Barrieren gegen die Plastikflut

„Wir haben dabei allerdings nur Kunststoffteile untersucht, die größer als fünf Millimeter sind“, berichtet Lourens Meijer, der für die Organisation The Ocean Cleanup in Rotterdam die Studie geleitet hat und inzwischen als Direktor für Nachhaltigkeit beim Elektrokonzern Philips arbeitet: „Mikroplastik unter fünf Millimeter war nicht im Fokus.“ Der Grund ist einfach: Eine andere Untersuchung hatte ergeben, dass der Eintrag von Mikroplastik durch Flüsse mit knapp 50.000 Tonnen pro Jahr deutlich geringer ist als der von Makroplastik. „Viele Teile werden erst im Ozean zu Mikroplastik zerrieben“, erklärt der Wasserwirtschaftsexperte.

Der Aufwand für Meijers Studie war enorm: Über mehrere Jahre wurden an 67 Flüssen auf drei Kontinenten Messungen durchgeführt. Teils zählten Beobachter die Plastikteile von Brücken aus, teils fingen sie den Müll mit Netzen und notierten Größe und Gewicht. Diese Vor-Ort-Untersuchungen dienten dazu, ein hochkomplexes Computermodell zu kalibrieren und zu optimieren, das alle rund 100.000 Flüsse umfasst, die irgendwo auf der Welt ins Meer fließen. Mehr noch: Das Modell überzieht den gesamten Globus mit einem extrem feinen Raster, dessen Elemente jeweils weniger als 100 mal 100 Meter der Erdoberfläche bedecken.

Für jede dieser vielen Milliarden Rasterflächen wird per Computer die Wahrscheinlichkeit ermittelt, dass Plastikmüll von dort aus in den nächsten Fluss und schließlich ins Meer gelangt. Dafür müssen nicht nur lokale Daten über die Bevölkerungsdichte, die Landnutzung, das Plastikmüllaufkommen und das mehr oder minder erfolgreiche Abfallmanagement einfließen. Ebenso wichtig sind die Windverhältnisse und Niederschläge, der Neigungsgrad der Flächen sowie die Strömungsverläufe in den Flüssen und deren Entfernung vom Ozean. Heftige Monsunregen und Überflutungen können beispielsweise zu bestimmten Jahreszeiten besonders viel Müll ins Meer schwemmen.

Kleine Flüsse sind die Übeltäter

Weltweit landen jährlich rund 70 Millionen Tonnen Plastik auf offenen, unüberwachten Deponien oder gleich als Müll in der Umwelt, doch nur wenige Prozent davon treiben ins offene Meer. Eine frühere Studie von 2017 hatte ergeben, dass es weltweit nur zehn Flüsse seien, die den größten Teil des Plastikmülls in die Ozeane befördern – darunter der Jangtse in China, der Indus in Pakistan sowie der Nil und der Niger auf dem afrikanischen Kontinent. Doch die neuere Untersuchung von 2021 kommt zu einem verblüffend anderen Ergebnis: „Die wahren Übeltäter sind relativ kleine Flüsse, die durch hochverschmutzte Küstenstädte fließen“, berichtet Lourens Meijer.

So gilt nun der Pasig River mit 63.000 Tonnen Plastikmüll pro Jahr als dreckigster Fluss weltweit. Mit einer Länge von nur 27 Kilometern liegt er komplett innerhalb der Metropolregion Manila auf den Philippinen. Hier leben von 13 Millionen Einwohnern rund die Hälfte in slumähnlichen Siedlungen – kein Wunder, dass Tag für Tag etwa 1500 Tonnen Plastikmüll unbehandelt in der Umwelt landen. Zwar haben lokale Umweltschützer einige Säuberungsaktionen unternommen, dennoch ist in manchen Flussarmen des Pasig vor lauter Müll oft kein Wasser mehr zu sehen.

Auch der Ulhas nördlich von Mumbai in Indien oder der Klang bei Kuala Lumpur in Malaysia sind mit 13.000 Tonnen Kunststoffabfällen pro Jahr regelrechte Dreckschleudern, was vor allem der schlecht organisierten Müllentsorgung in der Nähe dieser riesigen Millionenstädte zu verdanken ist. „Der Jangtse hingegen taucht in unserer Liste nun erst auf Rang 64 auf“, sagt Meijer. Das liege daran, dass dieser längste Strom Asiens zwar ein riesiges Einzugsgebiet mit 350 Millionen Menschen und entsprechend viel Plastikmüllaufkommen hat, „aber nur ein geringer Anteil davon den Fluss erreicht – und ein noch viel geringerer den Ozean.“ Auf 6.400 Kilometern Länge mit Schluchten, Stauseen, Schleusen, Pflanzenbewuchs und Überflutungsbecken gibt es unzählige Möglichkeiten, dass der Abfall einfach hängen bleibt.

Wer sich für die Resultate der Studie interessiert, kann auf der interaktiven Website theoceancleanup.com/sources bei Zehntausenden von Flüssen bis in die Details zoomen – wobei nur etwas mehr als ein Prozent der weltweit 100.000 Flüsse für vier Fünftel des Mülleintrags in die Ozeane verantwortlich ist. Der größte Teil des Plastikmülls, etwa 81 Prozent, stammt aus den Flüssen Asiens, zehn Prozent aus Süd-, Mittel- und Nordamerika, acht Prozent aus Afrika und weniger als ein Prozent aus Europa. Obwohl in China 40-mal so viele Menschen leben wie in Malaysia, liegen beide Staaten in der Verschmutzerskala etwa gleichauf – weit an der Spitze steht jedoch der Inselstaat der Philippinen: Hier schwemmen Tausende kleiner Flüsse jedes Jahr rund 350.000 Tonnen Kunststoffabfälle in den Westpazifik, fünfmal so viele, wie aus China kommen.

Kaum bekannte Abfalladern

Ebenfalls verblüffend: Auch die Gewässer mit dem schlimmsten Unrat in Lateinamerika kennt kaum jemand, etwa den Ozama in der Dominikanischen Republik, den Tuy in Venezuela und den Rio Maria Linda in Guatemala. Der Ozama transportiert mit 2.200 Tonnen Plastik im Jahr so viel Abfall wie alle Mündungen rund ums Goldene Horn der 16-Millionen-Einwohner-Metropole Istanbul zusammen – eine Meeresregion, die als dreckigste in Europa gilt. Der Rhein hingegen, eine der verkehrsreichsten Wasserstraßen der Welt, befördert selbst an seiner Mündung bei Rotterdam mit 55 Tonnen Plastikmüll pro Jahr gerade einmal ein 40stel der Kunststoffabfälle des kleinen Ozama-Flusses in der Karibik.

Simulationen im Fließtunnel

Wie genau Kunststoff in Flüssen transportiert wird, hat Daniel Valero am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit internationalen Partnern untersucht und im Oktober 2022 in der Fachzeitschrift Water Research veröffentlicht. „Auftrieb und Oberflächenspannung halten die Plastikteile an der Wasseroberfläche, während turbulente Strömungen dazu tendieren, sie nach unten zu befördern“, berichtet der Wasseringenieur. Bestätigt wurde das durch Messungen an einem künstlichen, fast 15 Meter langen Fließtunnel an der Universität Delft, in dem die Forscher Plastikbecher und -tüten, Gesichtsmasken sowie Teile davon treiben ließen.

Das Ergebnis: „Im Extremfall kann es vorkommen, dass die Menge des transportierten Plastiks um einen Faktor zehn unterschätzt wird“, sagt Valero – nämlich dann, wenn Turbulenzen die Kunststoffe nach unten drücken und der jeweilige Fluss nur von Brücken beobachtet oder Plastikproben nur nahe der Wasseroberfläche genommen werden. „Wir sind uns dieser Schwierigkeiten bewusst“, sagt Tim van Emmerik, einer der Autoren der Meijers-Studie. „Daher haben wir in unserem Computermodell bereits einen Korrekturfaktor eingeführt, der berücksichtigt, dass ein Teil des Mülltransports in größeren Tiefen stattfindet.“

Trotz aller Messungenauigkeiten gilt aber eines: „Wenn wir in den Ozeanen aufräumen wollen, müssen wir den Hahn schließen, über den der meiste Müll ins Meer gelangt. Wir müssen also in den Flüssen ansetzen“, erklärt Boyan Slat, der vor zehn Jahren – damals als 18-jähriger Student – in den Niederlanden die gemeinnützige Organisation The Ocean Cleanup gegründet hat. Zunächst hatte sich Slat darauf konzentriert, U-förmige, mehrere Hundert Meter große Anlagen zu bauen und damit das in den Ozeanen treibende Plastik einzufangen. Nach anfänglichen Rückschlägen arbeiten solche Systeme nun seit über drei Jahren im Nordpazifischen Strudel zwischen Hawaii und Kalifornien.

Abfangjäger für treibenden Abfall

Doch allein dieser Strudel ist viereinhalbmal so groß wie Deutschland. Daher ist es weit zielführender, die Quellen – das heißt, die Flüsse – zu säubern. Hierfür hat The Ocean Cleanup automatisierte, solarbetriebene Müllsammler entwickelt und sie „Interceptor“ (auf Deutsch: Abfangjäger) getauft. Ähnlich wie ein Walhai Plankton in sein offenes Maul strudelt, schluckt ein solcher Interceptor Müll in seinen Schlund. In der Originalversion ist er wie ein Katamaran aufgebaut, mit einem Fließband in der Mitte, das die Plastikteile zu Containern auf dem Schiff befördert.

Unterstützt wird der Interceptor von einer Barriere, die einen Teil des Flusses blockiert und so den Plastikmüll zum Förderband treibt. Setzt man zwei solche Müllschlucker hintereinander, die je eine Flussseite abdecken und die andere frei lassen, dann wird der Schiffsverkehr nicht behindert und zugleich der größte Teil des Mülls aufgefangen. Am Klang River in Malaysia hat ein erster dieser schwimmenden Müllroboter bereits über 1.200 Tonnen an Abfall eingesammelt. Andere Exemplare sind in Vietnam, Jamaika und der Dominikanischen Republik unterwegs. In Indonesien war das Pilotprojekt sogar so erfolgreich, dass The Ocean Cleanup Ende 2022 eine Vereinbarung mit der indonesischen und der niederländischen Regierung verkünden konnte: Mit Interceptor-Lösungen und Partnern aus der Abfallwirtschaft sollen künftig die Flüsse des Inselstaates vom Plastikmüll befreit werden.

„Bei unseren weltweiten Projekten haben wir vor allem eines gelernt“, stellt Boyan Slat fest: „Jeder Fluss ist einzigartig.“ Flüsse sind nicht nur unterschiedlich breit und tief, mit mal mehr und mal weniger Strömung. Auch Ebbe und Flut spielen eine Rolle, der Schiffsverkehr ebenso wie Gräser am Ufer und Mangroven im Wasser – und manche Flüsse sind durch extreme Trocken- oder Überschwemmungsphasen gekennzeichnet. „Um all dem gerecht zu werden, haben wir inzwischen ein ganzes Portfolio an Interceptor-Maschinen und Müllbarrieren entwickelt“, berichtet Slat und bekräftigt das langfristige Ziel seiner Organisation: Mit den Aktionen in den schmutzigsten Flüssen und in den großen Ozeanstrudeln soll das globale Plastiktreibgut bis 2040 um rund 90 Prozent verringert werden.

Weltweit verbindlicher Vertrag in Sicht

Zweifellos ein sehr ehrgeiziges Ziel für eines der großen Umweltprobleme unserer Zeit. Denn die weltweite Menge an jährlich produzierten Kunststoffen hat sich in den vergangenen 20 Jahren verdoppelt, und das könnte bis 2040 noch einmal geschehen – mit entsprechenden Folgen für den Müll –, wenn nicht gegengesteuert wird.

Ein erster Schritt ist immerhin getan: 2022 hat die Umweltversammlung der Vereinten Nationen auf ihrem Treffen in Nairobi einstimmig beschlossen, bis 2024 einen weltweit verbindlichen Vertrag auszuarbeiten – ähnlich dem Abkommen für den Klimaschutz –, der die Verschmutzung mit Plastik beenden soll. Doch ob das gelingen wird, ist keinesfalls sicher, denn die Herausforderungen sind enorm. „Anders als beim Klima oder bei Nitraten im Trinkwasser gibt es bei Plastikmüll eine schlechte Datenlage, wenige Standards und kaum reguläre Monitoringprogramme“, erklärt Christian Schmidt vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Magdeburg, der auch an den Studien über Plastikmüll in Flüssen beteiligt war. „Solange es keine gesetzliche Pflicht gibt, die Plastikmenge in Flüssen zu messen, wird es wohl leider nicht gemacht werden“, ergänzt er. Dabei ist eines klar: Sind Kunststoffe erst einmal in der Umwelt, dauert es oft sehr lange, bis sie endgültig verrottet sind – je nach Materialart sogar Jahrhunderte.

Abgesehen von all den Aufräumprojekten: Die beste Lösung wäre sicherlich, weit weniger Plastik zu produzieren, vor allem bei Verpackungen. Denn wie sinnvoll ist es, dass Joghurtbecher, Zahnpastatuben oder Softdrink-Flaschen ihre Inhalte um Jahrzehnte überdauern?