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31 July 2014 / Lesezeit: 8 minuten

Meeressäuberung

Maritime Müllabfuhr

So soll die schwimmenden Barriere von The Ocean Clean Up einmal aussehen

Titelbild: Ocean Clean Up

Titelbild: Ocean Clean Up

In den Weltmeeren schwimmen Unmengen von Abfällen. Allerorten testen Tüftler Ideen, um die Ozeane zu säubern. Und sind auf der Suche nach Geldgebern

Viele tausend Freiwillige mühen sich jedes Jahr weltweit am „International Coastal Cleanup Day“, Küstenabschnitte von angeschwemmtem Müll zu befreien. Im Jahresreport 2013 der Initiative werden akribisch die gefundenen Mengen und Objekte vermerkt. Unter den Top Ten finden sich Zigarettenkippen, Lebensmittelverpackungen und Plastikflaschen.

Der Trend zu Plastikverpackung hält an, weltweit. Denn Kunststoff ist strapazierfähig, hat wenig Gewicht und schützt Lebensmittel vor dem schnellen Verderben. Allein in Deutschland stieg die im vergangenen Jahr produzierte Menge an Kunstoffverpackungen im Vergleich zum Vorjahr um rund 2,4 Prozent auf 4,3 Millionen Tonnen, meldet die Industrievereinigung Kunststoffverpackungen.

Gerade aber weil Kunststoff so unzerstörbar ist, verursacht er auch große Probleme. Achtlos weggeworfen, verschmutzt Plastik die Umwelt und gefährdet Mensch und Tiere. Nicht nur an den Meeresküsten, sondern auch im Meer selbst. Mit dem Dokumentarfilm „Plastic Planet “ von Regisseur Werner Boote wurde der Great Pacific Garbage Patch einem breiten Publikum bekannt. In diesem Wirbel im Nordpazifik treibt ein Feld aus Müll soweit das Auge reicht. Aktivist David de Rothschild überquerte vor vier Jahren mit der „Plastiki“, einem Katamaran gefertigt aus recycelten Plastikflaschen, den Südpazifik, um dem Phänomen Aufmerksamkeit zu verschaffen. Das hat geklappt – doch der Müll schwimmt immer noch tonnenweise in den Weltmeeren.

Dagegen will Boyan Slat nun etwas unternehmen. Bereits vor zwei Jahren stellte der damals 17-Jährige seine Idee zur Reinigung der Weltmeere bei einer TedX-Konferenz im niederländischen Delft vor. Diese Konferenzen laufen unter dem Motto „Ideas worth spreading“ – und so geschah es: Das Video von Slats Rede wurde im Internet ein riesiger Erfolg – mit dem natürlich gleichzeitig jede Menge Kritiker und Skeptiker auf den Plan gerufen wurden. Dem jungen Umweltschützer gelang es jedoch, ein rund hundertköpfiges Team aus Wissenschaftlern sowie Vertretern von Unternehmen und Umweltorganisationen zusammenzubringen, um seine Idee einer Machbarkeitsprüfung zu unterziehen. Das Fazit des über 500 Seiten umfassenden Papiers: Das kann funktionieren!

Schwimmende Barriere

Slats Idee klingt simpel: „Warum zum Müll fahren, wenn der Müll zu uns kommen kann?“, fragte sich der Niederländer. Er konzipierte eine schwimmende Barriere, die den Plastikmüll passiv auffangen kann, während sich das Wasser durch sie hindurchbewegt. Das System nutzt die natürliche Zirkulationsperiode des Ozeans. Zwei je etwa 50 Kilometer lange Barrierearme werden in einem Winkel von circa 30 Grad miteinander verknüpft. Auf diese Weise wird ein Volumen von rund 10.000 Kubikmetern abgedeckt. Diese V- beziehungsweise U-förmige Konfiguration wird entgegen der Strömungsrichtung positioniert, sodass sich die Altkunststoffe langsam, aber sicher dort konzentrieren, wo die beiden Arme aufeinanderstoßen. Bojen sollen verhindern, dass die Barriere zu sinken beginnt; gleichzeitig soll die Barriere mit Faserkabeln am Meeresboden in einer Tiefe von bis zu 4.000 Metern befestigt werden, damit sie an ihrem Platz bleibt. Die Befestigung soll so ausgelegt sein, dass das Konstrukt Wellenbewegungen selbst bei starken Stürmen mitgehen kann. Vergleichbare Befestigungsmethoden würden bereits in der Offshore-Industrie verwendet, schreiben die Wissenschaftler in der Studie.

Kein unerwünschter Beifang

Den unteren Teil der Barriere nennen die Ingenieure den „Rock“: ein flexibles Laken aus verschiedenen Schichten Polyethylen und Neopren, das die Plastikteile erfassen soll. Weil der Rock aus undurchlässigem Material hergestellt werde, sei es wahrscheinlich, dass er auch Partikel erwischen könne, die kleiner als fünf Millimeter sind. Laut Analyse schwimmt der meiste Kunststoffabfall in den ersten drei Metern unter der Wasseroberfläche. Deswegen reicht der Rock nicht tiefer als diese drei Meter ins Wasser. Ein Beifang von Fischen oder Meeressäugern, wie er bei Netzen oft der Fall ist, soll so verhindert werden. Auch Plankton werde nicht gefährdet. Dort, wo sich die beiden Arme des Ocean Clean Up treffen, ist eine Plattform geplant, von der aus die konzentrierten Kunststoffe von der Wasseroberfläche entnommen werden: per Schaufeln, Pumpen oder Förderanlage. Innerhalb der Plattform wird der Kunststoff entwässert und das Abwasser durch selbstreinigende Filter gesäubert. Das Wasser mit den Mikropartikeln wird noch einmal zentrifugiertn dann in einem separaten Tank gelagert,  die größeren Teile mit konventioneller Technologie geshreddert beziehungsweise verpresst.

Geplant ist auch, die Plattform mit erneuerbaren Energie zu speisen, sodass sie autonom und unbemannt arbeiten kann. Alle anderthalb Monate könne dann ein Schiff die Altkunststoffe von der Plattform abholen. Das Projekt wird wohl dort starten, wo sich ein besonders hohes Aufkommen an Müll konzentriert: im Nordpazifischen Wirbel an den Koordinaten 30 Grad Nord, 138 Grad West. Innerhalb von zehn Jahren könne auf diese Weise knapp die Hälfte des umherschwimmenden Plastiks eingefangen werden, so die Aussage der Machbarkeitsstudie. Kostenpunkt: 317 Millionen Euro. Das Entfernen von einem Kilogramm Altkunststoff berechnet Ocean Clean Up mit rund 4,50 Euro.

Fachleute streiten über die Menge

Wie groß die tatsächliche Menge der im Meer schwimmenden Kunststoffe ist, darüber ist sich die Fachwelt uneins. Bisherige Hochrechnungen gehen von mehreren Millionen Tonnen Kunststoffen aus, die in den Ozeanen treiben. Ein von Andrés Cózar von der spanischen Universität in Cadiz zusammen mit einem internationalen Team von Wissenschaftlern verfasster Artikel im Fachblatt „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) kommt allerdings zu dem Ergebnis, dass die tatsächliche Menge an schwimmenden Tüten, Getränkeverpackungen oder Nylonnetzen deutlich kleiner sein könnte. Die Forscher haben fünf Probefahrten unternommen sowie Daten mehrerer Studien ausgewertet. Demnach könnten ebenso gut nur zwischen 7.000 und 35.000 Tonnen Kunststoffteile im Meer schwimmen.

Positiv ist diese Nachricht jedoch nicht. In den 1970er-Jahren seien jährlich ungefähr 45.000 Tonnen Kunststoffe in die Ozeane gelangt, kalkulieren die Forscher – und seither hat sich die jährliche Produktion vervielfacht. Wo diese riesige Menge abgeblieben ist, bleibt offen. Die Forscher stellen dazu verschiedene Thesen auf.

Ein Teil könnte sich an den Küsten abgelagert haben. Die Wissenschaft beschäftigt sich neuerdings mit so genanntem „Plastiglomerat“, einer von Geologen als neue Art von Gestein bezeichneten Masse. Sie entsteht, wenn Kunststoff in Strandfeuern schmilzt oder entsprechendes Treibgut mit abgekühlter, aber noch ausreichend heißer Lava in Kontakt kommt. Eine andere Möglichkeit des Plastikschwund ist „Biofouling“. So wird der Prozess genannt, wenn Tiere Plastik für ihre Behausung nutzen oder Teilchen in Riffe einarbeitet werden. Die allermeisten Altkunststoffe, so vermuten die Wissenschaftler, dürften jedoch in den Verdauungsorganen von Meerestieren und Seevögeln zu finden sein, wodurch die Tiere oft qualvoll verhungern. Jedes Plastikteil, das im Meer schwimmt, ist also eines zu viel.

Tests im Atlantik

An Slats gigantischem Projekt wird regelmäßig Kritik laut; es erfasse das komplexe Problem nicht adäquat, heißt es und auch ob es grundsätzlich funktionieren könne, wird angezweifelt. Slats selbst sieht seine Idee mit einer Computersimulation bestätigt; der Proof of Concept wurde mit einer 40 Meter langen Pilot-Barriere im Atlantik erbracht.

Auch was nach der Sammlung mit dem Altkunststoff geschehen soll, wurde im Rahmen der Machbarkeitsstudie überlegt. Forscher der Universidade de Caxias do Sul in Brasilien haben dazu Proben des aus dem Meer gefischten Plastikmülls mithilfe von Infrarotspektroskopie (FTIR) analysiert und kamen zu dem Schluss, dass die Qualität des Kunststoffs erstaunlich gut ist. Der Kunststoff sei durchaus zu recyceln beziehungsweise zu pyrolysieren. Mit dem Erlös könnte auch ein Teil der Kosten des Projekts refinanziert werden. Nun soll sich das Ocean-Clean-Up- Projekt in den kommenden drei bis vier Jahren im Großversuch beweisen. Zur Finanzierung hat das Team rund um Boyan Slat eine Crowdfunding-Kampagne gestartet, um innerhalb von hundert Tagen zwei Millionen US-Dollar zu sammeln. Über die Hälfte ist bereits erreicht.

Schiffsbasierte Lösungen

Auch anderswo arbeitet man an Ansätzen, wie der Plastikmüll aus den Weltmeeren entfernt werden könnte. Günther Bonin, Gründer der Initiative One Earth – One Ocean und leidenschaftlicher Skipper, konnte irgendwann die Müllmengen in den blauen Weiten nicht mehr ertragen und hatte das Gefühl, etwas unternehmen zu müssen. Gemeinsam mit einem Bekannten entwickelte er den „Seehamster“, einen Katamaran von vier mal drei Metern. Dieser kann nicht nur Plastik einsammeln, sondern hat im Test auf bayerischen Badeseen bewiesen, dass er auch Entenkot und Algen aus Gewässern entfernen kann. Inzwischen ist das Vehikel TÜV geprüft.

Aufbauend auf diesen Erfahrungen plant Bonin nun eine ganze Schiffsflotte. Derzeit arbeitet das Team an einem Prototyp der „Seekuh“. Die Seekuh ist modular aufgebaut aus zwei Katamaranen, sodass sie leicht per Container an besonders dringliche Einsatzorte verschiffbar ist. Mit zwei nebeneinanderliegenden Netzen reinigt das Gefährt bis zu fünf Meter Wassertiefe. Derzeit werden die Pläne der „Seekuh“ vom Germanischen Lloyd zertifiziert. Für den Winter ist der Bau geplant und im kommenden Jahr soll sie dann in Schleswig-Holstein entlang der Kieler Förde bis Fehmarn ihre Praxistauglichkeit unter Beweis stellen. „Damit will unser Verein zeigen, dass es möglich ist“, sagt Bonin. „Es werden auch ein Forscher und ein Taucher mit an Bord sein, sowie Infrarotspektrometer und Feinsiebe, sodass direkt vor Ort die Wasserbelastung analysiert werden kann“, führt er weiter aus.

Für den Bau des Prototyps setzt die bayerische Initiative auf Spenden und Sponsoren. In der Serienreife sollen die Seekühe dann deutlich größer werden und – angetrieben von Wind und Solarenergie – selbstständig das Plastik aus dem Wasser fischen. Da die Seekühe sich recht langsam durch die Ozeane bewegten, bestünde kaum die Gefahr, dass Tiere eingefangen würden, so Bonin. Die gefüllten Netze legt die Seekuh mit Angabe der Geodaten auf dem Wasser ab. Die Sichtbarkeit und der Auftrieb der Netze werden zusätzlich durch angehängte Bojen gewährleistet. Sogenannte Farmerschiffe sammeln diese ein und bringen sie zum „See-Elefanten“, einem doppelwandigen Tanker, der auf hoher See den Altkunststoff in leichtes, schwefelfreies Heizöl umwandeln soll. Bonin hat bereits eine kommerzielle Firma gegründet, die später die Flotte bauen, Aufträge zur Gewässerreinigung akquirieren und die Säuberungen abwickeln soll.

Die Autoren der Machbarkeitsstudie des Ocean-Clean-Up-Projekts sehen in einem solchen Konzept einen Nachteil in der begrenzten Kapazität, die solche Boote und auch das Mutterschiff hätten. Zudem müssten sie sehr lange Strecken zurücklegen, denn die verschmutzen Areale sind in aller Regel sehr groß. Ähnliche Probleme hätten Lösungen mit Schiffen, an deren Unterseite Netze oder Behälter befestigt werden, um den Müll einzufangen. Ein Vorteil des Dronenkonzepts: Sollte ein Defekt auf dem Boot auftreten, könne dieser verhältnismäßig leicht repariert werden. Zudem könne man die Boote dorthin schicken, wo die Verschmutzung besonders extrem sei.

Recycling on bord

Diesen Gedanken hatte auch Dirk Lindenau, ehemaliger Geschäftsführer der insolventen Lindenau-Werft. Doch sein Projekt fokussiert nicht darauf, den Abfall aus dem Meer zu holen. Ziel ist es, die Quelle des Müllstroms auszutrocknen. „Ich habe sehr sorgfältig recherchiert, wo der Müll in unseren Meeren überhaupt herkommt: 80 Prozent stammen von Land. Denn 70 Prozent der Weltbevölkerung leben an Küsten. Doch 60 Prozent der Länder dieser Erde können sich eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, so wie wir sie in Deutschland über die letzten Jahrzehnte entwickelt haben, überhaupt nicht leisten“, sagt Lindenau. Gleichzeitig werden Rohstoffe knapp und die Massenware Abfall wird immer mehr zur wertvollen Ressource. „Von Schiffen verstehe ich etwas, daher weiß ich: Kein Transportmittel kann umschlagsfähiger und wirtschaftlicher betrieben werden. Warum also nicht Abfallverwertung und Schiffe zusammenbringen?“, meint der ehemalige Werftleiter. Mit einem Team von rund 30 deutschen Spezialisten hat Lindenau ein Recyclingschiff entwickelt und projektiert, mit dessen Hilfe es für Inselstaaten und Küstenstädte oder große Städte an Flüssen möglich werden soll, ihren Müll fachgerecht zu entsorgen.

Die Realität sieht bislang anders aus. Die ehemalige Lagune Thilafushi etwa, ein Teil der Malediven-Inselgruppe, wurde zur Deponie umfunktioniert. Durch tägliche Anlieferungen von Bauschutt, Industrieabfällen, aber auch Sondermüll weitet sich die künstliche Halde immer weiter aus. Die zunehmende Entsorgung oder Verbrennung von Batterien und Elektronikschrott verschärft die Umweltprobleme weiter.

Lindenaus schwimmende Müllabfuhr soll hier Abhilfe schaffen: Die Schiffe sollen den an Land gesammelten Abfall annehmen, der dann an Bord sortiert und behandelt wird – entsprechend einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlage an Land. So viel wie möglich soll stofflich, der Rest anders verwertet werden. Die organischen Abfälle etwa werden einem Fermentierungsprozess unterzogen, bei dem Methan entsteht, das in Gasmotoren in elektrische Energie umgewandelt wird. Auch die entstehende Abwärme kann weiterverwendet und der Kompost in der Landwirtschaft eingesetzt werden.

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat eine Machbarkeitsstudie gefördert, die das Konzept für die beiden Modellregionen Kapverdische Inseln und die Malediven untersucht. Ihr Fazit: Die Recyclingschiffe könnten nicht nur ökologische Probleme lösen, sondern auch zahlreiche Arbeitsplätze in den betreffenden Regionen schaffen. Um Kosten zu sparen, sollen bereits existierende Containerschiffe zu Recyclingschiffen umgebaut werden. Wie die finale Technik aus dem endgültigen Finanzierungskonzept genau aussehe, sei gerade im Prozess, so Lindenau. „Ich bin sehr optimistisch, dass wir mit der Technologie, die uns hier in Deutschland bereits zur Verfügung steht, ein Konzept entwickeln, das sich wirtschaftlich komplett trägt, sodass wir als Anbieter genauso profitieren wie auch die Inseln.“ Auf der Umweltmesse IFAT im Mai habe er regen Zuspruch für das Projekt erhalten. „Ich gehe davon aus, dass wir etwa ab September mit der wirklich praktischen Umsetzung zum Beispiel für das Konzept für die Kapverden beginnen werden“, meint Lindenau. Etwa 1.000 Arbeitsplätze entstünden durch das Projekt. Läuft alles glatt, könnte in drei Jahren das Recyclingschiff Realität sein.

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Originelles Upcycling

Wie sich Meeresabfälle besonders originell verwerten lassen, macht das Start-up Bureo  in Chile vor. Die drei jungen Unternehmer – begeisterten Surfer und Skater – nutzen so genannte Geisternetze als Rohstoff. In diesen, im Meer herumtreibenden Kunststoffnetzen, verenden viele Meerestiere qualvoll. Allein in den Jahren 2011 und 2012 hat der World Wide Fund For Nature (WWF) 27 Tonnen Geisternetze aus polnischen und litauischen Ostseegewässern geborgen. Fast ein Zehntel des weltweiten Meeresmülls besteht nach Angaben der Naturschutzorganisation aus solchen herrenlosen Netzen.

Um an ihren Rohstoff zu kommen, haben die drei Gründer das Programm „Net Positiva“ initiiert, über das Fischer alte Netze kostenfrei abgeben können. Von dort werden die Netze in LKWs, die sonst leer fahren würden, zu einer Recyclingfabrik in Santiago de Chile gebracht. Dort entstehen aus den Geisternetzen stylische Skateboards: in Form eines Fisches mit Schuppenoptik.