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Mikroplastik – Vom Wunderwuzzi zum Problemfall

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Plastik hat die Welt in den vergangenen Jahrzehnten nachhaltig und in vielfältiger Weise verändert. Der multitalentierte Werkstoff bietet zahlreiche Vorteile, hat aber auch eine Schattenseite: In seiner kleinsten Form könnte er Mensch und Umwelt schaden. Egal, ob Luft, Wasser oder Nahrung: Mikroplastik ist inzwischen scheinbar überall und lange haltbar. Gefunden werden die winzigen Kunststoff-Partikel im Gehirn, auf Berggipfeln und am Grund des Ozeans.

Dabei ist das Thema erstaunlich jung: Der heute weit verbreitete Begriff „Mikroplastik“ wurde erst 2004 in Folge einer im Fachmagazin „Science“ erschienenen Studie von Richard Thompson, dem Leiter der International Marine Litter Research Unit an der Universität von Plymouth (Großbritannien), geprägt. Lange Zeit war das Phänomen kaum greifbar. Inzwischen zeigen Schätzungen, dass bis zum Jahr 2040 jährlich rund 40 Megatonnen an Mikroplastik in die Umwelt gelangen dürften. Tausende einschlägige wissenschaftliche Studien zeichnen das Bild, dass die Kunststoff-Partikel mittlerweile selbst in den entferntesten Winkeln der Erde zu finden sind. Zudem wurden sie in mehr als 1.300 Wasser- und Landtierarten nachgewiesen. Die Teilchen werden auch von Pflanzen aufgenommen.

Blut-Hirn-Schranke überwunden

Nicht zuletzt erkennt die Forschung immer klarer, dass Mikroplastik längst in menschlichem Gewebe angekommen ist. So zeigen mehrere Erhebungen, wie sich Plastikteilchen unter anderem im Gehirn und anderen Organen anreichern. Die gesundheitlichen Auswirkungen sind noch weitgehend offen – allerdings gibt es zunehmende Hinweise auf negative Effekte, heißt es in einem im Jahr 2024 veröffentlichten Perspektivenartikel in „Science“ anlässlich des 20-Jahr-Jubiläums der ersten Studie zu Mikroplastik.

Die beteiligten Wissenschafterinnen und Wissenschafter appellierten schon damals für ein globales Plastikabkommen, das mehr oder weniger den gesamten Zyklus, den ein Produkt durchläuft, umfasst. Vergessen werden dürfe nicht, dass die Plastikverschmutzung vollständig durch menschliches Handeln verursacht wird. Anlässlich neuer Verhandlungen für ein UNO-Abkommen zur Reduzierung von Plastikmüll hat sich APA-Science umgehört, welche Erkenntnisse aktuelle Forschungsergebnisse liefern und welche Konsequenzen sich daraus ergeben.

Auf einen Blick

Mikroplastik, das vor allem durch Alterungsprozesse, Verwitterung, oder mechanischen Abrieb entsteht, kann über Nahrung, Luft und zum Teil über die Haut in den menschlichen Körper gelangen. Auch Tiere und Pflanzen nehmen die kleinen Partikel auf. Was dann passiert, ist weitgehend unklar. Zwar gibt es starke Hinweise auf Effekte, ein kausaler Zusammenhang mit bestimmten Krankheiten ist aktuell aber nicht nachweisbar.

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Credit: APA (AFP)
Extra: UNO-Plastikabkommen

Das UNO-Plastikabkommen ist vorerst gescheitert. Von einem Scherbenhaufen wollte in Genf zwar niemand sprechen, aber was die Diplomaten aus gut 180 Ländern in gut zehn Tagen Abschlussverhandlungen zustande gebracht haben, ist dürftig. Es soll aber weitergehen. Der Verhandlungsleiter, Luis Vayas Valdivieso aus Ecuador, vertagte die Sitzung mit der Zusage, die Gespräche zu einem unbestimmten späteren Zeitpunkt wieder aufzunehmen.

 

Auf der einen Seite stehen mehr als 100 Länder mit besonders ehrgeizigen Zielen (High Ambition Coalition), die eine Beschränkung der Produktion auf ein nachhaltiges Niveau fordern. Dazu gehören die EU und Dutzende Länder in Südamerika, Afrika und Asien. Auf der anderen Seite sind vor allem die Länder, die den Rohstoff für das Plastik haben: Öl. Darunter sind Saudi-Arabien, der Iran und Russland. Sie nennen sich Gruppe der Gleichgesinnten (Like-Minded Group). Diese Länder möchten sich weitgehend auf ein besseres Abfallmanagement beschränken.

Aufnahme in den Körper

Mikroplastik, das vor allem durch Alterungsprozesse, Verwitterung, mechanischen Abrieb oder das Waschen synthetischer Textilien entsteht, kann über Nahrung, Luft und zum Teil auch über die Haut vom Menschen aufgenommen werden. Was dann passiert, ist noch weitgehend unklar. Ob jeder tatsächlich jede Woche bis zu fünf Gramm – plakativ das Gewicht einer Kreditkarte – dieser Mini-Partikel isst, wie seit Jahren getrommelt, gilt als umstritten. Da beispielsweise Wasser, Seetiere und auch Salz vergleichsweise viel Mikroplastik enthalten, ist man den Teilchen jedenfalls täglich ausgesetzt. Als Mikroplastik gelten Partikel zwischen 1 Mikrometer (0,001 Millimeter) und 5 Millimetern. Nanoplastikpartikel sind kleiner.

Nahrung schlägt bei der Aufnahme laut Expertinnen und Experten die Inhalation, auch weil es bei der Lunge eine starke Größenselektivität gibt, so Eleonore Fröhlich von der Medizinischen Universität Graz kürzlich bei einem Press Briefing des deutschen Science Media Center (SMC). Was mehr als fünf Mikrometer hat, werde ausgefiltert. Die Aufnahme durch die Haut, eine im Gegensatz zum Verdauungstrakt erstaunlich gute Barriere, sei eher vernachlässigbar.

Kein kausaler Zusammenhang

Zu dem, was im Körper passiert, ist die Studienlage bisher dürftig, auch wenn es aus Zellkultur- und Tierversuchen Hinweise darauf gibt, dass die Plastikteilchen unter anderem Entzündungen, Immunstörungen, einen veränderten Stoffwechsel und Krebs fördern könnten. „Es lässt sich aber derzeit noch kein kausaler Zusammenhang herstellen“, sagt Lukas Kenner von der Medizinischen Universität (MedUni) Wien im Gespräch mit APA-Science (siehe „Auswirkungen von Mikroplastik auf Gesundheit noch wenig erforscht“).

Es gebe sehr viele Nachweise von Effekten, etwa Entzündungsreaktionen, „aber keine wirklich dringend alarmierenden, kausalen Zusammenhänge, dass man sagen kann, Mikroplastik löst dieses oder jenes Krankheitsbild aus“, meint auch Helene Walch vom Umweltbundesamt. Die Auswirkungen von Mikroplastik, sowohl in der Umwelt als auch bezüglich der menschlichen Gesundheit, seien noch zu wenig erforscht. Hier gebe es Nachholbedarf, auch weil die Partikel viele Chemikalien enthalten – „und einige davon sind nachweislich schädlich für die menschliche Gesundheit, aber auch für Organismen in der Umwelt“.

„Es ist definitiv genügend Basis da, um zu sagen, dass Mikroplastik ein potenzielles Risiko ist.“ Helene Walch vom Umweltbundesamt
Partikel umgeben sich mit Vielerlei

Dazu komme, dass sich auf den Oberflächen von Mikroplastikpartikeln auch Schadstoffe, die schon in der Umwelt vorhanden sind, anreichern können und teilweise pathogene Keime darauf wachsen, die dann möglicherweise mit den Partikeln in die Organismen gelangen. Letztendlich sei „definitiv genügend Basis da, um zu sagen, Mikroplastik ist ein potenzielles Risiko. Die Evidenzlage, dass negative Effekte für Menschen, Umwelt und Organismen entstehen, verdichtet sich zunehmend“, erläutert die Umweltwissenschafterin.

 

Wenn man Mäusen Plastikpartikel oral verabreicht, sind sie innerhalb von Stunden praktisch in allen Organen, so Kenner. Bei den Erkenntnissen im Hinblick auf den Menschen herrsche aber noch Nachholbedarf. Sehr wohl würden sich Ablagerungen in Geweben messen lassen. Es gebe unter anderem Daten zu Lunge, Leber, Dickdarm und auch dem Gehirn. Wo genau diese Partikel sind, sei aber aufgrund technischer Einschränkungen unklar. „Sitzen die in einer Nervenzelle oder einer Entzündungszelle? Das ist ein relevanter Punkt“, streicht der Pathologe hervor.

Credit: APA (Hochmuth)

Analytik bereitet noch Probleme

Auf bestehende Hürden bei der Analytik weist auch Walch hin. „Die Methoden stecken teilweise noch in den Kinderschuhen. Es ist schwierig, sehr kleine Partikel überhaupt nachweisen zu können, vor allem in komplexen Proben. Man sucht dann zum Beispiel im Boden ein Partikelchen unter tausenden von Partikeln“, so die Expertin. Aktuell gebe es noch technologische Schwierigkeiten, Teilchen, die kleiner als ein Mikrometer sind, im Gewebe wirklich verlässlich zu messen und bestimmten Zelltypen zuzuordnen, betont auch Kenner.

Erst kürzlich hat ein Team der Medizinischen Universität Wien um Studienleiterin Karin Schelch erstmals nachgewiesen, dass Mikro- und Nanoplastik bösartige Veränderungen in Lungenzellen auslösen können, die mit der Entstehung von Krebs in Verbindung stehen. Anhand des weit verbreiteten Kunststoffs Polystyrol, der unter anderem in Alltagsgegenständen wie Lebensmittelverpackungen vorkommt, wurde gezeigt, dass gesunde Lungenzellen besonders kleine Partikel davon deutlich stärker aufnehmen als bereits bösartige Krebszellen.

„Wir haben gar nicht wenig Plastik im Blut. Und dadurch kann es überall hin, auch ins Hirn." Lukas Kenner von der MedUni Wien

Es gibt auch Hinweise darauf, dass die Menge an winzigen Kunststoffteilchen im Körper des Menschen zunimmt. So hat ein Forscherteam kürzlich in Leber- und Gehirnproben Verstorbener aus dem Jahr 2024 deutlich mehr winzige Plastikteilchen gefunden als in Proben aus dem Jahr 2016. Studien würden jedenfalls zeigen, dass „wir gar nicht wenig Plastik im Blut haben. Und dadurch kann es auch überall hin“, sagt Kenner, „auch ins Hirn, weil es sich mit Molekülen, zum Beispiel Cholesterinmolekülen, bedecken kann, die es ermöglichen, über die Blut-Hirn-Schranke zu gelangen.“

Hauptquellen für Mikroplastik

Zur Hauptquelle für Mikroplastik gibt es nur Schätzungen und Hochrechnungen. Zum Teil wird Reifenabrieb als wichtigste Quelle genannt, der übrigens laut heimischen Forschenden auch die Eisbildung in den Wolken und somit das Klima beeinflussen kann. Laut Zahlen, die im Auftrag der EU-Kommission erhoben wurden, stehen inzwischen Farben, Lacke und Anstriche an erster Stelle. Auch der Abrieb von Textilien, Verpackungen sowie die Verluste von Kunststoffpellets gelten als massive Verschmutzer.

Credit: APA (AFP)
Extra: Neue EU-Regeln zu Pellets

Mit neuen Vorschriften soll in der EU künftig weniger Plastikgranulat in die Umwelt gelangen. Unternehmen, die mit sogenannten Kunststoffpellets umgehen, müssen bestimmte Vorsichtsmaßnahmen ergreifen. Damit werde die Handhabung der Pellets in allen Phasen der Lieferkette verbessert, an Land und auf See.

 

Kunststoffpellets sind das Rohmaterial für die Herstellung von Plastikprodukten. Beispielsweise beim Transport können die Stückchen verschüttet werden und so in die Umwelt gelangen. Diese Verluste sind den Angaben zufolge die drittgrößte Quelle für die unbeabsichtigte Freisetzung von Mikroplastik in der EU. Parlament und Rat müssen die Regeln nun noch formal annehmen, bevor sie in Kraft treten können.

„Es wird in zehn Jahren eine Verdopplung und bis 2050 eine Verdreifachung der Plastikproduktion erwartet. Da gibt es bisher kein Bremsen.“ Thilo Hofmann von der Universität Wien

Für Nachschub scheint gesorgt: „Es wird in zehn Jahren eine Verdopplung und bis 2050 eine Verdreifachung der Plastikproduktion erwartet. Da gibt es bisher kein Bremsen“, so der Umweltgeowissenschafter Thilo Hofmann von der Universität Wien gegenüber APA-Science (siehe „Gibt Gummi – Reifen und Schuhe sorgen für Mikroplastik“). Bereits jetzt sei dieser Bereich laut einer Studie aus Berkeley für rund 3,5 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich – Tendenz deutlich steigend.

Im Gegensatz zur Vermüllung der Landschaft mit Plastik sei Mikroplastik quasi unsichtbar, weshalb das Problem lange Zeit nicht wahrgenommen wurde, streicht Walch hervor. Studien würden aber zeigen, dass es inzwischen ein großes Bewusstsein in der Gesellschaft gebe und die Wahrnehmung bei den Menschen zunehme. Es werde stärker nachgefragt, wie man den Kontakt mit Mikroplastik vermindern könnte.

Wie kann man Kontakt reduzieren?

„Grundsätzlich macht es natürlich Sinn, dass man einfach das Plastik in seinem Lebensumfeld reduziert, wenn man seine Exposition reduzieren will“, erklärt die Expertin (siehe „Wie vermeiden?“). Ein Ansatz im Wohnbereich sei, synthetische Wohntextilien und Kleidung durch natürliche Materialien zu ersetzen. In der Küche wiederum könnten so manche Utensilien gegen ein Pendant aus Metall oder Holz getauscht werden.

In diese Kerbe schlägt auch die Initiative „bündnis mikroplastikfrei“. Sie empfiehlt Mehrweg- statt Einweglösungen sowie die Vermeidung von Verpackungen, wo das möglich ist. Außerdem wird eine Einschränkung von nicht abbaubaren Kunststoffprodukten in der Land- und Forstwirtschaft sowie im Gartenbau gefordert. Synthetische Fasern in Textilien sollen durch biologisch abbaubare Alternativen substituiert werden und Reifenhersteller an einer Reduktion des Abriebs arbeiten.

Credit: APA (Gindl)

Ökosysteme zunehmend belastet

Neben den gesundheitlichen Auswirkungen auf den Menschen wirft auch die weitgehend unbekannte Langzeitwirkung von Plastikmüll auf Flora und Fauna viele Fragen auf. Die Gesamtmenge an Mikroplastik in der Umwelt könnte sich bis zum Jahr 2060 jedenfalls vervielfachen. Dieses Szenario gelte sogar für den Fall einer aktiven Bekämpfung des weltweiten Missmanagements in der Abfallwirtschaft, berichten französische Forscher. Laut einer Studie könnte erst 2045 der Höchststand jener Plastikmenge erreicht sein, die jährlich ins Meer gelangt. Die Konzentration von Mikroplastik dürfte demnach deutlich zunehmen – vor allem, weil sich die größeren Kunststoffe ja mit der Zeit zersetzen und immer kleiner werden.

Dass die Masse von Nanopartikeln vermutlich sogar größer ist als die von sichtbaren Kunststoffen und Mikroplastik zusammengenommen, zeigt die Erhebung einer Forschergruppe vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig. Das kann den Angaben zufolge bei verschiedenen im Wasser lebenden Tieren das Wachstum hemmen, zu Änderungen bei der Fortpflanzung, physiologischen Stressreaktionen und Störungen des Immunsystems führen. Plastik im Meer führt laut Erhebungen zudem vermutlich zu einer niedrigeren Fotosyntheserate bei Algen.

Credit: Boku
Vom Gletscher bis hin zur Donau

Die Forschung konzentriere sich diesbezüglich bisher zumeist auf marine Ökosysteme, wobei ja die Flusssysteme die meisten Plastikabfälle zum Ozean transportieren, betonen die Verantwortlichen des von der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) geförderten Projekts AlPlast. Es zielt darauf ab, erstmals das Vorkommen von Kunststoffen in den österreichischen Alpen zu quantifizieren – „von den Gletschern am Gipfel über steile Gebirgsrinnen bis hin zur Donau“. Aktuell beleuchten zahlreiche weitere heimische Forschungsprojekte die Auswirkungen auf Fauna, Flora und den Menschen (siehe „Über Böden und Flüsse“ sowie „Von Luft und Nahrung ins Blut“).

Aktionsplan Mikroplastik

Hierzulande ist im Jahr 2021 unter Federführung des Umweltministeriums der „Aktionsplan Mikroplastik 2022-2025“ erstellt worden. Ziel war die Eindämmung der Mikroplastikverschmutzung. Der Plan umfasst fünf Felder: die Stärkung der Datenlage, Forschung und Innovation; die effektive Umsetzung und Weiterentwicklung der Regulierung; Bewusstseinsbildung; freiwillige Maßnahmen und den Beitrag zur globalen Nachhaltigkeit.

In dem Rahmen wurden 25 weiterführende Maßnahmen ausgearbeitet, die bis spätestens 2025 von verschiedenen Akteuren auf nationaler, europäischer und globaler Ebene umgesetzt werden sollten. Bei einer Veranstaltung zur Zwischenbilanz im Juni 2024 wurde bereits eine Auswahl von Beispielen präsentiert. Im Hinblick auf das nahende Ende der Laufzeit ist im Auftrag des Landwirtschaftsministeriums kürzlich der Umsetzungsstand der Maßnahmen abgefragt worden, was eine finale Evaluierung erlauben soll. Diese ist laut Ministerium Ende 2025 zu erwarten. Es sei jedenfalls bereits eine Vielzahl der Maßnahmen umgesetzt worden oder befinde sich in Umsetzung.

Expertinnen und Experten

Lukas Kenner von der MedUni Wien; Credit: MedUni Wien/feelimage

Helene Walch vom Umweltbundesamt; Credit: B. Gröger

Thilo Hofmann von der Uni Wien; Credit: Nora Gau

Zahlen

Plastik ist mit einer Jahresproduktion von rund 414 Millionen Tonnen im Jahr 2023 ein wichtiges und häufig verwendetes Material – Tendenz steigend. Recycling spielt mit rund 9 Prozent noch keine große Rolle, zeigen die vorläufigen Zahlen des Verbands der Kunststofferzeuger „Plastics Europe“. Mehr als 90 Prozent werden aus fossilen Brennstoffen – hauptsächlich Öl und Gas – erzeugt. Auf Europa entfielen rund 54 Megatonnen bei einer Recyclingquote von etwa 19 Prozent.

Entgeltliche Information

Die Gestaltung eines Themenschwerpunktes erfolgt gemeinsam mit den APA-Science-Partnern: https://science.apa.at/partner/. Es handelt es sich um entgeltliche Informationen im Sinne des Medientransparenzgesetzes (MedKF-TG). Die redaktionelle Letztverantwortung liegt bei APA-Science.

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