Mikroplastik aus Reifen gibt nach und nach seine Geheimnisse preis

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 (Bild: Pixabay CC0) (Bild: Pixabay CC0)

Reifenabrieb ist eine der größten Quellen von Mikroplastik in der Umwelt in der Schweiz. Ihre Bestandteile und Auswirkungen sind jedoch noch weitgehend unbekannt. Drei Forschungsinstitutionen, darunter die EPFL, haben Phase 1 eines Projekts abgeschlossen, das die Bioakzessorität dieser Bestandteile für lebende Organismen untersuchen und ihre Toxizität bewerten soll.

Auf Anregung eines Konsortiums der Reifenindustrie haben drei Schweizer Forschungsinstitutionen im April 2020 ein Projekt gestartet, das die Aufnahme von Mikroplastik aus dem Reifenabrieb durch lebende Organismen sowie dessen Toxizität messen soll. Diese Forschung, die vom Schweizerischen Zentrum für angewandte Ökotoxikologie (Oekotox) koordiniert und in Partnerschaft mit der EPFL und dem Schweizerischen Bundesinstitut für Wasserwissenschaft und Technologie (Eawag) durchgeführt wurde, hat gerade ihre erste Phase mit zwei Veröffentlichungen in der Zeitschrift Environmental Science & Technolog y (eine Ende November 2021 und die andere Ende Oktober 2022) abgeschlossen. Diese analysierten die Solubilisierung und Bioverfügbarkeit chemischer Komponenten aus Reifenpartikeln in den Verdauungssystemen von Regenbogenforellen mithilfe eines innovativen In-vitro-Ansatzes, der auf synthetischen Magen- und Darmflüssigkeiten basiert.

Co-Fütterung von Amphipoden

Von den elf analysierten Substanzen geben die Wissenschaftler an, dass die Absorptionsrate durch das Verdauungssystem zwischen 0,06 % und 44,1 % schwankt. Diese Rate variiert auch in Abhängigkeit davon, ob Nahrung aufgenommen wird oder nicht. Zu diesen Stoffen gehört beispielsweise 6PPD-Quinon (6PPDQ), ein giftiges Oxidationsnebenprodukt eines Antioxidationsmittels, das in der Reifenindustrie häufig verwendet wird. Die gemeinsame Fütterung von Reifenpartikeln mit Amphipoden, die normalerweise von Forellen gefressen werden, wird dazu beitragen, die Menge an 6PPDQ, die im Magen der Forelle freigesetzt wird, zu erhöhen, während bei anderen Zusatzstoffen die gemeinsame Fütterung im Gegenteil die Löslichkeit verringern wird. Derzeit werden weitere Experimente durchgeführt, um die Toxizität der zahlreichen Bestandteile in den Reifenpartikeln genauer zu bewerten.

Die Forschung neigt dazu, sich derzeit auf die Verschmutzung durch Mikroplastik aus Abfall und Verpackungen zu konzentrieren, obwohl die durch Reifen verursachte Verschmutzung 30-40% der Plastikverschmutzung in der Umwelt ausmacht.

"Diese Bestandteile sind komplexer als die von Standardpolymeren wie Polystyrol oder PET, und es gibt wahrscheinlich Hunderte von ihnen", erklärt Florian Breider, Leiter des Zentralen Umweltlabors (CEL) an der EPFL und korrespondierender Autor der beiden Studien, die in Environmental Science & Technology erschienen sind. "Die Forschung neigt derzeit dazu, sich auf die Verschmutzung durch Mikroplastik aus Abfall und Verpackungen zu konzentrieren, obwohl die von Reifen verursachte Verschmutzung 30 bis 40 % der Plastikverschmutzung in der Umwelt ausmacht. Es lohnt sich also, auch in diesem Bereich zu forschen". Übrigens: Der Erstautor dieser Studien, Thibault Masset, ist Postdoktorand am CEL-Labor.

Nebenprodukte und Alterung
Das Endziel des Forschungsprojekts besteht darin, die Bioakzessorietät, die Bioakkumulation sowie die Toxizität von Reifenpartikeln und den dazugehörigen Zusatzstoffen zu bewerten. Die zweite Phase der Studie wird sich auf die Beobachtung des trophischen Transfers konzentrieren, d. h. der Passage dieser Substanzen weiter oben in der Nahrungskette. Von einer Insektenlarve zu einer Forelle zum Beispiel. Die Analyse von Nebenprodukten, die aus Reifenbestandteilen entstehen, und die Analyse des Alterungsverhaltens von Reifen sind ebenfalls Gegenstand der Forschung. Dies gilt zum Beispiel für das oben erwähnte 6PPDQ, das aus dem Abbau des Antioxidationsmittels 6PPD entsteht.

6PPD wird der Mischung bei der Reifenherstellung zugesetzt, wird aber zu 6PPDQ, wenn der Reifen mit Sauerstoff und Ozon in der Luft in Berührung kommt. Dieser Inhaltsstoff wurde in einer Studie, die 2021 in Science erschien, für den Tod vieler Lachse in der Bucht von Seattle verantwortlich gemacht . "Die Industrie sollte ganzheitlicher denken und die Entwicklung und Instabilität bestimmter Produkte berücksichtigen, die unbeabsichtigt neue Substanzen bilden können, die sich manchmal als giftig erweisen können", bemerkt Florian Breider.

Gummi, Ruß und Schwermetalle
Einem am 23. September 2022 erschienenen Bericht des Bundesrates zufolge ist der Reifenabrieb eine der größten Quellen von Mikroplastik in der Umwelt in der Schweiz. Die Rückstände dieses Abriebs bestehen zu 60% aus Gummi, zu 30% aus Ruß und zu 10% aus Schwermetallen. So entstehen in der Schweiz jährlich mehr als 13.500 Tonnen Rückstände, von denen 8.900 in die Luft, den Boden und das Wasser freigesetzt werden. Eine gibt an, dass der Reifen- und Strassenabrieb schätzungsweise bis zu 61% des Mikroplastiks ausmachte, das in den Genfersee gelangt. Einige Bestandteile sind den Wissenschaftlern zum jetzigen Zeitpunkt jedoch noch unbekannt und bilden einen chemischen Cocktail, dessen Auswirkungen noch untersucht werden müssen.