Cum scoatem gunoiul de plastic din spectrul oceanic al științei
Deșeuri de plastic: săptămâni cuprinzătoare în ocean
Din câte se vede, un cârnați supradimensionat din bob de plastic roșu portocaliu în jurul Pacificului. Lucrul gigantic ar trebui să aibă o lungime de 100 de kilometri și să colecteze deșeurile de plastic care se îndreaptă spre această barieră cu curenții oceanici. Astfel de colectoare de gunoi nu ar trebui să rămână fără muncă în curând. La urma urmei, se spune că aproape 5.000 de miliarde de particule de plastic înoată în oceane, de la creaturi minuscule care pot fi văzute doar la microscop până la adidași, rațe de cauciuc și pungi de plastic. În plus, în jur de 4,8 până la 12,7 milioane de tone de deșeuri din plastic se îndreaptă în mare în fiecare an, cu o puternică tendință de creștere. Ca o supă subțire de gunoi, acest amestec plutește la suprafața apei, otrăvește midiile și alte organisme, înfundă organele digestive ale broaștelor țestoase și ale păsărilor marine. În cazul în care cârnații uriași din plastic pescuiește o parte din deșeurile din apă, vor muri mai puține animale, speră directorul general al companiei „The Ocean Cleanup” Boyan Slat.
Bariera plutitoare este încă departe. În orice caz, Boyan Slat și angajații săi au testat doar un fel de versiune în miniatură a barierei planificate de 100 de kilometri: în martie 2014 în Azore și în septembrie același an în portul Rotterdam, doar 40 de metri pluteau pe apă. Acestea constau dintr-o țesătură acoperită cu PVC și astfel unul dintre materialele plastice care vor fi scoase ulterior din apă. Pentru ca dispozitivul să nu se îndepărteze, este ancorat pe fundul mării. Cu toate acestea, în Azore se afla la doar 25 de metri sub nivelul apei și, prin urmare, la îndemână. În Pacific, pe de altă parte, adâncimea apei este de câteva mii de metri. Dacă doresc să-și ancoreze cârnații uriași din PVC acolo, operatorii deschid noi baze tehnice.
Ca obiecte de testare, Boyan Slat și echipa sa au aruncat o geamandură de plastic, o sticlă de plastic și o bucată de plastic medie și mică peste bordul unei bărci de escortă și au observat comportamentul lor. După cum bănuiseră, curenții de maree din fața insulelor au condus cele patru părți mai întâi către bariera din PVC și mai târziu de-a lungul curbei sale spre centrul său. Exact așa se presupune că sistemul finit ar trebui să funcționeze mai târziu: în Pacific, un imens vortex de apă conduce deșeurile în jurul unui cerc - așa-numitul vortex de gunoi Pacific. Cât de mare este zona afectată este dificil de estimat, deoarece concentrația de plastic scade în mod evident continuu de la centrul vortexului spre exterior. În funcție de conținutul de plastic la care stabilesc limita exterioară a vârtejului de gunoi, cercetătorii întâlnesc zone cuprinse între 700.000 și 15 milioane de kilometri pătrați. Prima valoare corespunde cu aproximativ de două ori suprafața Germaniei și a doua cu o dată și jumătate cu aria Europei.
Utilizarea cu succes pe scară largă?
De îndată ce curenții au condus particulele în baraj și de-a lungul acestuia până în centrul barierei, acestea ar trebui scoase din apă acolo cu o bandă transportoare și depozitate într-un siloz sau într-o navă de marfă și în final aruncate. Cu toate acestea, nici planificatorii nu au decis încă o metodă pentru acest punct. În test, furtunul din PVC, care se ridică la 70 de centimetri deasupra suprafeței apei, sa deplasat în sus și în jos cu valurile fără a fi spălat de apă și, astfel, de particulele de plastic care plutesc în ea. În consecință, gunoiul este de fapt concentrat în spatele barierei și ar putea fi ridicat de acolo. Acest lucru va fi demonstrat de un alt test cu o barieră lungă de 100 de metri în Marea Nordului în largul coastei olandeze în cursul anului 2016.
Deocamdată, acest lucru va epuiza experiența practică a proiectului. Restul conceptului constă într-un studiu de fezabilitate de 500 de pagini la care au lucrat aproximativ 100 de cercetători. În acest moment, însă, începe critica. O serie de oameni de știință care, precum Marcus Eriksen de la Five Gyre Institute din Los Angeles, Martin Thiel de la Universidad Catolica del Norte din Coquimbo, Chile și Reinhold Leinfelder de la Universitatea Liberă din Berlin se confruntă cu poluarea în mare de ani de zile, nu numai că au îndoieli cu privire la aceasta fezabilitatea tehnică a ceea ce Boyan Slat numește „cea mai mare operație de curățare din istorie”. Mai presus de toate, cercetătorii sunt convinși că lupta împotriva inundațiilor de plastic nu ar trebui să înceapă în mare, ci mult mai devreme.
Pentru că tehnologia însăși are încă obstacole în diferite locuri. Ancorarea barierei plutitoare este o provocare majoră, recunoaște organizația chiar în studiul de fezabilitate. La urma urmei, Pacificul are o adâncime cuprinsă între 1.800 și 4.800 de metri în zona țintă. Practic nu există experiență cu ancorarea la aceste adâncimi; până acum, cel mai adânc ancoraj a ajuns la 2.400 de metri, conform Boyan Slat. În plus, lungimea întregii structuri de ancorare ar fi cu două ordine de mărime mai mare decât titularul record anterior al acestor structuri offshore. Pe scurt: Slat vrea să avanseze în dimensiuni complet noi cu acest dispozitiv.
Efort și beneficii
Celelalte părți ale sistemului au fost deja calculate. Doar bariera plutitoare costă 97 de milioane de euro. Alte 20 de milioane de euro au fost cheltuite pe platformă și echipamentele sale, inclusiv o tocătoare pentru bucăți mari de plastic, un atelier și o macara de 50 de tone - toate specificate la trei zecimale. Pe lângă aceste investiții, există costuri de funcționare. Platforma ar trebui să colecteze plasticul concentrat folosind energie solară sau eoliană durabilă și să-l depună într-o unitate de depozitare provizorie. De acolo, deșeurile de plastic sunt preluate de o navă la fiecare șase sau șapte săptămâni și aduse la țărm. În general, studiul de fezabilitate calculează costurile totale de 317 milioane de euro pentru această perioadă, inclusiv investițiile. Studentul în inginerie aerospațială, care s-a născut în 1994, a strâns cele două milioane de euro din capitalul inițial prin crowdfunding; Boyan Slat este optimist că va găsi restul.
În teorie, proiectul ar putea deveni chiar un autocuritor financiar, deoarece deșeurile de plastic ar putea fi vândute ca materie primă. Studiul de fezabilitate calculează că instalația ar putea pescui în total 70.000 de tone de plastic din Pacificul de Nord. Pentru a recupera costurile totale de 317 milioane de euro, fiecare tonă ar trebui vândută cu 4529 de euro - prețurile actuale de pe piața mondială din 2016 ar aduce doar aproximativ 100 de euro pentru o tonă de deșeuri de plastic. Profiturile sunt greu de văzut în viitorul previzibil. Prin urmare, antreprenorul va trebui să colecteze în continuare niște bani.
Situația juridică este, de asemenea, orice, dar clară, conform studiului de fezabilitate. Deoarece marea liberă nu aparține niciunui stat, nu se aplică niciun sistem juridic al unui stat - cu excepția cazului în care există o navă în curs care este înregistrată într-un stat și care arborează pavilionul acestuia. Legile și reglementările acestei țări se aplică pe această navă. O construcție ferm ancorată și mare, cu toate acestea, ar trebui să treacă cu greu ca o navă, mai degrabă este o insulă artificială. Acest lucru, la rândul său, poate fi construit în largul mării, în conformitate cu practica internațională. Navele trebuie apoi să se sustragă unei astfel de construcții și să accepte un ocol semnificativ cu o barieră lungă de 100 de kilometri.
Până în prezent această întrebare juridică pare clară. Cu toate acestea, în oceane există și artefacte care au ridicat îndoieli în altă parte: plase uriașe în derivă de până la 45 de kilometri lungime care au fost folosite pentru a scoate calmarii din apă înainte de 1990. Aceste plase au avut un impact puternic asupra întregului ecosistem, deoarece au eliminat fără discriminare toată viața de pe mare, care era mai mare decât dimensiunea ochiurilor. Din acest motiv, Organizația Națiunilor Unite le-a interzis prin rezoluție. Boyan Slat și colegii săi speră că Națiunile Unite nu vor interpreta această decizie ca un precedent pentru mătura sa oceanică. La urma urmei, nu ar fi poluatori, ci ar scăpa mediul de deșeuri de plastic.
Amenințarea capturilor accidentale?
În schimb, cei implicați se ocupă relativ pe larg de „capturi accidentale”: specii care ajung în plase sau pe cârlige, deși pescarii nu au vrut deloc să le prindă. Deoarece acest lucru dăunează ecosistemului, au existat de mult timp reglementări extinse pentru a menține capturile accidentale cât mai scăzute posibil și pentru a defini cum să se ocupe de speciile care au fost capturate din greșeală. Aceste reguli nu se aplică de fapt „curățării oceanelor”, deoarece nu peștii, ci plasticul ar trebui pescuit în afara mării, conform studiului de fezabilitate. În orice caz, proiectul funcționează cu o barieră din care un șorț scufundă trei metri în apă. Este posibil ca curenții să împingă planctonul microscopic în straturile superioare de apă de dedesubt. Și organismele mai mari ar putea probabil să se sustragă singure, susțin tehnologii. Chiar dacă bariera ar ridica tot planctonul care a fost spălat, Pacificul de Nord ar pierde anual doar zece milioane de tone de plancton. Boyan Slat îi asigură pe potențialii critici că producția de biomasă din toate oceanele lumii împreună va dura doar șapte secunde pentru a reduce acest decalaj care fusese rupt într-un an întreg.
Doar un succes dubios
În orice caz, riscurile financiare și ecologice sunt contracarate de un succes dubios. Obiectivul a 70.000 de tone de plastic pare uriaș și reprezintă mai mult de 40% din cantitatea totală de plastic din Pacificul de Nord. Și într-o comparație globală, valoarea nu sună rău, deoarece 269.000 de tone de plastic ar trebui să fie în mișcare în toate mările, potrivit Marcus Eriksen de la Five Gyre Institute din Los Angeles și colegii săi calculat în „PLoS One” în decembrie 2014. Asta ar însemna că curățarea oceanului ar fi pescuit mai mult de un sfert din plasticul existent din ocean într-un deceniu.
Aceste cifre scăzute sunt totuși controversate, deoarece Jenna Jambeck de la Universitatea din Georgia din Atena și colegii ei calculează că câteva milioane de tone de deșeuri de plastic ar fi fost probabil spălate în oceane doar în 2010. Cercetătorii au analizat toate zonele din 192 de țări din întreaga lume care se află la cel mult 50 de kilometri de cea mai apropiată coastă. Dacă oamenii de acolo nu elimină în mod corespunzător materialele plastice care nu mai sunt necesare și, de exemplu, lasă pungile de plastic sau sticlele de unică folosință întinse în jur, acestea sunt ușor suflate de vânt sau spălate în cel mai apropiat corp de apă de ploaie. După un timp, plasticul ajunge în mare. Și această inundație crește de la an la an; numai în Asia, suma s-ar putea dubla până în 2025
Deci, dacă Boyan Slat și colegii săi pescuiesc 70.000 de tone de plastic din Pacificul de Nord în zece ani cu un cost total de câteva sute de milioane de euro, vor fi prins în jur de una la mie din plasticul care a fost spălat în oceane în același timp. Și cu aceasta succesul scump cumpărat se reduce practic la nesemnificativitate. Dar cum apare discrepanța dintre numere? Martin Thiel și Marcus Eriksen și colegii lor au suspiciuni puternice: flotul mare nu durează mult în apă sărată. Lumina ultravioletă de la soare face plasticul mai fragil, iar undele constante apoi sfărâmă plasticul în particule din ce în ce mai mici. În curând vor fi atât de mici încât mulți nu pot fi văzuți decât la microscop. „La fel ca o vâlvă gigantică, aceste vârtejuri de gunoi sparg din ce în ce mai mult plasticul”, explică Thiel.
Lanț alimentar de stocare intermediară?
Când cercetătorii au calculat câte astfel de particule mici ar fi trebuit să se formeze din părțile de plastic mai mari măsurate, au fost surprinși: „Cu plasele noastre, am pescuit mai puțin de un procent din cele mai mici particule din oceane care ar fi trebuit să se formeze conform acestor calcule”., se întreabă Martin Thiel. Cercetătorii nu se pot gândi decât la o explicație pentru aceasta: viața în mare. Cu cât particulele sunt mai mici, cu atât este mai ușor pentru organismele acvatice să le absoarbă. De fapt, cercetătorii le găsesc în organele digestive ale peștilor și în multe alte vieți marine. O astfel de dovadă oferă o indicație clară: o mare parte din materialul plastic lipsă ar putea intra în lanțul alimentar, adică se găsește în plancton, la pești și la alte animale din oceane, ceea ce, la rândul său, le dăunează sănătății și reproducerii. „Te simți plin de plastic în stomac și mor de foame”, rezumă Thiel una dintre consecințele paradoxale.
Și când Rossana Sussarellu de la institutul marin al organizației franceze de cercetare CNRS din Plouzané din Bretania și colegii săi au pus mici particule microplastice cu un diametru de șase micrometri în apa rezervoarelor lor de reproducere, moluștele au întâmpinat probleme considerabile cu reproducerea lor. Semințele lor au fost mult mai lente, au depus mai puține ouă, care erau și mai mici, iar descendenții au crescut mai încet, raportează cercetătorii.
Prin urmare, Thiel și Co consideră că o abordare diferită față de cea a lui Slat este mai urgentă: „În primul rând, trebuie să reducem efectiv inundația enormă de plastic - și, de preferință, cu mult înainte ca aceasta să ajungă la mare”. Peter Sherman și Erik van Sebille de la Imperial College din Londra ajung, de asemenea, la această concluzie în „Environmental Research Letters”: Pentru a menține impactul asupra ecosistemului cât mai scăzut posibil, este mult mai eficient să îndepărtați deșeurile de plastic în loc să le faceți în largul mării, lângă Pentru a scoate coasta din mare. Astfel de companii promit cel mai mare succes înainte de China și Indonezia, deoarece economia și astfel producția de plastic sunt în plină expansiune acolo. Ambele țări sunt recunoscute la nivel internațional ca fiind cei mai mari producători de deșeuri din plastic, iar produsele lor ajung adesea în mare. Uniunea Europeană în ansamblu urmează doar pe locul 18, SUA surprinzător pe locul 21.
Abordări și mai tehnice
Günther Bonin și organizația One Earth - One Ocean pe care a fondat-o doresc să își desfășoare plasele pentru deșeurile de plastic aici. La fel ca Boyan Slat, Günther Bonin nu este un profesionist când vine vorba de știința marină sau de deșeurile de plastic când a navigat printr-o mare de materiale plastice în largul coastei nord-americane a Pacificului în 2009. „Când am aflat după călătorie că nimeni nu se ocupă de colectarea gunoiului în oceane, am făcut un„ clic! ” făcut ", își amintește proprietarul unei companii de tehnologie a informației. Apoi a descoperit modalități de a pescui deșeurile de plastic din apă și a fondat One Earth - One Ocean în 2011. Spre deosebire de proiectul major al lui Slat, el se bazează pe măsuri mai mici la început.
Bonin numește cea mai mică unitate „Seehamster”. Un prototip a luat deja plastic din apele interioare și din mările interioare, cum ar fi Marea Baltică, în 2012. Întregul lucru este un mic catamaran cu două corpuri de patru metri lungime care sunt puțin mai mult decât cilindri plutitori. Între acestea există un cadru cu o plasă cu o plasă de un centimetru. Hamsterii de mare de acest design acționează cu motoare electrice mici, dar pot fi și tractați de bărci. De asemenea, pot fi ancorate la gura râului și pot ridica deșeurile de plastic care plutesc acolo. În 2015 a treia generație de hamster de mare era deja pe drum.
O dimensiune mai mare este „lamantinul” care se construiește în prezent. „În 2017 și 2018, această barcă de lucru va merge în tur și va fi testată în ape diferite”, explică Bonin. La fel ca hamsterul de mare, lamantinul este un catamaran. Cu toate acestea, cele două corpuri au o lungime de doisprezece metri și o distanță de zece metri. În spațiul intermediar, sunt întinse două plase cu o dimensiune a ochiurilor de 2,5 centimetri, care se cufundă în adâncime de trei sau patru metri în apă. Lamantinul are două unități care vor fi convenționale în prototip, dar ar putea utiliza ulterior energia solară și eoliană. Acest lucru accelerează barca de lucru la două noduri și astfel atinge viteza unui pieton. Această viteză redusă nu numai că economisește energie, dar oferă și creaturilor mai mari din apă șansa de a se sustrage, în timp ce organismele mai mici se potrivesc prin plasele plaselor.
Există o căsuță pe punte, unde un om de știință examinează gunoiul cu un spectrometru în infraroșu și poate determina astfel ce tip de plastic pescuiește lamantinul din apă. Dacă conceptul se dovedește a avea succes, echipajul ar putea fi eliminat și nu doar un lamantin, ci un număr mare de lamantini ar putea naviga automat pe coastă și ar putea colecta gunoi în acest proces. Günther Bonin se gândește, de exemplu, la golful Rio de Janeiro, din care aproximativ 150 de tone de plastic se îndreaptă spre Atlanticul deschis în fiecare zi. Deoarece ea poate pescui doar două sau cel mult trei tone de plastic din apă într-o singură călătorie, aveți nevoie de unele dintre aceste bărci de lucru pentru un efect vizibil.
Dacă o plasă este plină, lamantinul atârnă geamanduri pe ea, transmite poziția către un centru de control și apoi lasă totul să plutească în mare. Un alt catamaran merge acolo, pe care Bonin îl numește „fermier de mare” pentru un motiv întemeiat: „Aduce recolta și o duce la hambar”, explică el. Acest „hambar” nu se află pe uscat, dar plutește pe apă și se numește „elefant sigiliu” - un petrolier cu corpul dublu care este obișnuit pentru astfel de nave astăzi. Deșeurile de plastic colectate sunt sortate la bord și apoi încălzite la câteva sute de grade Celsius. Masa lichefiază și poate fi astfel transformată în ulei de încălzire fără sulf, care este depozitat în rezervoare la bord. Sigiliul elefant arde 20-30 la sută din combustibilul obținut în acest mod pentru propria afacere. El vinde restul navelor care îi traversează ruta și folosește încasările pentru a finanța o parte din costurile sale. Totuși, ceea ce rămâne din acest proces este cărbunele de cocsificare, care mai târziu trebuie eliminat pe uscat.
Între timp, Günther Bonin a calculat că doi angajați pot colecta 200 de tone de deșeuri de plastic cu fermierii de mare într-o singură zi și să le aducă la sigiliul elefantului. Din moment ce spune că poate vinde deja o tonă de deșeuri de plastic cu 100 de euro astăzi, această campanie de colectare ar putea fi chiar utilă pe termen lung. Martin Thiel continuă să insiste pentru a face inutilă colectarea pe termen lung: „Trebuie doar să înfundăm sursele și să prevenim ca materialele plastice să fie eliberate în mediu într-un mod necontrolat și în cele din urmă în mare”, spune biologul marin german. Mai presus de toate, ar fi mult mai ieftin. Bonin însuși are deja o idee pentru acest lucru: „Bineînțeles că am putea plăti oamenilor din Asia de Sud-Est o cantitate mică pentru fiecare kilogram de deșeuri de plastic pe care ni le dau și care nu ajung în mediu”, reflectă el. Acest lucru ar fi chiar mai ieftin și mai eficient decât orice campanie de colectare pe mare.