Einweg-Kaffeebecher sind bereits als Umweltplage bekannt, da sie aufgrund ihrer dünnen Kunststoffbeschichtung äußerst schwierig zu recyceln sind.
Jetzt hat eine neue Studie ergeben, dass die Heißgetränkebehälter Billionen mikroskopisch kleiner Plastikpartikel in Ihr Getränk abgeben.
Forscher des National Institute of Standards and Technology analysierten Einweg-Heißgetränkebecher, die mit Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) beschichtet sind – einer weichen, flexiblen Kunststofffolie, die häufig als wasserdichte Auskleidung verwendet wird.
Sie fanden heraus, dass diese Becher, wenn sie Wasser bei 100°C (212°F) ausgesetzt werden, Billionen von Nanopartikeln pro Liter ins Wasser abgeben.
„Die wichtigste Erkenntnis hier ist, dass es Plastikpartikel gibt, wo immer wir hinschauen. Da sind viele von denen. Billionen pro Liter“, sagte NIST-Chemiker Christopher Zangmeister.
„Wir wissen nicht, ob diese gesundheitsschädliche Auswirkungen auf Menschen oder Tiere haben. Wir haben nur ein hohes Vertrauen, dass sie da sind.’
Das Trinken von Kaffee oder Tee aus einem Pappbecher ist nicht nur verschwenderisch, sondern birgt auch die Gefahr, Tausende von Mikroplastik zu verschlucken, warnen Wissenschaftler
Um die von Kaffeetassen freigesetzten Nanopartikel zu analysieren, nahmen Zangmeister und sein Team das Wasser in der Tasse, versprühten es zu einem feinen Nebel und ließen es trocknen – wodurch die Nanopartikel von der restlichen Lösung isoliert wurden.
Diese Technik wurde zuvor verwendet, um winzige Partikel in der Atmosphäre zu erkennen.
Nachdem der Nebel getrocknet war, wurden die darin enthaltenen Nanopartikel nach Größe und Ladung sortiert.
Forscher könnten dann eine bestimmte Größe vorgeben – zum Beispiel Nanopartikel um die 100 Nanometer – und sie in einen Partikelzähler leiten.
Die Nanopartikel wurden einem heißen Dampf von Butanol, einer Art Alkohol, ausgesetzt und dann schnell abgekühlt.
Als der Alkohol kondensierte, schwollen die Partikel von der Größe von Nanometern auf Mikrometer an, wodurch sie viel besser nachweisbar waren.
Dieser Prozess ist automatisiert und wird von einem Computerprogramm ausgeführt, das die Partikel zählt.
Die Forscher könnten auch die chemische Zusammensetzung der Nanopartikel identifizieren, indem sie sie auf eine Oberfläche legen und sie mit einer als Rasterelektronenmikroskopie bekannten Technik beobachten.
Hochauflösende Bilder der Nanopartikel, die in Einweg-Getränkebechern wie Kaffeetassen gefunden wurden, im Mikrometerbereich (ein Millionstel Meter).
Dabei werden hochaufgelöste Bilder einer Probe mit einem Strahl hochenergetischer Elektronen aufgenommen.
Sie verwendeten auch die Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, eine Technik, die das Infrarotlichtspektrum eines Gases, eines Feststoffs oder einer Flüssigkeit erfasst.
All diese Techniken zusammen ergaben ein vollständigeres Bild der Größe und Zusammensetzung der Nanopartikel.
In ihren Analysen und Beobachtungen stellten die Forscher fest, dass die durchschnittliche Größe der Nanopartikel zwischen 30 Nanometer und 80 Nanometer lag, mit wenigen über 200 Nanometer.
„In den letzten zehn Jahren haben Wissenschaftler überall in der Umwelt Kunststoffe gefunden“, sagte Zangmeister.
„Menschen haben sich Schnee in der Antarktis, den Grund von Gletscherseen, angesehen und Mikroplastik gefunden, das größer als etwa 100 Nanometer ist, was bedeutet, dass es wahrscheinlich nicht klein genug war, um in eine Zelle einzudringen und körperliche Probleme zu verursachen.
“Unsere Studie ist anders, weil diese Nanopartikel wirklich klein und eine große Sache sind, weil sie in eine Zelle eindringen und möglicherweise ihre Funktion stören könnten”, sagte Zangmeister, der auch betonte, dass niemand festgestellt habe, dass dies der Fall wäre.
Eine ähnliche Studie des Indian Institute of Technology in Kharagpur aus dem Jahr 2020 ergab, dass ein Heißgetränk zum Mitnehmen in einem Einwegbecher durchschnittlich 25.000 Mikroplastik enthält.
Im Wasser wurden auch Metalle wie Zink, Blei und Chrom gefunden. Diese, so schlugen die Forscher vor, stammten von derselben Kunststoffauskleidung.
Abbildung zeigt Kaffeetasse mit vergrößertem Ausschnitt aus Plastikpartikeln. Einweg-Getränkebecher wie Kaffeetassen können Billionen von Nanopartikeln oder winzigen Kunststoffpartikeln aus der Innenwand des Bechers freisetzen, wenn das Wasser erhitzt wird
Neben Kaffeetassen analysierten die NIST-Forscher auch Nylonbeutel in Lebensmittelqualität wie Backeinlagen – durchsichtige Plastikfolien, die in Backformen gelegt werden, um eine nicht haftende Oberfläche zu schaffen, die Feuchtigkeitsverlust verhindert.
Sie fanden heraus, dass die Konzentration von Nanopartikeln, die aus Nylon in Lebensmittelqualität in heißes Wasser freigesetzt wurden, siebenmal höher war als bei den Einweggetränkebechern.
Zangmeister bemerkte, dass es keinen allgemein verwendeten Test zur Messung von LDPE gibt, das aus Proben wie Kaffeetassen in Wasser freigesetzt wird, aber es gibt Tests für Nylonkunststoffe.
Die Erkenntnisse aus dieser Studie könnten bei den Bemühungen zur Entwicklung solcher Tests hilfreich sein.
Mikroplastik gelangt auf verschiedene Weise in die Gewässer und wird schließlich in der Flüssigkeit suspendiert. Aus dem Wasser können sie von Meeresfrüchten aufgenommen oder von Pflanzen aufgenommen werden, um in unsere Nahrung zu gelangen
Inzwischen haben Zangmeister und sein Team weitere Konsumgüter und Materialien analysiert, etwa Stoffe, Baumwoll-Polyester, Plastiktüten und in Plastikrohren gespeichertes Wasser.
Die Erkenntnisse aus dieser Studie, kombiniert mit denen aus den anderen analysierten Materialarten, werden in Zukunft neue Wege der Forschung auf diesem Gebiet eröffnen.
„Die meisten Studien zu diesem Thema zielen darauf ab, Kollegen auszubilden. Dieses Papier wird beides tun: Wissenschaftler ausbilden und Öffentlichkeitsarbeit leisten“, sagte er.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht.