Ako dostaneme plastové odpadky z oceánskeho spektra vedy
Plastový odpad: zametanie týždňov v oceáne
Kam len oko dovidí, okolo Pacifiku bola nadrozmerná klobása vyrobená z oranžovočervených plastových bobov. Gigantická vec by mala byť dlhá 100 kilometrov a zhromažďovať plastový odpad, ktorý sa unáša smerom k tejto bariére s oceánskymi prúdmi. Takýmto smetiarom by v dohľadnej dobe nemalo dôjsť miesto. Nakoniec sa hovorí, že v oceánoch pláva takmer 5 000 miliárd plastových častíc, od drobných tvorov, ktoré vidno iba pod mikroskopom, až po tenisky, gumené kačice a plastové vrecká. Okrem toho každý rok odteká do mora asi 4,8 až 12,7 milióna ton plastového odpadu so silnou tendenciou k jeho nárastu. Ako riedka odpadová polievka táto zmes pláva na hladine vody, otravuje mušle a iné organizmy, upcháva tráviace orgány morských korytnačiek a morských vtákov. Ak obrovská plastová klobása vyloví časť odpadu z vody, uhynie menej zvierat, a tak dúfa konateľ spoločnosti „The Ocean Cleanup“ Boyan Slat.
Plávajúca bariéra je ešte ďaleko. Boyan Slat a jeho zamestnanci zatiaľ vyskúšali iba akúsi miniatúrnu verziu plánovanej 100 kilometrov dlhej bariéry: v marci 2014 na Azorských ostrovoch a v septembri toho istého roku v prístave v Rotterdame plávalo po vode iba 40 metrov. Skladajú sa z textílie potiahnutej PVC a teda jedného z plastov, ktoré budú neskôr vytiahnuté z vody. Aby sa zariadenie neodklonilo, je ukotvené k morskému dnu. Na Azorských ostrovoch však bolo iba 25 metrov pod vodnou hladinou, a teda na dosah. V Tichomorí je naopak hĺbka vody niekoľko tisíc metrov. Ak tam chcú ukotviť svoju obrovskú klobásu z PVC, operátori prelomia novú technickú pôdu.
Ako testovacie objekty Boyan Slat a jeho tím prehodili cez palubnú loď plastovú bóju, plastovú fľašu a médium a malý kúsok plastu a pozorovali ich správanie. Ako tušili, prílivové prúdy pred ostrovmi poháňali štyri časti najprv smerom k bariére z PVC a neskôr po jej oblúku smerom do stredu. Presne takto by mal hotový systém fungovať aj neskôr: V Tichomorí obrovský vodný vír poháňa odpad okolo v kruhu - takzvaný tichomorský odpadkový vír. Aké veľké je postihnuté miesto je ťažké odhadnúť, pretože koncentrácia plastov zjavne klesá kontinuálne od stredu víru smerom von. V závislosti od obsahu plastov, pri ktorom stanovujú vonkajšiu hranicu víru odpadu, vedci narazia na oblasti medzi 700 000 až 15 miliónmi štvorcových kilometrov. Prvá hodnota zodpovedá asi dvojnásobku rozlohy Nemecka a druhá asi jeden a pol násobku rozlohy Európy.
Úspešné použitie vo veľkom meradle?
Len čo prúdy nahnali častice do hrádze a pozdĺž nej do stredu bariéry, mali by sa z dopravného pásu odtiahnuť z vody a uložiť do sila alebo do nákladnej lode a nakoniec zlikvidovať. Avšak ani pre tento bod sa plánovači zatiaľ nerozhodli pre metódu. Pri teste sa hadica z PVC, ktorá stúpa 70 centimetrov nad hladinu vody, pohybovala vlnami hore a dole bez toho, aby ju voda a teda plastové častice, ktoré v nej plávali, premývali. Preto sa odpad skutočne koncentruje za bariérou a odtiaľ by sa dal vyzdvihnúť. Ukáže to ďalší test so 100 metrov dlhou bariérou v Severnom mori pri holandskom pobreží v priebehu roku 2016.
Týmto sa zatiaľ vyčerpajú praktické skúsenosti z projektu. Zvyšok koncepcie tvorí 500-stranová štúdia uskutočniteľnosti, na ktorej pracovalo okolo 100 výskumných pracovníkov. V tomto bode sa však začína kritika. Niekoľko vedcov, ktorí sa rovnako ako Marcus Eriksen z inštitútu Five Gyre v Los Angeles, Martin Thiel z Universidad Catolica del Norte v Coquimbo v Čile či Reinhold Leinfelder zo Slobodnej univerzity v Berlíne zaoberajú znečistením mora už roky, nielenže o ňom majú pochybnosti. technická uskutočniteľnosť toho, čo Boyan Slat nazýva „najväčším vyčistením v histórii“. Vedci sú predovšetkým presvedčení, že boj proti plastovej povodni by sa nemal začať v mori, ale oveľa skôr.
Pretože samotná technológia má stále na rôznych miestach kamene úrazu. Ukotvenie plávajúcej bariéry je veľkou výzvou, pripúšťa organizácia v samotnej štúdii uskutočniteľnosti. Koniec koncov, Tichý oceán v cieľovej oblasti je hlboký medzi 1 800 a 4 800 metrov. S ukotvením v týchto hĺbkach nie sú prakticky žiadne skúsenosti; doteraz najhlbšie ukotvenie dosiahlo podľa Boyana Slata 2 400 metrov. Okrem toho by podľa jeho informácií bola dĺžka celej kotviacej konštrukcie o dva rády vyššia ako predchádzajúci držiteľ rekordov v týchto pobrežných štruktúrach. V skratke: Slat sa chce týmto zariadením vydať do úplne nových dimenzií.
Úsilie a prospech
Ostatné časti systému už boli vypočítané. Samotná plávajúca bariéra údajne stojí 97 miliónov eur. Ďalších 20 miliónov eur sa vynakladá na plošinu a jej vybavenie, vrátane drviča veľkých kusov plastu, dielne a 50-tonového žeriavu - všetko na tri desatinné miesta. Okrem týchto investícií existujú aj prevádzkové náklady. Platforma má zhromažďovať koncentrovaný plast pomocou udržateľnej slnečnej alebo veternej energie a ukladať ho do dočasného skladu. Odtiaľ plastový odpad každých šesť alebo sedem týždňov vyzdvihne loď a privezie na breh. Štúdia uskutočniteľnosti celkovo počíta za toto obdobie vrátane investícií celkové náklady vo výške 317 miliónov eur. Študent leteckého inžinierstva, ktorý sa narodil v roku 1994, získal crowdfundingom dva milióny eur počiatočného kapitálu; Boyan Slat je optimistický, že si nájde zvyšok.
Teoreticky by sa projekt mohol stať finančným samostatným podnikateľom, pretože plastový odpad by sa mohol predávať ako surovina. Štúdia uskutočniteľnosti počíta s tým, že závod by mohol vyloviť celkovo 70 000 ton plastu zo severného Pacifiku. Aby sa vrátili celkové náklady 317 miliónov eur, musela by sa každá tona predať za 4529 eur - súčasné ceny na svetovom trhu v roku 2016 by za tonu plastového odpadu priniesli iba okolo 100 eur. Zisky sú v dohľadnej budúcnosti ťažko viditeľné. Podnikateľ si teda bude musieť ešte nejaké peniaze vyzbierať.
Podľa štúdie uskutočniteľnosti nie je ani právny stav jasný, ale jasný. Pretože otvorené more nepatrí žiadnemu štátu, nevzťahuje sa na neho žiadny právny systém štátu - ibaže by sa tam plavila loď, ktorá je zaregistrovaná v danom štáte a pláva pod jeho vlajkou. Na tejto lodi platia zákony a predpisy tejto krajiny. Pevne zakotvená a veľká stavba by však ako loď mala len ťažko prejsť, skôr ide o umelý ostrov. To zase môže byť postavené na otvorenom mori v súlade s medzinárodnou praxou. Lode sa potom musia takejto konštrukcii vyhnúť a prijať významnú obchádzku so 100 kilometrov dlhou bariérou.
Zatiaľ sa zdá byť táto právna otázka jasná. V oceánoch však existujú aj artefakty, ktoré vyvolávajú pochybnosti inde: obrovské unášané siete dlhé až 45 kilometrov, ktoré sa pred rokom 1990 používali na vypúšťanie chobotníc z vody. Tieto siete mali silný vplyv na celý ekosystém, pretože bez rozdielu vyčistili všetok život od mora, ktoré bolo väčšie ako veľkosť ôk. Z tohto dôvodu ich OSN rezolúciou zakázala. Boyan Slat a jeho spolupracovníci dúfajú, že Organizácia Spojených národov nebude toto rozhodnutie interpretovať ako precedens pre svoju oceánsku metlu. Nakoniec by neboli znečisťovateľmi, ale zbavili by prostredie plastového odpadu.
Hrozba vedľajšieho úlovku?
Naproti tomu sa zúčastnené strany pomerne intenzívne zaoberajú „vedľajším úlovkom“: druhmi, ktoré končia v sieťach alebo na hákoch, hoci rybári ich nechceli vôbec chytiť. Pretože to poškodzuje ekosystém, už dávno platia rozsiahle nariadenia, ktoré udržujú vedľajší úlovok na čo najnižšej úrovni a stanovujú, ako postupovať pri druhoch, ktoré boli ulovené omylom. Tieto pravidlá sa v skutočnosti nevzťahujú na „čistenie oceánu“, pretože podľa štúdie uskutočniteľnosti sa plast nemá loviť z mora, ale skôr ako ryby. V každom prípade projekt funguje so zábranou, z ktorej tri metre do vody kvapká zástera. Je pravdepodobné, že prúdy budú tlačiť cez mikroskopický planktón v horných vodných vrstvách dole. A väčšie organizmy by sa pravdepodobne mohli samy vyhnúť, tvrdia technológovia. Avšak aj keby bariéra zhromažďovala všetok planktón, ktorý bol doň vmývaný, severný Pacifik by ročne stratil iba desať miliónov ton planktónu. Boyan Slat ubezpečuje potenciálnych kritikov, že výroba biomasy zo všetkých svetových oceánov bude trvať len sedem sekúnd, kým sa vyrovná táto medzera, ktorá sa pretrhla za celý rok.
Proste pochybný úspech
Finančným a ekologickým rizikám v každom prípade čelí pochybný úspech. Cieľ 70 000 ton plastov znie obrovsky a predstavuje viac ako 40 percent z celkového množstva plastov v severnom Pacifiku. A v globálnom porovnaní táto hodnota neznie zle, pretože podľa odhadov Marcusa Eriksena z Five Gyre Institute v Los Angeles a jeho kolegov z programu „PLoS One“ z decembra 2014 sa má vo všetkých moriach pohybovať 269 000 ton plastu. To by znamenalo, že čistenie oceánu by za desaťročie vylovilo z oceánu viac ako štvrtinu existujúceho plastu.
Tieto nízke čísla sú však kontroverzné, pretože Jenna Jambeck z Gruzínskej univerzity v Aténach a jej kolegovia vypočítavajú, že len v roku 2010 sa pravdepodobne do oceánov vymylo niekoľko miliónov ton plastového odpadu. Vedci skúmali všetky oblasti v 192 krajinách sveta, ktoré nie sú ďalej ako 50 kilometrov od najbližšieho pobrežia. Ak tamojší obyvatelia správne nezlikvidujú plasty, ktoré už nepotrebujete, a napríklad nechajú otvorené igelitové vrecká alebo jednorazové fľaše voľne otvorené, ľahko ich odfúkne vietor alebo ich dážď umyje do najbližšej vodnej plochy. Po chvíli plast končí v mori. A táto povodeň sa z roka na rok zvyšuje; iba v Ázii by sa mohla suma do roku 2025 zdvojnásobiť
Takže ak Boyan Slat a jeho kolegovia vylovia za desať rokov 70 000 ton plastu zo severného Pacifiku s celkovými nákladmi niekoľko stoviek miliónov eur, chytia asi jednu promile plastov, ktoré boli súčasne vyplavené do oceánov. A s tým je draho zakúpený úspech prakticky bezvýznamný. Ako však dôjde k nezrovnalosti v počtoch? Martin Thiel a Marcus Eriksen a ich kolegovia majú silné podozrenie: Veľký flotsam nevydrží dlho v slanej vode. Ultrafialové svetlo slnka spôsobuje, že plast je krehkejší a neustále vlny ho potom rozpadajú na menšie a menšie častice. Čoskoro budú také malé, že mnohé je možné vidieť iba pod mikroskopom. „Rovnako ako obrovské víry, aj tieto odpadkové víry rozkladajú plast čoraz viac,“ vysvetľuje Thiel.
Potravinový reťazec v medzisklade?
Keď vedci vypočítali, koľko takých malých častíc sa malo vytvoriť z nameraných väčších plastových častí, boli prekvapení: „Pomocou našich sietí sme vylovili menej ako jedno percento najmenších častíc z oceánov, ktoré sa podľa týchto výpočtov mali vytvoriť“, čuduje sa Martin Thiel. Vedcom môže napadnúť jediné vysvetlenie: život v mori. Čím menšie sú častice, tým ľahšie ich absorbujú vodné organizmy. Vedci ich v skutočnosti nachádzajú v zažívacích orgánoch rýb a v mnohých ďalších morských živočíchoch. Takéto dôkazy poskytujú jasnú indikáciu: Veľká časť chýbajúceho plastu by sa mohla dostať do potravinového reťazca, t. J. Nachádza sa v planktóne, rybách a iných zvieratách v oceánoch, čo následne poškodzuje ich zdravie a reprodukciu. „Cítiš sa plný s plastom v žalúdku a hladuješ,“ zhŕňa Thiel jeden z paradoxných dôsledkov.
A keď Rossana Sussarellu z morského inštitútu francúzskej výskumnej organizácie CNRS v Plouzané v Bretónsku a jej kolegovia vložili do vody svojich chovných nádrží drobné mikroplastové častice s priemerom šesť mikrometrov, mäkkýše narazili na značné problémy s ich reprodukciou. Ich semená boli oveľa pomalšie, znášali menej vajíčok, ktoré boli tiež menšie a potomstvo rástlo pomalšie, uvádzajú vedci.
Thiel a Co preto považujú za urgentnejší odlišný prístup ako Slat: „V prvom rade musíme účinne znížiť obrovskú záplavu plastov - a to najlepšie dlho predtým, ako sa dostane k moru.“ Peter Sherman a Erik van Sebille z Imperial College v Londýne k tomuto záveru dospievajú aj v „Environmental Research Letters“: Aby bol dopad na ekosystém čo najmenší, je oveľa efektívnejšie odstraňovať plastový odpad v blízkosti mora namiesto na otvorenom mori. Aby sme dostali pobrežie z mora. Takéto spoločnosti sľubujú najväčší úspech pred Čínou a Indonéziou, pretože tam rastie ekonomika a teda aj výroba plastov. Obe krajiny sú medzinárodne uznávané ako najväčší producenti plastového odpadu a ich výrobky často končia v mori. Európska únia ako celok nasleduje až na 18. mieste, USA prekvapivo na 21. mieste.
Ešte technickejšie prístupy
Günther Bonin a organizácia One Earth - One Ocean, ktorú založil, tu chcú umiestniť svoje siete na plastový odpad. Podobne ako Boyan Slat, ani Günther Bonin nie je profesionál, pokiaľ ide o morskú vedu alebo plastový odpad, keď v roku 2009 preplával morom plastov pri severoamerickom pobreží Tichého oceánu. „Keď som po ceste zistil, že sa nikto nestaral o odvoz odpadu v oceánoch, mal som‚ klik! ‘ vyrobené, “pripomína majiteľ spoločnosti v oblasti informačných technológií. Potom vypracoval spôsoby, ako vyloviť plastový odpad z vody, a v roku 2011 založil spoločnosť One Earth - One Ocean. Na rozdiel od Slatovho veľkého projektu sa na začiatku spolieha na menšie opatrenia.
Bonin nazýva najmenšiu jednotku „Seehamster“. Prototyp už v roku 2012 vzal plast z vnútrozemských vôd a vnútrozemských morí, ako je napríklad Baltské more. Celý je to malý katamarán s dvoma štvormetrovými trupmi, ktoré sú o niečo viac ako plávajúce valce. Medzi nimi je rám so sieťou so sieťkou jedného centimetra. Morské škrečky tohto dizajnu jazdia s malými elektrickými motormi, ale je možné ich ťahať aj za člny. Môžu byť tiež ukotvené pri ústí rieky a zachytiť tam plávajúci plastový odpad. V roku 2015 už bola na cestách tretia generácia morského škrečka.
O jednu veľkosť väčší je „manatee“, ktorý sa v súčasnosti buduje. „V rokoch 2017 a 2018 sa táto pracovná loď vydá na turné a bude testovaná v rôznych vodách,“ vysvetľuje Bonin. Rovnako ako morský škrečok je kapustňák katamarán. Dva trupy sú však dlhé dvanásť metrov a vzdialené desať metrov. V medzipriestore sú natiahnuté dve siete s veľkosťou ôk 2,5 centimetra, ktoré sa ponoria tri až štyri metre hlboko do vody. Manatee má dva pohony, ktoré budú v prototype konvenčné, neskôr by však mohli využívať slnečnú a veternú energiu. Toto zrýchli pracovný čln na dva uzly a dosiahne tak rýchlosť chodca. Táto nízka rýchlosť nielenže šetrí energiu, ale dáva aj väčším tvorom vo vode šancu vyhnúť sa, zatiaľ čo menšie organizmy sa zmestia sieťou sietí.
Na palube je malý domček, v ktorom vedec pomocou infračerveného spektrometra skúma odpadky a určuje, aký druh plastu manatee z vody vyloví. Ak sa tento koncept osvedčí, mohla by sa vylúčiť posádka, nielen jeden kapustňák, ale veľké množstvo kapustňákov by mohlo automaticky navigovať po pobreží a zbierať pri tom odpadky. Günther Bonin myslí napríklad na záliv Rio de Janeiro, z ktorého každý deň unáša okolo 150 ton plastu smerom k otvorenému Atlantiku. Pretože dokáže na jednom výlete vyloviť z vody iba dve alebo najviac tri tony plastu, potrebujete niektoré z týchto pracovných člnov na viditeľný efekt.
Ak je sieť plná, kapustňák na ňu zavesí bóje, prenesie polohu do riadiaceho centra a potom nechá celú vec unášať sa v mori. Ide tam ďalší katamarán, ktorý Bonin z dobrého dôvodu nazýva „morský farmár“: „Prináša úrodu a odvezie ju do stodoly,“ vysvetľuje. Táto „stodola“ nie je na súši, ale pláva na vode a hovorí sa jej „slonia pečať“ - tanker s dvojitým trupom, ktorý je dnes pre takéto lode bežný. Zhromaždený plastový odpad sa triedi na palube a potom sa zahreje na niekoľko sto stupňov Celzia. Hmota skvapalňuje a môže sa tak premeniť na vykurovací olej bez obsahu síry, ktorý je uložený v nádržiach na palube. Slonia pečať spaľuje 20 až 30 percent takto vyrobeného paliva pre vlastné podnikanie. Zvyšok predá lodiam, ktoré prekročia jeho trasu a výťažok z neho použije na financovanie časti svojich nákladov. Z tohto procesu však zostane koksovateľné uhlie, ktoré sa musí neskôr zneškodniť na zemi.
Günther Bonin medzitým vypočítal, že dvaja zamestnanci môžu za jeden deň vyzbierať u morských farmárov 200 ton plastového odpadu a doviesť ho k slonovej pečati. Keďže hovorí, že už dnes dokáže predať tonu plastového odpadu za 100 eur, mohla by sa táto zberová kampaň z dlhodobého hľadiska dokonca vyplatiť. Martin Thiel naďalej trvá na tom, aby sa zber stal z dlhodobého hľadiska nadbytočným: „Musíme len upchať zdroje a zabrániť nekontrolovanému úniku plastov do životného prostredia a nakoniec do mora,“ hovorí nemecký morský biológ. To by bolo predovšetkým výrazne lacnejšie. Samotný Bonin už má na to nápad: „Mohli by sme samozrejme zaplatiť ľuďom v juhovýchodnej Ázii malú sumu za každý kilogram plastového odpadu, ktorý nám dajú a ktorý neskončí v životnom prostredí,“ zamýšľa sa. To by bolo ešte lacnejšie a efektívnejšie ako akákoľvek zbierka na mori.