Der Tribut des Stadtmülls für die Ozeane

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Große Mengen an schwimmendem Plastik werden in den wichtigsten ozeanischen Wirbeln beobachtet. Das Vorhandensein von Plastik wurde an den Küsten aller Kontinente festgestellt, wobei Zigarettenstummel der häufigste Abfall sind, der bei Säuberungsaktionen an der Küste gefunden wird. Wie wir inzwischen wissen, ist dies nur die Spitze des Eisbergs. Viele Makroplastikteile zerfallen in Mikroplastik und driften je nach Dichte über große Distanzen oder sinken ab.

In Europa leben heute 75 % der Bevölkerung in Städten und die Zunahme der Stadtbevölkerung stellt einen globalen Trend dar. Städte werden zu Zentren der Aktivität und Erholung; soziale Gewohnheiten ändern sich; die Bevölkerung nimmt öffentliche Räume in Beschlag. Der Abfall nimmt zu — und mit ihm die Unannehmlichkeiten (Vermüllung, Verschmutzung usw.). Abfälle, die der Sammlung entgehen, diffundieren in die Umwelt. Insbesondere die Städte werden als Hauptverursacher für das Problem des Eintrags von Zigarettenkippen in die Gewässer verantwortlich gemacht.

Es wurden verschiedene Studien durchgeführt, um die Mengen an Kunststoffen abzuschätzen, die weltweit in die Ozeane gelangen. Eine Studie von Boucher et al. schätzt, dass jährlich 3 % aller produzierten Kunststoffe in die Umwelt entweichen. Eine neuere Studie der Universität der Côte d'Azur untersucht das Auslaufen von Zigarettenstummeln und kommt auf eine durchschnittliche Freisetzungsrate von 6 % für die gesamte Welt. Diese Simulationen — globale Modelle — helfen dabei, das Problem einzugrenzen und die Ursachen zu identifizieren, um Abhilfemaßnahmen zu definieren und umzusetzen.

Im Allgemeinen besteht die Modellierung der Kunststoffleckage aus drei Hauptschritten: (i) Schätzung der Masse des Kunststoffs, der als Abfall landet, (ii) Quantifizierung des Anteils an fehlgeleitetem Abfall und (iii) Schätzung der Freisetzung aus dem Anteil an fehlgeleitetem Abfall. Die Modelle basieren auf einer Reihe von Standardannahmen, wie z. B. der Abfallmenge, dem Littering, der Freisetzungsrate usw. Eine große Herausforderung bei der Schätzung der genannten Raten wurde von allen Modellentwicklern genannt — grundsätzlich deshalb, weil diese Raten im Feld kaum gemessen werden und die entsprechenden Daten sehr begrenzt sind.

Während einer Fallstudie in der Stadt Genf hat Cortexia versucht, die Abfälle, die aus dem Stadtgebiet in die Umwelt gelangen, zu charakterisieren und vor Ort zu messen. Dies hilft, die gemessenen Ergebnisse mit den Annahmen der globalen Modelle zu vergleichen. Dieses Projekt vervollständigt die früheren Arbeiten des Unternehmens zu den Umweltauswirkungen der Stadtreinigung und den Lösungen zur Reduzierung der Zigarettenkippenvermüllung. Die Studie zielt auf die Beantwortung der Frage ab: Welcher und wie viel Littering wird aus den Städten freigesetzt?

Zigarettenstummel, kleine Plastikteile und Papiere sind die am häufigsten vermüllten Gegenstände in Städten. Cortexia geht davon aus, dass Straßenabfälle, die nicht von der Stadtreinigung erfasst werden, in das städtische Abwassersystem gelangen. Daher wurden sowohl die Mengen an Müll, die der mechanischen Reinigung entgehen, als auch die im Wasserabflusssystem gefundenen Mengen an Müll gemessen, um eine Freisetzungsrate zu berechnen. Anschließend wurde das Ergebnis mit den in Freisetzungsmodellen verwendeten Annahmen verglichen.

Wie effizient ist die mechanische Reinigung?

Straßenkehrmaschinen werden häufig eingesetzt, um die Straßen von Müll und Staub zu reinigen und das Wachstum von Unkraut zu verhindern. Bedeutet dies, dass die Straße nach der Reinigung frei von Müll ist?

Das Monitoring der städtischen Sauberkeit, zum Beispiel mit dem Clean City Index, bestätigt, dass das Sauberkeitsniveau nach der maschinellen Reinigung sehr hoch ist. Die Qualität der Sauberkeit nach der Arbeit der Maschinen ist unbestritten.

Eine genauere Beobachtung zeigt jedoch, dass dies bei Zigarettenkippen nicht der Fall ist, wenn der gesamte Abfall entfernt wird. Wir haben uns daran gewöhnt und sehen nicht mehr, dass die Zigarettenkippen in den Ritzen der Straße, zwischen Pflastersteinen und in Baumgittern zurückbleiben, selbst wenn eine Straßenkehrmaschine oder eine manuelle Reinigung eine Passage säubert.

Wir haben die «Reinigungseffizienz» der maschinellen Reinigung auf unserer Referenzstraße charakterisiert, die einen Standardbelag hat und dem Reinigungsprozess keine Schwierigkeiten bereitet. Wir haben die Anzahl der Abfälle auf der Straße und dem Gehweg gezählt, vor und nach der Reinigung. Wie bereits erwähnt, sind die einzigen verbleibenden Abfälle die Zigarettenstummel. Im Durchschnitt blieben in der untersuchten Straße nach der Vorbeifahrt der Kehrmaschine 16 % der Zigarettenkippen dauerhaft auf dem Boden liegen. Dieser Wert bestätigt die Annahme aus dem Modell von L. Pourchier — «15 % Zigarettenstummel bleiben in Ländern mit hohem Einkommen ohne Sammelmöglichkeit auf dem Boden liegen».

Die Menge des verstreuten Abfalls in städtischen Gebieten, die dem Auslaufen ausgesetzt ist, hängt von der Litteringsrate, der Effizienz und der Häufigkeit der Reinigung ab. Wie oben beschrieben bleibt die Straße direkt nach dem mechanischen Reinigungsprozess im saubersten Zustand (es bleiben noch 16 % Zigarettenstummel auf unserer Referenzstraße übrig), danach sammelt sich der Müll durch den Akt des Litterings bis zur nächsten Reinigung weiter an. Im Durchschnitt wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen eine Menge, die 58 % der gesamten in dieser Zeit gelitterten Abfälle entspricht, vorübergehend dem Austritt in die natürliche Umgebung ausgesetzt.

Egal wie effizient der Reinigungsprozess ist, es gibt immer einen Teil des gesamten vermüllten Abfalls, der vorübergehend dem Auslaufen ausgesetzt sein wird. Diese Tatsache unterstreicht die Bedeutung von Anti-Littering-Maßnahmen und die Reduzierung der Littering-Rate in einer Stadt.

Wie viel Müll gelangt in die natürliche Umgebung?

Wie in unseren früheren Clean City Lab Artikeln beschrieben, ist unsere Annahme, dass ein Teil des Abfalls, der sich permanent auf der Straße befindet, über das städtische Abwassersystem in die natürliche Umgebung entweicht. Um die Menge und die Zusammensetzung des Mülls, der über das Abwassersystem der Stadt entweicht, zu quantifizieren, hat Cortexia daher ein Maschensieb entwickelt, das am Eingang der Abflüsse angebracht wird. Diese Maschen wirken wie ein Filter, der den Müll auffängt, bevor er in das städtische Wassersammelsystem gelangt.

Verschiedene Parameter wie meteorologische Daten (Temperatur, Niederschlag, Wind), die für die Reinigung verwendete Wassermenge und die Position der Entwässerungsrinne (in ruhiger oder belebter Lage) wurden während des Experiments überwacht. Das Experiment fand in Genf in der gleichen Pilotstraße über eine Zeit von 7 Monaten statt.

Die «Ernte» über diesen Zeitraum zeigt, dass Zigarettenstummel und Verpackungsplastik die am häufigsten aus den Straßen ausgelaufenen Abfälle sind, mit einer Rate von 6,2 bzw. 1,8 Stück pro Kanaleinlauf pro Tag. Um eine Größenordnung anzugeben: Es gibt 90 Kanaleinläufe in dieser Straße und 20.000 in der gesamten Stadt. Wenn die Leckagerate repräsentativ für die gesamte Stadt wäre, würde das bedeuten, dass täglich 61.000 und jährlich ca. 22 Millionen Zigarettenstummel von Genfs Straßen über das städtische Abwassersystem in die Gewässer gelangen.

Zusätzlich zeigte die Studie eine starke Korrelation zwischen der Leckage und der Position der Straßenentwässerung. Mehr Zigarettenstummel wurden von den Filtern aufgefangen, die sich in der Nähe von Gewerbegebieten befanden. Allerdings konnte Cortexia keine klaren Korrelationen zwischen der Freisetzungsrate und anderen gemessenen Parametern ziehen. Eine detailliertere Studie muss durchgeführt werden, um den genauen Beitrag der einzelnen Parameter zur Freisetzungsrate von Zigarettenkippen zu untersuchen.

Die in der Literatur häufig zitierte Freisetzungsrate bezieht sich auf den Anteil des fehlgeleiteten Abfalls, der in den Ozean gelangt. Falsch entsorgter Abfall ist nach Jambeck et al. «das Material, das entweder weggeworfen oder unzureichend entsorgt wird. Unzureichend entsorgter Abfall wird nicht formell gehandhabt und umfasst die Entsorgung auf Müllhalden oder offenen, unkontrollierten Deponien, wo er nicht vollständig eingeschlossen ist.» In dieser Studie untersuchte Cortexia nur die Freisetzungsrate im Zusammenhang mit Littering. Es ist erwähnenswert, dass in einem entwickelten Land wie der Schweiz, in dem keine Siedlungsabfälle deponiert werden dürfen, die Wahrscheinlichkeit einer unsachgemäßen Entsorgung von Zigarettenstummeln so gering ist, dass wir die Menge der unsachgemäß entsorgten Zigarettenstummel als null betrachten.

Mit dem Wissen um die Anzahl der Zigarettenkippen, die permanent auf der Straße liegen bleiben (permanent weggeworfene Zigarettenkippen), sowie um die Anzahl der Zigarettenkippen, die in das Abwassersystem der Stadt gelangen (Leckage), wurde die Freisetzungsrate von Zigarettenkippen auf den Straßen berechnet. Das Ergebnis dieser Fallstudie in der Stadt Genf legt eine Freisetzungsrate von 2 % für Zigarettenkippen nahe.

Die erste und am häufigsten verwendete Freisetzungsrate für Kunststoffe ist die generische Rate von 25 % innerhalb von 50 km von der Küste, die von Jambeck et al. 2015 veröffentlicht wurde. Vor kurzem haben jedoch Boucher et al. eine Freisetzungsratenmatrix vorgeschlagen, die diese generische Rate für jedes Land entsprechend der Entfernung zur Küste und dem Abfluss aus dem Einzugsgebiet kalibriert. Unter Berücksichtigung der von Boucher et al. vorgeschlagenen Anpassungen beträgt die Kunststofffreisetzungsrate für die Schweiz 6 %. Außerdem schlägt Pourchier eine Freisetzungsrate von 5,5 % speziell für Zigarettenstummel und für ganz Europa vor. Im Vergleich zur Literatur zeigt die Fallstudie von Cortexia in Genf eine geringere Freisetzungsrate für Zigarettenstummel.

Hin zu nachhaltigeren und saubereren Städten

Die Simulationsmodelle sind sehr leistungsfähige Werkzeuge, um Anti-Littering-Kampagnen auf der ganzen Welt effizienter zu machen, indem sie auf die Hauptursachen und Hotspots abzielen. Eine brandneue Plattform mit dem Namen PLASTEAX bietet eine gute Datenbasis über das Management von Plastikmüll und eine großartige Möglichkeit, Plastikleckagen entlang einer Wertschöpfungskette zu modellieren. Unter vielen verschiedenen Arten von Plastik sind Zigarettenkippen der am häufigsten anzutreffende Abfall in küstennahen Gebieten, und L. Pourchier hat kürzlich ein globales Modell entwickelt, um den Eintrag von Zigarettenkippen in die Ozeane zu simulieren.

Im Rahmen des Genfer Clean City Labs haben wir einige Experimente durchgeführt, um zu bestätigen, ob die Städte, wie von den Modellen vorhergesagt, einen wichtigen Beitrag zur Plastikverschmutzung der Meeresumwelt leisten. Im Folgenden werden die Ergebnisse dieser Studie und die Schlussfolgerungen dargestellt:

• Durch die Ausstattung der Regenwasserkanäle mit Filtern haben wir in der Tat bestätigt, dass Straßenmüll in die natürlichen Wasserläufe getragen wird. Zigarettenstummel (fast 75 %) und Verpackungsplastik (25 %) sind der häufigste Abfall, der diesen Weg nimmt. 2 % der Zigarettenkippen, die auf den Straßen liegen, landen in der Stadtentwässerung.
• Eine saubere Stadt wird weniger Abfall in die natürliche Umgebung abgeben. Daher trägt die Sauberkeit einer Stadt nicht nur zum Wohlbefinden ihrer Bewohner bei, sondern auch zu ihrem ökologischen Fußabdruck. Dies unterstreicht die Bedeutung einer effektiven Stadtreinigung.
• Die Menge an Abfall, die in die Umwelt gelangt, hängt von der Menge an Abfall ab, die permanent auf der Straße vorhanden ist. Zwischen zwei Kehrungen hängt es vom Verhalten der Benutzer ab. Gemäß dem alten Sprichwort «Vorbeugen ist besser als heilen» sind Maßnahmen, die das Littering reduzieren, am effektivsten für eine nachhaltige Stadt.