Hogyan juttatjuk ki a műanyag szemetet a tudomány óceán spektrumából
Műanyag hulladék: elsöprő hetek az óceánban
Ameddig a szem lát, a Csendes-óceán környékén egy túlméretezett kolbász, narancsvörös műanyag bobokból. A hatalmas dolognak 100 kilométer hosszúnak kell lennie, és össze kell gyűjtenie a műanyag hulladékot, amely az óceán áramlataival e gát felé sodródik. Az ilyen szemétszedőknek nem szabad hamarosan elfogyniuk a munkából. Végül is csaknem 5000 milliárd műanyag részecske úszik az óceánokban, apró lényektől, amelyek csak mikroszkóp alatt láthatók, a tornacipőkig, gumikacsákig és műanyag zacskókig. Ezenkívül évente mintegy 4,8–12,7 millió tonna műanyag hulladék sodródik a tengerbe, erős növekedési tendenciával. Vékony szemétlevesként ez a keverék a víz felszínén úszik, megmérgezi a kagylókat és más organizmusokat, eltömíti a tengeri teknősök és a tengeri madarak emésztőszerveit. Ha az óriás műanyag kolbász a hulladék egy részét kihalja a vízből, kevesebb állat pusztul el, így reméli az "The Ocean Cleanup" cég ügyvezető igazgatója, Boyan Slat.
Az úszó korlát jelenleg még messze van. Eddig Boyan Slat és alkalmazottai csak a tervezett 100 kilométer hosszú sorompó egyfajta miniatűr változatát tesztelték: 2014 márciusában az Azori-szigeteken, és ugyanezen év szeptemberében a rotterdami kikötőben csak 40 méter lebegett a vízen. PVC-vel bevont szövetből és így az egyik műanyagból állnak, amelyet később a vízből kivesznek. Annak érdekében, hogy a készülék ne sodródjon el, a tengerfenékhez van rögzítve. Az Azori-szigeteken azonban csak 25 méterrel volt a vízszint alatt, ezért könnyen elérhető. A Csendes-óceánon viszont a víz mélysége néhány ezer méter. Ha óriási PVC kolbászukat akarják ott lehorgonyozni, az üzemeltetők új technikai alapokat törnek.
Vizsgálati tárgyként Boyan Slat és csapata műanyag bóját, műanyag palackot, közepes és egy kis műanyagdarabot dobtak egy kísérőhajó fedélzetére, és megfigyelték viselkedésüket. Mint sejtették, a szigetek előtti árapályáramok a négy részt előbb a PVC-gát felé, majd később az ívén a középpont felé vezették. Állítólag a kész rendszernek később pontosan így kell működnie: A Csendes-óceánon egy hatalmas vízörvény körbe kergeti a hulladékot - az úgynevezett csendes-óceáni szemétörvény. Nehéz megbecsülni, hogy mekkora az érintett terület, mivel a műanyag koncentráció az örvény közepétől kifelé nyilvánvalóan folyamatosan csökken. Attól függően, hogy milyen műanyagtartalommal határozzák meg a szemétörvény külső határát, a kutatók 700 000 és 15 millió négyzetkilométer közötti területeken találkoznak. Az első érték Németország területének körülbelül kétszerese, a második pedig Európa területének másfélszerese.
Sikeres felhasználás nagy léptékben?
Amint az áramok a részecskéket a patakba és annak mentén az akadály középpontjába hajtják, azokat egy szállítószalaggal ki kell vinni az ottani vízből, és silóban vagy teherhajón kell elhelyezni, és végül ártalmatlanítani kell. A tervezők azonban erre a pontra sem döntöttek még módszer mellett. A vizsgálat során a PVC tömlő, amely 70 centiméterrel emelkedik a víz felszíne fölé, a hullámokkal együtt felfelé és lefelé mozgott, anélkül, hogy a víz és így a benne úszó műanyag részecskék átmosnák. Ennek megfelelően a szemét valójában a sorompó mögé koncentrálódott, és onnan lehetett felvenni. Ezt egy újabb, 100 méter hosszú sorompóval végzett teszt mutatja be az Északi-tengeren a holland partok közelében 2016 folyamán.
Ez egyelőre kimeríti a projekt gyakorlati tapasztalatait. A koncepció további része egy 500 oldalas megvalósíthatósági tanulmány, amelyen mintegy 100 kutató dolgozott. Ezen a ponton azonban megkezdődik a kritika. Számos olyan tudós, akik, mint Marcus Eriksen a Los Angeles-i Five Gyre Intézetből, Martin Thiel a Universidad Catolica del Norte-ból Coquimbóban (Chile) és Reinhold Leinfelder a Berlini Szabadegyetemtől évek óta foglalkoznak a tenger szennyezésével, nem csak kétségei vannak ezzel kapcsolatban a Boyan Slat által a történelem legnagyobb tisztításának nevezett technikai megvalósíthatóság. A kutatók mindenekelőtt meg vannak győződve arról, hogy a műanyag árvíz elleni küzdelemnek nem a tengerben kell kezdődnie, hanem sokkal korábban.
Mivel maga a technológia még mindig akadozik különféle helyeken. Az úszó korlát lehorgonyzása nagy kihívást jelent - ismeri el maga a szervezet a megvalósíthatósági tanulmányban. Végül is a Csendes-óceán 1800 és 4800 méter között van a célterületen. Gyakorlatilag nincs tapasztalat ezen mélységek horgonyzásáról; eddig a legmélyebb rögzítési hely elérte a 2400 métert Boyan Slat szerint. Ráadásul a teljes lehorgonyzó szerkezet hossza két nagyságrenddel magasabb lenne, mint az ilyen offshore szerkezetek korábbi rekordtartója. Röviden: A Slat ezzel az eszközzel teljesen új dimenziókba akar lépni.
Erőfeszítés és haszon
A rendszer többi részét már kiszámolták. Csak a lebegő sorompó állítólag 97 millió euróba kerül. További 20 millió eurót költenek az emelvényre és annak felszerelésére, beleértve a nagy műanyagdarabokra szánt aprítót, műhelyt és egy 50 tonnás darut - mindezt három pontra a tizedesjegy mögé. Ezen beruházások mellett működési költségek is felmerülnek. A platform állítólag összegyűjti a koncentrált műanyagot fenntartható nap- vagy szélenergiával, és egy ideiglenes tárolóba helyezi. Innen a műanyag hulladékot egy hajó hat-hetente felveszi és partra viszi. Összességében a megvalósíthatósági tanulmány a beruházásokkal együtt 317 millió euró összköltséget számol erre az időszakra. Az 1994-ben született repüléstechnikai hallgató a kétmillió euró kezdőtőkét összeszedés révén szerezte meg; Boyan Slat optimista abban, hogy megtalálja a többit.
Elméletileg a projekt akár pénzügyi önállóvá is válhat, mert a műanyag hulladékot nyersanyagként lehet értékesíteni. Az üzem a Csendes-óceán északi részén összesen 70 000 tonna műanyagot halászhatott ki - számolja a megvalósíthatósági tanulmány. A 317 millió euró összköltség megtérülése érdekében minden tonnát 4529 euróért kellene eladni - a jelenlegi 2016-os világpiaci árak csak körülbelül 100 eurót hoznának tonnányi műanyaghulladékért. A nyereség belátható időn belül alig látható. A vállalkozónak ezért továbbra is gyűjtenie kell egy kis pénzt.
A megvalósíthatósági tanulmány szerint a jogi helyzet is minden, csak nem egyértelmű. Mivel a nyílt tenger nem tartozik egyetlen államhoz sem, ott egyetlen állam jogrendszere sem alkalmazható - hacsak nem hajózik ott egy államban bejegyzett hajó, amely lobogója alatt hajózik. Az ország törvényei és rendeletei érvényesek erre a hajóra. A szilárdan lehorgonyzott és nagyméretű építmény azonban aligha hajózik be, inkább mesterséges sziget. Ezt viszont a nyílt tengeren lehet felépíteni a nemzetközi gyakorlatnak megfelelően. Ezután a hajóknak meg kell kerülniük az ilyen konstrukciót, és el kell fogadniuk a jelentős kitérőt egy 100 kilométer hosszú sorompóval.
Eddig ez a jogi kérdés egyértelműnek tűnik. Az óceánokban azonban vannak olyan tárgyak is, amelyek másutt is kétségeket ébresztettek: hatalmas, akár 45 kilométer hosszú drifthálókkal, amelyekkel tintahalakat húztak ki a vízből 1990 előtt. Ezek a hálók erős hatással voltak az egész ökoszisztémára, mert válogatás nélkül kitisztították az életet a tengertől, amely nagyobb volt, mint a szembőség. Ezért az ENSZ határozattal betiltotta őket. Boyan Slat és munkatársai remélik, hogy az Egyesült Nemzetek Szervezete nem értelmezi ezt a döntést az óceán seprűjének precedenseként. Végül is nem szennyezők, hanem megszabadítanák a környezetet a műanyag hulladéktól.
A járulékos fogás veszélye?
Ezzel szemben az érintettek viszonylag részletesen foglalkoznak a "járulékos fogásokkal": azok a fajok, amelyek hálóba vagy horogra kerülnek, annak ellenére, hogy a halászok nem akarták elkapni őket. Mivel ez károsítja az ökoszisztémát, régóta kiterjedt szabályozás van érvényben a járulékos fogások minél alacsonyabb szinten tartása és a tévedésből kifogott fajok kezelésének meghatározása érdekében. Ezek a szabályok valójában nem vonatkoznak az "óceán tisztítására", mivel a megvalósíthatósági tanulmány szerint a műanyagot nem a tengerből, hanem halakból kell kifogni. A projekt mindenesetre egy sorompóval működik, amelyből egy kötény három méterre merül a vízbe. Az áramlatok valószínűleg áthaladnak a mikroszkopikus planktonon az alsó felső vízrétegekben. A nagyobb organizmusok pedig valószínűleg önmagukban is kibújhatnak - állítják a technológusok. Még akkor is, ha a sorompó összegyűjti az összes mosott planktonot, a Csendes-óceán északi részén évente csak tízmillió tonna plankton veszít. Boyan Slat megnyugtatja a potenciális kritikusokat, hogy a biomassza-termelés a világ összes óceánjáról csak hét másodpercet vesz igénybe az egész évben szakadt rés megszüntetésére.
Csak kétes siker
Mindenesetre a pénzügyi és ökológiai kockázatokat kétes siker ellensúlyozza. A 70 000 tonna műanyag célkitűzése hatalmasnak hangzik, és meghaladja a Csendes-óceán északi részén található teljes műanyagmennyiség 40% -át. És globális összehasonlításban az érték nem hangzik rosszul, mert állítólag 269 000 tonna műanyag van mozgásban minden tengeren - állítja Marcus Eriksen, a Los Angeles-i Five Gyre Intézet és munkatársai 2014 decemberében a "PLoS One" -ban. Ez azt jelentené, hogy az óceán tisztítása egy évtized alatt a meglévő műanyag több mint negyedét kihalászta volna az óceánból.
Ezek az alacsony adatok azért ellentmondásosak, mert Jenna Jambeck az athéni Georgi Egyetemről és munkatársai úgy számolnak, hogy valószínűleg 2010-ben több millió tonna műanyaghulladékot mostak az óceánokba. A kutatók a világ 192 országának minden olyan területét megvizsgálták, amelyek a legközelebbi parttól 50 km-re vannak. Ha az ott élők nem ártalmatlanítják a már nem szükséges műanyagokat, és például műanyag zacskókat vagy eldobható palackokat hagynak nyíltan heverni, akkor a szél könnyen elfújja őket, vagy az eső a legközelebbi víztestbe mossa. Egy idő után a műanyag a tengerbe kerül. És ez az áradás évről évre növekszik; csak Ázsiában 2025-re megduplázódhat az összeg
Tehát, ha Boyan Slat és munkatársai tíz év alatt 70 000 tonna műanyagot halásznak le a Csendes-óceán északi részéről, több száz millió euró összköltséggel, akkor ezernél körülbelül egy ezret fogtak el az óceánokba egyszerre mosott műanyagból. És ezzel a drágán vásárolt siker gyakorlatilag jelentéktelen. De hogyan alakul ki a számok eltérése? Martin Thiel, Marcus Eriksen és munkatársaik erős gyanúval rendelkeznek: A nagy flotsam nem tart sokáig sós vízben. A nap ultraibolya fénye miatt a műanyag törékenyebbé válik, és az állandó hullámok ezután egyre kisebb részecskékké aprítják a műanyagot. Hamarosan olyan kicsik lesznek, hogy sokukat csak mikroszkóp alatt lehet látni. "A gigantikus forgataghoz hasonlóan ezek a szemétforgatók is egyre jobban lebontják a műanyagot" - magyarázza Thiel.
Közbenső raktározási élelmiszerlánc?
Amikor a kutatók kiszámolták, hány ilyen kis részecskének kellett volna kialakulnia a mért nagyobb műanyag részekből, meglepődtek: "Hálóinkkal az óceánok legkisebb részecskéinek kevesebb mint egy százalékát halásztuk ki, amelyeknek e számítások szerint kellett volna kialakulniuk", csodálkozik Martin Thiel. A kutatók erre csak egy magyarázatot tudnak kitalálni: az élet a tengerben. Minél kisebbek a részecskék, annál könnyebben képesek felszívódni a vízi élőlények. Valójában a kutatók a halak emésztőrendszerében és sok más tengeri életben találják meg őket. Ezek a bizonyítékok egyértelmű jelzést adnak: A hiányzó műanyag nagy része eljuthat az élelmiszerláncba, vagyis planktonban, a halakban és az óceánokban található más állatokban található meg, ami viszont károsítja az egészségüket és a szaporodást. "Tele érzed magad műanyaggal a gyomrodban és éhen halsz" - foglalja össze Thiel az egyik paradox következményt.
És amikor Rossana Sussarellu, a CNRS francia kutatószervezet tengeri intézetének bretagne-i Plouzané-ból munkatársaival együtt kollégái hat mikrométer átmérőjű apró mikroplaszt részecskéket tettek tenyésztartályaik vizébe, a puhatestűek jelentős problémákkal szembesültek szaporodásukkal. Magjaik sokkal lassabban haladtak, kevesebb petét raktak le, amelyek szintén kisebbek voltak, és az utódok lassabban növekedtek - számoltak be a kutatók.
Thiel és Co ezért a Slatétól eltérő megközelítést tart sürgetőbbnek: "Először is hatékonyan kell csökkentenünk a műanyag hatalmas áradását - lehetőleg jóval azelőtt, hogy az a tengerhez érne." Peter Sherman és Erik van Sebille, a londoni Imperial College-ból is erre a következtetésre jutottak a "Környezetkutatási levelekben": Annak érdekében, hogy az ökoszisztémára gyakorolt hatás a lehető legkisebb legyen, sokkal hatékonyabb a műanyag hulladékot a tenger közelében, nem a nyílt tengeren eltávolítani Hogy kijusson a part a tengerből. Az ilyen cégek a legnagyobb sikert ígérik Kína és Indonézia előtt, mert ott virágzik a gazdaság és így a műanyaggyártás. Mindkét ország nemzetközileg elismerten a legnagyobb műanyaghulladék-termelő, és termékeik gyakran a tengerbe kerülnek. Az Európai Unió egésze csak a 18., az USA meglepő módon a 21. helyen következik.
Még több technikai megközelítés
Günther Bonin és az általa alapított One Earth - One Ocean szervezet itt szeretné elhelyezni műanyaghulladék-hálóit. A Boyan Slat-hoz hasonlóan Günther Bonin nem szakember, ha a tengertudományról vagy a műanyag hulladékról van szó, amikor 2009-ben az észak-amerikai csendes-óceáni partok közelében műanyag tengeren hajózott. "Amikor az utazás után megtudtam, hogy senki sem gondoskodik az óceánok szemétszállításáról, akkor egy kattintásom volt!" készült "- emlékeztet az informatikai cég tulajdonosa. Aztán kidolgozta a műanyag hulladék halászatának módját, és 2011-ben megalapította a One Earth - One Ocean-t. Slat nagyprojektjétől eltérően az elején kisebb intézkedésekre támaszkodik.
Bonin a legkisebb egységet "Seehamster" -nek nevezi. Egy prototípus már 2012-ben elvitte a műanyagot a belvizekből és a belvizekből, például a Balti-tengerből. Az egész egy kis katamarán, két négy méter hosszú hajótesttel, amely alig több, mint úszó henger. Között lóg egy keret egy hálóval, amelynek hálója egy centiméter. Az ilyen kialakítású tengeri hörcsögök kis villanymotorokkal hajtanak, de csónakokkal is vontathatók. A folyó torkolatánál is lehorgonyozhatják, és felszedhetik az ott lebegő műanyag hulladékot. 2015-ben a tengeri hörcsög harmadik generációja már úton volt.
Egy mérettel nagyobb a jelenleg épülő "manatee". "2017-ben és 2018-ban ez a munkahajó turnéra indul, és különböző vizeken tesztelik" - magyarázza Bonin. Csakúgy, mint a tengeri hörcsög, a manáté is katamarán. A két hajótest azonban tizenkét méter hosszú és tíz méterre van egymástól. A köztes térben két, 2,5 centiméteres szembőségű háló feszül, amelyek három vagy négy méter mélyen a vízbe merülnek. A manátának két hajtása van, amelyek a prototípusban hagyományosak lesznek, de később felhasználhatják a nap- és szélenergiát. Ez két csomóra gyorsítja a munkahajót, és így eléri a gyalogos sebességét. Ez az alacsony sebesség nem csak energiát takarít meg, hanem lehetőséget ad a vízben lévő nagyobb élőlények kikerülésére is, míg kisebb organizmusok átférnek a hálók hálóján.
Van egy kis ház a fedélzeten, amelyben egy tudós infravörös spektrométerrel vizsgálja a szemetet, és így meghatározhatja, hogy a manatee melyik műanyagot horgássza ki a vízből. Ha a koncepció bevált, a legénységet ki lehetne küszöbölni, és nemcsak egy lamantin, hanem nagyszámú manaté is automatikusan navigálhatna a parton és szemetet gyűjthetne. Günther Bonin például a Rio de Janeiro-öbölre gondol, ahonnan naponta mintegy 150 tonna műanyag sodródik a nyílt Atlanti-óceán felé. Mivel egy út során csak két vagy legfeljebb három tonna műanyagot tud kihalászni a vízből, az észrevehető hatás érdekében szüksége van néhány ilyen munkahajóra.
Ha a háló tele van, a manátus bójákat akaszt rá, továbbítja a helyzetet egy irányítóközpontnak, majd hagyja, hogy az egész a tengerbe sodródjon. Egy másik katamarán megy oda, amelyet Bonin jó okból "tengeri gazda" -nak nevez: "Behozza a betakarítást, és az istállóba viszi" - magyarázza. Ez az "istálló" nem a szárazföldön áll, hanem a vízen úszik, és "elefántfóka" -nak hívják - egy kettős hajótestű tartályhajó, amely manapság gyakori az ilyen hajóknál. Az összegyűjtött műanyag hulladékot a fedélzeten válogatják, majd több száz Celsius fokig melegítik. A tömeg cseppfolyósodik és így kénmentes fűtőolajzá alakítható, amelyet tartályokban tárolnak a fedélzeten. Az elefántfóka az így előállított üzemanyag 20-30 százalékát elégeti a saját vállalkozásához. A többit eladja az útvonalán áthaladó hajóknak, és a bevételeket felhasználja költségeinek egy részének finanszírozására. Ebből a folyamatból azonban a szén kokszolása marad, amelyet később szárazföldön kell elhelyezni.
Időközben Günther Bonin kiszámította, hogy két alkalmazott 200 tonna műanyag hulladékot gyűjthet össze a tengeri gazdálkodókkal egy nap alatt, és elhozhatja az elefántfókahoz. Mivel elmondása szerint ma már rengeteg műanyag hulladékot tud eladni 100 euróért, ez a gyűjtési kampány hosszú távon akár érdemes is lehet. Martin Thiel továbbra is ragaszkodik ahhoz, hogy hosszú távon feleslegessé váljon a gyűjtés: "Csak el kell dugulnunk a forrásokat, és meg kell akadályoznunk, hogy a műanyagok ellenőrizetlenül, végül pedig a tengerbe kerüljenek a környezetbe" - mondja a német tengerbiológus. Mindenekelőtt ez lényegesen olcsóbb lenne. Magának Boninnak már van ötlete erre: "Természetesen fizethetnénk egy kis összeget a délkelet-ázsiai embereknek minden kilogramm műanyag hulladékért, amelyet nekünk adnak, és ami nem kerül a környezetbe" - gondolkodik. Ez még olcsóbb és hatékonyabb lenne, mint bármilyen tengeri gyűjtési kampány.