Mehr Plastik ist unterwegs: Was es für den Klimawandel bedeutet

Mehr Plastik ist unterwegs: Was es für den Klimawandel bedeutet

Angesichts des jüngsten Fracking—Booms, der zu niedrigen Gaspreisen geführt hat, suchen Unternehmen für fossile Brennstoffe nach anderen Wegen, um ihre Gewinne zu steigern – indem sie mehr Plastik herstellen. Gerade als die Welt beginnt, ihr enormes Plastikverschmutzungsproblem anzugehen, verdoppeln diese Unternehmen den Einsatz von Kunststoff mit enormen potenziellen Folgen für Klima und Umwelt.

Der Überfluss an Erdgas hat zu den niedrigsten Gaspreisen seit 2016 geführt. Infolgedessen sind einige Unternehmen für fossile Brennstoffe gezwungen, Bohrinseln stillzulegen und Insolvenzschutz zu beantragen. Große Unternehmen wie Exxon Mobil, Shell und Saudi Aramco, die Anzeichen für einen bevorstehenden Rückgang des Verbrauchs fossiler Brennstoffe sehen, kompensieren die niedrigen Preise durch Investitionen in die Kunststoffproduktion, da Kunststoffe aus Öl, Gas und deren Nebenprodukten hergestellt werden. Das Weltwirtschaftsforum geht daher davon aus, dass sich die Kunststoffproduktion bis 2040 verdoppeln wird.

Erdgas enthält Ethan, einen Baustein aus Kunststoff. Da die USA mit ihrem Erdgas so viel Ethan gewonnen haben, wurden bis Ende 2019 über 200 Milliarden US-Dollar in 333 neue Chemie- und Kunststoffprojekte investiert.

Judith Enck, ehemalige regionale EPA-Direktorin und Gründerin von Beyond Plastics, sagte, dass 2020 ein kritisches Jahr ist, da sich viele der neuen Kunststoffproduktionsanlagen in den USA im Genehmigungsverfahren befinden. „Wenn sogar ein Viertel dieser Ethan-Cracking-Anlagen gebaut wird“, sagte sie, „werden wir in eine Kunststoff-Zukunft gesperrt, von der wir uns nur schwer erholen können.“ Ein Analyst des Daten- und Analyseunternehmens IHS Markit sagte, wenn die Kunststoffproduktion nicht verlangsamt wird, „finden sie einfach etwas anderes, das sie in Kunststoff einwickeln können.“

Ethan Cracker

Ethan ist ein geruchloser und farbloser Bestandteil von Erdgas. Um Kunststoff herzustellen, trennen Unternehmen ihn aus dem Erdgasgemisch und fördern ihn in flüssiger Form per Pipeline zu einem „Ethan Cracker“, einer großen Industrieanlage, die mit intensiver Hitze Ethan-Moleküle knackt oder auseinander bricht. Diese Moleküle reformieren sich dann zu Ethylen, einem Grundbaustein der petrochemischen Industrie, aus dem Harze, Klebstoffe, Chemikalien und Kunststoffe hergestellt werden. Dabei können Ethan-Cracker Schadstoffe wie Stickoxide, Schwefeldioxid und Feinstaub sowie krebserregendes Benzol und flüchtige organische Verbindungen emittieren, die mit Sonnenlicht zu bodennahem Ozon reagieren können.

Die Vereinigten Staaten produzieren bereits rund 40 Prozent der weltweit auf Ethan basierenden Petrochemikalien und sind der größte Exporteur von Ethan., und Schottland, und nach China und Indien, wo Kunststoff-Nachfrage steigt.

Das Department of Energy (DOE) geht davon aus, dass der Osten der USA, einschließlich der Appalachen, bis 2025 20-mal mehr Ethan produzieren wird als 2013.

Im Jahr 2018 veröffentlichte DOE einen Bericht über das Potenzial der Appalachen, aufgrund ihrer Marcellus- und Utica-Schieferressourcen ein neuer „Ethan-Hub“ zu werden, und die Trump-Regierung wirbt für die Kunststoff- und petrochemische Industrie als das nächste große Ding für die Region.

Der Anteil von Ohio, Pennsylvania und West Virginia an der US-Erdgasproduktion ist von zwei Prozent im Jahr 2008 auf 27 Prozent im Jahr 2017 gestiegen. IHS Markit prognostiziert, dass diese drei Staaten, auch bekannt als Shale Crescent, bis 2040 37 Prozent des US-Erdgases liefern werden, genug, um fünf große Ethan-Cracker zu unterstützen. Shell baut derzeit einen $ 6 Milliarden Ethan Cracker 25 Meilen nordwestlich von Pittsburgh.

Neue petrochemische Anlagen sind auch in der Nähe der Golfküste von Texas und Louisiana sowie des unteren Mississippi geplant, einem Gebiet, das aufgrund der toxischen Emissionen aus den bestehenden petrochemischen Anlagen bereits als „Cancer Alley“ bezeichnet wird. Zwei große Ethan-Cracker kamen online an der Golfküste im Dezember mit zwei kleineren Einrichtungen geplant, bald zu öffnen.

Verbreitung und Verschmutzung von Kunststoffen

Die jährliche Nachfrage nach Kunststoff hat sich seit 2000 fast verdoppelt. Und die wachsende Weltbevölkerung, die Verbesserung der wirtschaftlichen Bedingungen und der technologische Fortschritt werden laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) in Zukunft noch mehr Nachfrage nach Kunststoffen schaffen. Derzeit verbrauchen die USA und andere Industrieländer bis zu 20-mal so viel Plastik pro Person wie Indien, Indonesien und andere Entwicklungsländer.

Die USA produzieren auch mehr Plastikverpackungsabfälle pro Kopf als jedes andere Land. Diese wegwerfbaren Kunststoffverpackungen machen 40 Prozent des gesamten Kunststoffs aus, wobei die meisten auf Deponien landen; Der Rest wird verbrannt oder recycelt. Ein Bericht des Center for International Environmental Law (CIEL), Plastic & Climate, ergab, dass bis Ende 2015 weltweit 8.300 Millionen Tonnen Neukunststoff produziert wurden, von denen zwei Drittel in der Umwelt verbleiben.

Jedes Jahr landen fast 10 Millionen Tonnen Plastik im Meer, wo es von Meerestieren verzehrt wird, und Plastikmüll findet sich selbst an den entlegensten Orten der Erde an Stränden. Plastik verschmutzt auch Land, insbesondere in landwirtschaftlichen Betrieben, in denen Klärschlamm als Dünger verwendet wird.

Bisphenol A (BPA), eine chemische Komponente im Kunststoff einiger Wasserflaschen und der Auskleidung von Blechdosen, wurde im Nabelschnurblut von neun von 10 Säuglingen und im Urin von 95 Prozent der getesteten erwachsenen Amerikaner gefunden. Einige Untersuchungen zeigen, dass es Hormon- und Fortpflanzungssysteme stören kann. Mikroplastik und winzige Kunststofffasern wurden in Honig, Zucker, Bier, verarbeiteten Lebensmitteln, Schalentieren, Salz, Waschmitteln, Mineralwasser und Leitungswasser gefunden; Die gesundheitlichen Auswirkungen von Mikroplastik sind jedoch noch unklar.

Die Klimafolgen von Plastik

Plastik stellt nicht nur ein immenses Verschmutzungsproblem dar — es verschärft auch den Klimawandel. Der CIEL-Bericht warnt davor, dass die Treibhausgasemissionen aus Kunststoff unsere Fähigkeit gefährden, den globalen Temperaturanstieg unter 1.5C zu halten. Wenn die Kunststoffproduktion auf ihrem derzeitigen Kurs bleibt, könnten die Treibhausgasemissionen aus Kunststoff bis 2030 1,34 Milliarden Tonnen pro Jahr erreichen, was den Emissionen von 300 neuen 500-MW-Kohlekraftwerken entspricht. Dies liegt daran, dass mehr als 99 Prozent der Kunststoffe aus fossilen Brennstoffen, sowohl Erdgas als auch Rohöl, hergestellt werden — und dass Kunststoff in jeder Phase seines Lebenszyklus zu Treibhausgasemissionen führt.

Gewinnung und Transport

Treibhausgasemissionen entstehen zunächst, wenn bewaldetes Land und Felder gerodet werden, um Platz für Bohrlöcher und Rohre zu schaffen, um nach Öl und Erdgas zu bohren.

Wenn ein Drittel der 19,2 Millionen Hektar in den USA, die für die Gewinnung gerodet wurden, einmal bewaldet war, bedeutet dies, dass fast 1,7 Milliarden Tonnen Kohlendioxid als Folge der Entwaldung emittiert wurden; Darüber hinaus kann das bewaldete Land zusätzliche 6 aufnehmen.5 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr wurden eliminiert.

Der Fracking-Prozess emittiert Methan, ein Treibhausgas, das über 20 Jahre mehr als 84 Mal mehr Wärme in der Atmosphäre speichert als Kohlendioxid. Methan entsteht durch Abfackeln und Leckagen, die überall vom Bohrloch bis zum Endverbraucher auftreten können.

Emissionen entstehen auch durch Verbrennung des Brennstoffs zum Betrieb der Bohrausrüstung.

Im Jahr 2015 betrugen die Emissionen aus der Gewinnung und dem Transport für die Kunststoffproduktion in den USA 9,5 bis 10,5 Millionen Tonnen CO2. allein – das entspricht den Emissionen von 2,1 Millionen Pkw, die ein Jahr lang gefahren werden.

Veredelung und Herstellung

„Kunststoffe gehören zu den energieintensivsten Materialien“, so der CIEL-Chef. Ethan Cracken ist energieintensiv wegen der hohen Hitze benötigt, und produziert erhebliche Emissionen, wie die chemischen Raffinationsprozesse, die andere Kunststoffe machen.

Die jährlichen Emissionen des neuen Shell-Ethan-Crackers und einer ExxonMobil-Ethylenanlage in Baytown, TX, werden voraussichtlich fast 800.000 Neuwagen auf die Straße bringen. Die Treibhausgasemissionen aus dem Shell-Werk allein könnten alle Vorteile der Kohlenstoffreduktionsmaßnahmen in der Nähe von Pittsburgh zunichte machen. Und dies sind nur zwei der über 300 geplanten petrochemischen Projekte, die in den USA hauptsächlich zur Herstellung von Kunststoff und Kunststoffrohstoffen gebaut werden.

Weggeworfener Kunststoff

Nach seiner Verwendung wird Kunststoff verbrannt, recycelt oder landet auf einer Mülldeponie.

Kohlenstoff aus dem Rohstoff fossiler Brennstoffe wird in Kunststoffprodukten eingeschlossen und emittiert, wenn Kunststoff verbrannt oder zersetzt wird. 2015 wurden 25 Prozent des weltweiten Plastikmülls verbrannt; in den USA entsprachen die Emissionen aus der Kunststoffverbrennung 5,9 Millionen Tonnen CO2, was den Emissionen aus der jährlichen Erwärmung von 681.000 Haushalten entspricht.

Nur etwa 8,4 Prozent des Kunststoffs werden recycelt. Laut Wissenschaftlern der UC Santa Barbara verursacht sogar das Recycling von Kunststoff Treibhausgasemissionen, da fossile Brennstoffe verbrannt werden, um die Maschinen zu betreiben, die Kunststoffabfälle zerkleinern und erhitzen, um andere Produkte herzustellen.

Kunststoffe in der Umwelt, wie sie auf Deponien und Müllküsten auf der ganzen Welt verbleiben, wurden von Forschern der University of Hawaii gefunden, um die Treibhausgase Methan und Ethylen freizusetzen, wenn Sonnenlicht auf sie trifft; Darüber hinaus nehmen die Emissionen von Kunststoff auf der Meeresoberfläche zu, wenn der Kunststoff zerfällt.

Könnte Mikroplastik die Fähigkeit des Ozeans beeinflussen, Kohlendioxid aufzunehmen?

Der Ozean absorbiert Kohlendioxid aus der Atmosphäre und reduziert so die Menge an Erwärmungsemissionen, die entstehen würden, wenn sie in der Atmosphäre verbleiben würden. Phytoplankton im Ozean spielt dabei eine wesentliche Rolle: Es entnimmt der Atmosphäre Kohlendioxid und speichert es über die Photosynthese im Ozean. Wissenschaftler versuchen derzeit herauszufinden, ob Mikroplastik im Ozean die Fähigkeit des Phytoplanktons beeinträchtigt, Kohlenstoff zu binden.

Joaquim Goes, ein Forschungsprofessor am Lamont-Doherty Earth Observatory des Earth Institute, sagte, obwohl er keine Studien gesehen habe, die eine direkte Wirkung von Mikroplastik auf Phytoplankton zeigen, „haben wir gesehen, wie sich Mikroplastik unter dem Mikroskop an Phytoplankton anlagert. Phytoplankton kann durch Photosynthese zusätzliche klebrige Kohlenhydrate abgeben, und Kunststoffe können sich an dem klebrigen Material anlagern. Eine Sache, die Sie annehmen können, ist, dass, wenn Sie zu viele Mikroplastikpartikel haben, sie mit Phytoplankton um Licht konkurrieren.“

Marco Tedesco, ein Forschungsprofessor am Lamont-Doherty Earth Observatory, der derzeit Mikroplastik im Schnee und seine Entwicklung erforscht, sagte, dass die zur Herstellung von Kunststoff verwendeten Chemikalien unbekannte Auswirkungen haben könnten. „Die Chemikalien, die während ihres Lebenszyklus verwendet wurden, sind stark giftig und es gibt sehr wenig Regulierung über die Verwendung dieser Elemente, wenn es um Kunststoffe geht“, sagte Tedesco. „Die Behandlung von Mikroplastik erfordert daher ein zusätzliches Maß an Aufmerksamkeit, da die Chemikalien, mit denen Kunststoffe behandelt werden, möglicherweise schädlich sind, um sie bunter, widerstandsfähiger und undurchlässiger zu machen. Ab einem gewissen Punkt können alle Chemikalien durch den Kunststoff dringen und Sie wissen nicht, was die Folgen sind.“

Tatsächlich untersuchte eine Studie von Forschern der Macquairie University in Australien aus dem Jahr 2019, wie aus Kunststoff ausgelaugte Substanzen Prochlorococcus beeinflussten, eine winzige Art von Phytoplankton, die als Schlüsselfaktor für den Photosyntheseprozess gilt, der Kohlenstoff fixiert. Die Exposition gegenüber dem Sickerwasser beeinträchtigte sein In-vitro-Wachstum und seine Photosynthesekapazität und führte zu Veränderungen in seinem Genom.

Es gibt immer noch viel, was Wissenschaftler über Mikroplastik, seine Auswirkungen auf die Umwelt oder was sie dagegen tun können, nicht wissen, aber eines wissen wir: „Alles, was wir produzieren, das wir in die Atmosphäre oder auf unseren Planeten bringen — Mikroplastik und CO2 — wird es geben. Sie gehen nirgendwo hin „, sagte Tedesco, „Sie können jetzt aufhören, Kunststoffe zu produzieren, und Sie können jetzt aufhören, CO2 auszustoßen, aber die Wirkung dessen, was in der Atmosphäre verbleibt oder was in Bezug auf Mikroplastik in der Umgebung ist, wird immer noch enorm sein …. Und es gibt wirklich keinen klaren technologischen Weg zur Entfernung von Mikroplastik in jedem Maßstab.“

Welche Lösungen könnten zu Ergebnissen führen?

Recycling

Derzeit funktioniert das Kunststoffrecycling in den USA nicht gut. Jahrzehntelang schickten die USA ihren recycelten Kunststoff nach China, aber 2017 verbot China bestimmte Arten von festen Abfällen — hauptsächlich Kunststoffe. Ohne einen Markt für recycelten Kunststoff ist Recycling für viele Kommunen wirtschaftlich nicht mehr tragbar. Die Plastic Pollution Coalition schätzt, dass im Jahr 2018 nur zwei Prozent der kommunalen Kunststoffabfälle in den USA recycelt wurden und sechsmal mehr Kunststoff verbrannt als recycelt wurde.

In diesem Jahr, die USA. 68.000 Versandcontainer mit recyceltem Kunststoff wurden in Länder wie Bangladesch, Laos, Kambodscha, die Philippinen, die Türkei, Äthiopien und den Senegal geschickt — Länder, die den größten Teil ihres eigenen Plastikmülls nicht verarbeiten können.

Recycelter Kunststoff war früher billiger als neuer Kunststoff, aber aufgrund des Booms in der petrochemischen Produktion in den USA und der Nachfrage nach recyceltem Kunststoff von nachhaltigen Unternehmen wird Neukunststoff billiger als recycelter Kunststoff. Zum Beispiel wird Nestle, das oft als einer der schlimmsten Kunststoffverschmutzer der Welt gilt, für recycelten Kunststoff über dem Marktpreis zahlen, um sein Ziel zu erreichen, den Einsatz von Neukunststoffen bis 2025 um ein Drittel zu reduzieren.

Kunststoffverbote

Ab 2018 hatten 127 Länder laut einem Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen eine Art Gesetzgebung zur Regulierung von Plastiktüten. Diese Rechnungen können die Beschränkung der Herstellung oder Verwendung der Beutel, die Besteuerung oder die Regulierung ihrer Entsorgung beinhalten. Siebenundzwanzig Länder haben bestimmte Kunststoffprodukte wie Verpackungen, Teller, Tassen und Strohhalme verboten. Dreiundsechzig Länder haben eine erweiterte Herstellerverantwortung für Einwegkunststoffe gefordert, bei denen die Hersteller des Kunststoffs finanziell oder physisch für die Entsorgung verantwortlich sind.

In den USA ist das einzige bundesstaatliche Verbot von Kunststoffen der Microbead-free Waters Act von 2015, der die Verwendung von Mikroperlen in Kosmetika verbietet. Acht Staaten haben andere Plastikbeschränkungen erlassen, und 24 Staaten haben ungefähr 330 lokale Plastiktütengesetze verabschiedet.

Eine weltweite Kampagne gegen Einwegkunststoffe könnte die Ölnachfrage stärker belasten als Elektroautos.

Christof Ruehl, Senior Research Scholar am Center on Global Energy Policy der Columbia University, ist zuversichtlich über die Wirksamkeit dieser Verbote und des Recyclings. Er und ein Kollege untersuchten die möglichen Auswirkungen einer moderaten Reduzierung der Nachfrage nach Verpackungsmaterial und einer kleinen Verbesserung des Kunststoffrecyclings. Sie nannten drei Ergebnisse. „Es bringt die Peak-Oil-Nachfrage um etwa fünf Jahre in die Mitte bis Ende der 2020er Jahre“, sagte Ruehl. „Zweitens schafft es Stranded Assets, weil viele vor allem nationale Unternehmen jetzt stark in neue petrochemische Anlagen investieren, weil sie glauben, dass die Kunststoffnachfrage weiter steigen wird. Und drittens – das fand ich wirklich erstaunlich — hat die Wirkung einer weltweit erfolgreichen Kampagne gegen die Verwendung von Einwegkunststoffen eine größere Delle in der Ölnachfrage als die von Elektroautos verursachte Delle.“ Mit anderen Worten, wirksame Vorschriften für Kunststoff könnten die Ölnachfrage in 20 Jahren um mindestens so viel senken wie die Einführung von Elektroautos.

Der CIEL-Bericht untersuchte mögliche Lösungen für das Problem der Plastikverschmutzung und stellte fest, dass fünf Maßnahmen die Treibhausgasemissionen am stärksten reduzieren und ökologische und soziale Vorteile bringen würden:

1. Beendigung der Produktion und Verwendung von Einweg-Kunststoff;
2. Einstellung der Entwicklung neuer öl-, Gas- und petrochemischer Infrastrukturen;
3. Förderung von Zero-Waste-Gemeinschaften;
4. Erweiterte Herstellerverantwortung;
5. Annahme und Durchsetzung ehrgeiziger Ziele zur Verringerung der Treibhausgasemissionen aus allen Sektoren, einschließlich der Kunststoffproduktion.

Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass selbst wenn es möglich wäre, diese Maßnahmen zu erreichen und die gesamte Nachfrage nach Kunststoff zu eliminieren, „Sie den Kunststoff durch etwas anderes ersetzen müssen“, sagte Rühl. „Dass etwas anderes Energie verbrauchen und Kohlenstoffemissionen erzeugen würde. Glas und Papier zum Beispiel sind sehr energieintensiv. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, müssten Sie diese Ersetzungen studieren, aber das hat noch niemand getan.“