
Ein italienisches Forscherteam untersuchte die entnommenen Plaques von 257 Personen und verfolgte das weitere Geschick der Menschen über 34 Monate. Gemeinsam mit Kollegen aus den USA und Belgien veröffentlichte die Wissenschaftergruppe die Resultate im März im „New England Journal of Medicine“. Ergebnis: In den Arterien von 150 der 257 Patienten – rund 60 Prozent – fand sich Mikroplastik. Warum die restlichen Personen frei von solchen Partikeln waren, muss noch geklärt werden.
Dass sich im Körper winzige Plastikkörner oder -fäden ansammeln können, ist zwar nicht neu. Immer wieder ließen sich Plastikpartikel in Organen nachweisen, darunter in Lunge, Gehirn und Plazenta, zudem in der Blutbahn und der Muttermilch. Doch die neue Studie erweitert das Wissen um einen wesentlichen Aspekt. Dass sich Reste von Kunststoffen im Körper akkumulieren, heißt noch nicht zwangsläufig, dass sie dort auch Schaden anrichten. Die Nachbeobachtung der Patientengruppe lieferte nun aber genau dafür Indizien: Jene Operierten, in deren Arterien Mikroplastik eingelagert war, hatten ein mehr als vierfach erhöhtes Risiko für Herzinfarkte oder Schlaganfälle in den Monaten nach dem Eingriff.
Das bedeutet nicht, dass damit bewiesen ist, dass Mikroplastik Herzattacken oder Schlaganfälle auslöst. Die Studie stellt keine kausale Verbindung her, sondern eine Korrelation: ein verdächtiges Zusammentreffen von Mikroplastikbelastung und lebensbedrohenden Erkrankungen. Allerdings fanden die Forschenden auch Anzeichen von Entzündungen bei jenen Personen, in deren Adern Kunststoffteilchen abgelagert waren – und das sind zumindest Hinweise darauf, wie Mikroplastik zu Erkrankungen beitragen könnte. Das Fachjournal „Nature“ nannte die Studie deshalb einen „Meilenstein“.
Eine Menge beunruhigender Daten
Es war nicht die einzige Studie, die zuletzt der Frage nachging, was der Abrieb von Plastikflaschen, Folien, Autoreifen oder Lebensmittelverpackungen im Organismus anrichtet. In dichter Abfolge erschienen in den vergangenen Wochen Arbeiten über gesundheitliche Effekte von Mikro- und Nanoplastik: Bei Ersterem handelt es sich um Partikel unter fünf Millimeter Größe, Nanoplastik misst weniger als einen Mikrometer.
Eine dieser Arbeiten stammt federführend von Forschenden aus Wien, und sie ist besonders beunruhigend. Das Team, dem auch Wissenschafterinnen und Wissenschafter aus Graz und Deutschland angehörten, arbeitete mit Darmkrebszellen. Solche Zelllinien sind bei speziellen Anbietern für Forschungszwecke bestellbar. Die Forschenden beobachteten, was geschieht, wenn die Zellkulturen mit Plastikkügelchen zwischen 0,25 und zehn Mikrometern in Kontakt kommen. Sie stellten fest, dass die Teilchen von allen Zellen aufgenommen wurden, und zwar umso schneller, je kleiner die Partikel waren.
„Es existieren noch sehr viele andere Kunststoffe, und die allermeisten davon sind bisher nicht untersucht“, sagt die Wiener Chemikerin.
Überdies zeigte sich, dass die Zellen Energie aufwendeten, um sich das Plastik einzuverleiben. „Es handelt sich also um einen aktiven Prozess“, erklärt Verena Pichler, Chemikerin an der Universität Wien, die an der Studie beteiligt war. Womöglich sitze die Zelle einer Art Verwechslung auf, indem sie die Partikel für Nährstoffe wie Proteine halte. Bloß könne sie diese weder verstoffwechseln noch wieder abbauen. Sie verbleiben in der Zelle – und nicht nur das: Die Forschenden demonstrierten, dass das Nanoplastik bei der Zellteilung an Tochterzellen weitergegeben wird. Einmal im Körper eingelagert, überdauert Nanoplastik somit sogar die Zellgenerationen. „Wir sind überzeugt davon, dass sich gesunde Zellen sehr ähnlich verhalten würden“, sagt Pichler.
Die Forschenden beobachteten außerdem, dass sich infolge der Aufnahme der Plastikteilchen die Beweglichkeit der Zellen erhöhte. Im Zusammenhang mit Krebszellen ist dies eine schlechte Nachricht: Höhere Beweglichkeit könnte mit einer stärkeren Tendenz zur Metastasierung einhergehen. Somit lieferte die Wiener Arbeit zwar keine Belege, dass Mikro- oder Nanoplastik Krebs verursacht, wohl aber dafür, dass sich Krebszellen vielleicht vermehrt im Körper ausbreiten.
Dabei habe man nur eine einzige Art von Plastik untersucht, nämlich Polystyrol. „Es existieren aber noch sehr viele andere Kunststoffe, und die allermeisten davon sind bisher nicht untersucht“, so Pichler, die weitere Publikationen zum Thema in naher Zukunft ankündigt.
Fast 10.000 verschiedene Plastikarten
Eine Schätzung ergab kürzlich, dass etwa 9600 verschiedene Plastikmaterialien im Umlauf sind, mehr als dreimal so viele wie vor rund 15 Jahren. Hinzu kommen Unmengen von Chemikalien, die die Eigenschaften dieser Kunststoffe beeinflussen, sie weich und biegsam oder hart und formstabil machen. Mitte März berichtete „Nature“, dass rund 16.000 Plastikchemikalien in Gebrauch seien. Wie bedenklich sie sind, weiß man großteils nicht: Für mehr als 10.000 dieser Substanzen fehlen Daten über das Gefahrenpotenzial. Von weiteren 4200 sei bekannt, dass sie sich in Organismen ablagern oder toxisch wirken könnten.
Ende März berichtete das Journal „Scientific American“ über eine Schweizer Studie, die zu einem besorgniserregenden Befund gelangte: Ausgerechnet in Lebensmittelverpackungen fanden die Forschenden 68 sogenannte „Ewigkeitschemikalien“, von denen 61 dort keinesfalls vorkommen dürften. Bei diesen Stoffen handelte es sich um per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), wobei für fast zwei Drittel davon keine Daten über deren Gesundheitsrisiken vorlagen. Andere Substanzen dieser Gruppe gelten als krebserregend. Der Name Ewigkeitschemikalien rührt daher, dass diese Stoffe in der Natur wie auch im Körper extrem schwer abbaubar sind.
Besonders problematisch sind Verpackungsmaterialien aus Plastik, da ihre Lebesdauer besonders kurz ist. Forschende fanden außerdem soeben heraus, dass solche Materialien zahlreiche chemische Substanzen enthalten, die darin nicht vorkommen dürften.
Beinahe zeitgleich zur Schweizer Studie veröffentlichten deutsche Forschende Untersuchungen von 250 Urinproben. 150 dieser Proben enthielten Di-n-hexyl-Phthalat, einen Weichmacher, der lange in Plastik und in Kosmetika eingesetzt wurde. Weil die Substanz Embryonen schädigen kann, wurde sie vor mehr als zehn Jahren in Spielzeug und Kosmetikprodukten verboten.
Während die Datenlage zu den Gesundheitsgefahren von Plastik noch relativ dünn ist, besteht an der Toxizität vieler chemischer Zusätze kein Zweifel. „Zahlreiche dieser Additive stellen mit Sicherheit ein Risiko dar“, sagt der Wiener Meeresökologe Gerhard J. Herndl, emeritierter Professor an der Universität Wien und einer der Initiatoren der Forschungsplattform „Plenty – Plastik in Umwelt und Gesellschaft“. Wie die PFAS-Studie zeigt, gelangen die Substanzen offenbar vor allem über Nahrungsmittel in den Körper, weil die Supermärkte meinen, Äpfel und Gurken in Folien wickeln und jedes Stückchen Fleisch in Plastikboxen packen zu müssen.
„Zahlreiche dieser Additive stellen mit Sicherheit ein Risiko dar“, sagt der Wiener Wissenschaftler.
Woher aber rührt all das Mikro- und Nanoplastik, das inzwischen in Körpergewebe nachgewiesen wurde? Es stammt von größeren Plastikteilen, die der Mensch in die Welt gesetzt hat, und auf die physikalische Kräfte wirken. So langlebig Kunststoffe auch sein mögen, sie sind dennoch Prozessen der Verwitterung ausgesetzt. UV-Licht macht Plastik allmählich brüchig. Wind, Wetter, Wellen und Reibung erzeugen mechanischen Abrieb und shreddern die Materialien mit der Zeit. Die dabei entstehenden winzigen Teilchen können über große Distanzen vertragen werden, weshalb Plastikpartikel im Marianengraben genauso gefunden wurden wie am Mount Everest, in Korallenriffen ebenso wie als Aerosole, als Schwebeteilchen weit über dem Erdboden. Eine Studie von Wiener Forschenden zeigte Anfang des Jahres, wie besonders faserförmiges Mikroplastik bis auf arktische Gletscher vertragen werden kann – in großer Höhe im Wege atmosphärischen Transports, was sogar die Wolkenbildung beeinflussen könnte.
Plastik aus der Wasserleitung
Die Luft ist somit ausgiebig mit Mikroplastik angereichert, das wir unablässig einatmen. Feinstaub besteht vermutlich zu erheblichen Teilen aus Kunststoffpartikeln. Hinzu kommen Abrieb von Autoreifen oder von mit Nanopartikeln versetzten Wandfarben. „Inhalierte Partikel lagern sich wie Plaques in die Lunge ein, und der Körper hat nur sehr wenige Möglichkeiten, sie wieder abzubauen“, sagt Verena Pichler. „Plastik verbleibt oftmals in der Lunge.“
Inhalierte Partikel lagern sich wie Plaques in die Lunge ein, und der Körper hat nur sehr wenige Möglichkeiten, sie wieder abzubauen. Plastik verbleibt oftmals in der Lunge.
Verena Pichler, Chemikerin
Hinzu kommt die orale Aufnahme, beispielsweise in Form von Abrieb aus Wasserleitungen, die aus Plastik statt aus Metall gefertigt werden. Eine holländische Untersuchung wiederum wies in 75 Prozent aller in Supermärkten gezogenen Rind- und Schweinefleischproben Mikroplastik nach. Jeder Mensch konsumiere wohl einige zehntausend Mikroplastikpartikel pro Jahr, berichtete das Wissenschaftsportal „Science News“, wobei Innenräume die Hauptquelle seien.
Doch all das ist nur ein Vorgeschmack darauf, was noch auf uns zukommt. Denn die gegenwärtigen Messergebnisse und Gesundheitsrisiken resultieren naturgemäß aus der Plastikbelastung der Vergangenheit – und die war vergleichsweise gering. Rund elf Milliarden Tonnen Kunststoffe hat die Menschheit zwischen den 1950er-Jahren und 2021 hergestellt, für Verpackungen, Fahrzeuge und Textilien, Haushaltsgeräte, Möbel und die Bauwirtschaft. Momentan beträgt die jährliche Produktion rund 450 Millionen Tonnen. Bei dieser Menge wären die neun Milliarden Tonnen in wenig mehr als 20 Jahren erreicht. Und die Volumina wachsen weiterhin enorm: Schätzungen gehen davon aus, dass bis Mitte des Jahrhunderts jedes Jahr eine Milliarde Tonnen Plastik gefertigt wird. „Die Produktion steigt exponenziell“, berichtet Herndl. Und trägt zum Klimawandel bei: Zu mehr als 95 Prozent beruht sie auf fossilen Rohstoffen, weshalb die Plastikherstellung für 4,5 Prozent der Treibhausgase verantwortlich ist – für mehr als der Flugverkehr.
Aus den Prognosen zur Plastikproduktion folgt auch: Die bisher ermittelten Kontaminationen von Körpergewebe dürften, gemessen an der künftigen Belastung, geradezu vernachlässigbar sein. Die tatsächlichen Gesundheitsfolgen blühen uns wohl erst.
Die schöne Vorstellung, große Kunststoffmengen würden im Wege einer Kreislaufwirtschaft zu neuen Produkten verarbeitet, ist leider falsch. Insgesamt gelangten bisher rund zehn Prozent allen Plastiks ins Recycling. Und selbst dieser geringe Anteil erfuhr kaum ein zweites Dasein als gleichwertiges Produkt: Weniger als drei Prozent aller produzierten Kunststoffe wurden echtem Recycling zugeführt, beim Rest handelt es sich um Downcycling – um eine Weiterverarbeitung zu Produkten minderer Qualität.
Die aktuelle Recyclingquote ist zwar höher, besonders in westlichen Ländern. In Österreich beträgt sie rund 25 Prozent. Das ist aber erstens auch nicht berauschend, zweitens nützt das global wenig, wenn etwa in bevölkerungsreichen Staaten Südostasiens nahezu nichts recycelt wird. Hinzu kommt, dass einer kürzlich publizierten britischen Studie zufolge ausgerechnet beim Recycling erhebliche Mengen an Mikroplastik entstehen und über Abwässer in die Umwelt gelangen.
Ein Meer aus Kunststoffen
Der überwiegende Teil der ausgedienten Kunststoffe endet in Verbrennungsanlagen, auf Deponien oder als Müll in Landschaften und Gewässern. Modellrechnungen ergaben 2020, dass jährlich rund 20 Millionen Tonnen Plastik in Flüssen, Seen und Meeren landen. Das entspricht ungefähr vier Lkw-Ladungen pro Minute. Allein die in Ozeanen treibenden Plastikabfälle werden auf 150 Millionen Tonnen geschätzt. Strände sind von angeschwemmten Kunststoffteilen übersät, die dort über die Zeit Schichten von Ablagerungen bilden. Geologen sprechen von einer neuen Gesteinsart namens „Plastiglomerat“.
Kurzum: Die Welt hat ein beträchtliches und beständig wachsendes Plastikproblem. Allerdings: Plastik ist nicht gleich Plastik, wie Herndl differenziert: Es mache einen erheblichen Unterschied, ob Kunststoffe als relativ langlebige Komponenten in Möbeln oder elektronischen Geräten verbaut oder als Verpackungsmaterialien verwendet würden, die sich umgehend in Müll verwandeln. Mehr als ein Drittel der weltweit produzierten Kunststoffe dienen der Verpackung – und viele davon sind schlicht überflüssig. Warum etwa schweißen Baumärkte selbst Holzplatten in Plastikfolie ein?
Solche Auswüchse kamen jenen Pionieren und Tüftlern vergangener Jahrhunderte kaum in den Sinn, als sie die ersten künstlich hergestellten Materialien entwickelten – zunächst meist als Ersatz für kostbare Rohstoffe wie Elfenbein oder Marmor. Sie experimentierten mit Tierblut, Leinöl, Milch, Knochenmehl, Soja, Kaffee, Holz und Schießbaumwolle und mixten solche Zutaten mit allerlei Chemie, um daraus neuartige Materialien herzustellen. Mitte des 16. Jahrhunderts beispielsweise fertigte ein deutscher Erfinder aus Ziegenkäse in einer aufwendigen Prozedur und unter Zugabe von Lauge eine zähe Masse, aus der sich Schmuckstücke formen ließen. Im 19. und 20. Jahrhundert folgten viele Vorläuferprodukte heutiger Kunststoffe, darunter Parkesin, Zelluloid, Bakelit, Nylon und Vinyl.
Gänzlich synthetische Kunststoffe, wie sie heute gebräuchlich sind, entstanden erst durch die Polymerchemie. Die Ausgangsbasis dafür sind Kohlenstoffverbindungen, in der Regel Erdöl oder Erdgas. Zur Fertigung von Plastik – der Name leitet sich von der Formbarkeit, also Plastizität des Materials her – werden einzelne Moleküle, sogenannte Monomere, zu langen Ketten mit vielen Teilen verbunden. So entstehen Polymere in einem Prozess, der Polymerisation heißt und in Produkten wie Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol mündet. Die vielen Komponenten verleihen Kunststoffen spezielle Eigenschaften: leicht, flexibel, formstabil oder hitzebeständig zum Beispiel. Hinzu kommt Chemie, die weitere gewünschte Merkmale oder Färbungen bewirkt. Berüchtigt sind inzwischen Weichmacher wie etwa Bisphenol A.
Bakterien als Plastikvernichter
Die Massenproduktion von Kunststoffen setzte etwa ab Ende des Zweiten Weltkrieges ein – und heute kämpft die Welt nicht nur mit dem Erbe dieser Ära, sondern muss sich vor allem überlegen, wie sie mit all den Mengen zurechtkommt, die in der Gegenwart produziert werden und in Zukunft den Planeten überschwemmen. Projekte wie die Initiative „Ocean Cleanup“ versuchen zumindest zu verhindern, dass immer noch mehr Plastikmüll in die Meere gelangt. Mit speziellen Apparaturen namens „Interceptor“ soll dabei in Flüssen treibender Kunststoffmüll abgefangen werden, bevor er den Ozean erreichen kann. Andere Ideen bestehen darin, zermahlenen Plastikmüll Baustoffen wie Beton beizumischen.
Eine Apparatur mit der Bezeichnung „Interceptor“ soll verhindern, dass Plastikmüll ins Meer gelangt. Die Erfindung wird in Flüssen installiert und soll dort im Wasser treibenden Kunststoff auffangen.
Angesichts der mageren Recyclingquoten überlegen sich Forschende auch neue Ansätze, um Plastik abzubauen. Besonderes Augenmerk gilt dabei im Moment Mikroorganismen, die in der Lage sind, Kunststoffe zu verstoffwechseln oder sie in ihre Grundbestandteile zu zerlegen. 2016 wurde in Japan ein Bakterium namens Ideonella sakaiensis entdeckt, das mittels zweier Enzyme PET-Kunststoffe vernichten kann. Heute kennt man mehrere hundert zur Plastikdegeneration geeignete Bakterien und Pilze. In Frankreich soll nächstes Jahr eine Fabrik in Betrieb gehen, in der sich genetisch modifizierte Enzyme auf PET-Flaschen stürzen sollen. Ein Konsortium von 14 Instituten aus Europa und China wiederum konzentriert sich auf die Depolymerisation mithilfe von Mikroben – die Rückführung von Plastik in seine Ausgangsstoffe.
Ökologe Gerhard J. Herndl hält all dies für einen sinnvollen Beitrag zur Plastikreduktion. Allerdings: „Das Tempo des Abbaus durch Mikroorganismen hinkt der Produktion neuer Kunststoffe immer hinterher.“ Es gelange stets deutlich mehr davon in die Welt, als selbst die effizientesten Bakterien beseitigen könnten.
Letztlich helfen wohl nur unpopuläre Maßnahmen: einsparen und vermeiden. Wie sehr die Staaten bereit sind, effektive Maßnahmen gegen die Plastikflut zu ergreifen, wird sich demnächst zeigen: Vom 23. bis 29. April findet in Ottawa zum 4. Mal eine Tagung der Vereinten Nationen statt, die das Ziel verfolgt, verbindliche internationale Standards zur Eindämmung der Kunststoffbelastung zu formulieren.
Man muss leider feststellen: Die vergangenen drei Konferenzen brachten keine durchschlagenden Erfolge.
