Bioplastics* kunnen we dan toch niet zien als de ‘heilige graal’ voor het plasticprobleem in zee. Uit het onderzoek van Zhiyue Niu, doctorandus bij VLIZ en UGent, blijkt dat ook bioplastics onder invloed van UV-straling en golfslag afbrokkelen tot microplasticdeeltjes; zij het in mindere mate dan de gebruikelijke plastics op basis van petroleum. Ook bioplastics lekken hun additieven, solventen en monomeren naar het mariene milieu. En in combinatie met andere stressfactoren, zoals opwarmend zeewater, konden ook bij bioplastics negatieve effecten aangetoond worden op de populatiedynamica van mariene organismen. Het onderzoek door Zhiyue Niu pionierde door voor het eerst de toxicologie van bioplastics te beoordelen. Zijn doctoraat richtte zich specifiek op enkele nieuwe bioplastictoepassingen voor maritiem gebruik, ontwikkeld binnen het Interreg 2 Seas project SeaBioComp.
* Bioplastics zijn plastics gemaakt uit natuurlijke, hernieuwbare grondstoffen zoals zetmeel uit mais of aardappelen. Ze zijn daarom niet per se biodegradeerbaar.
Biogebaseerde plastics worden vaak als een beter alternatief aangedragen voor plastics op basis van aardolie. Het Interreg 2 Seas project SeaBioComp (2019-2023) ging de uitdaging aan, en ontwikkelde enkele nieuwe biogebaseerde materialen voor maritieme en scheepvaarttoepassingen. Toch was het tot dan nog niet duidelijk of bioplastics nu effectief beter zijn voor het mariene milieu.
Uit het onderzoek van Zhiyue Niu blijkt dat de door het project ontwikkelde types bioplastics ook fragmenteren in microplasticdeeltjes (<5mm), en dat ze eveneens plastic-geassocieerde chemicaliën afscheiden in het water (zoals additieven, solventen en residuele monomeren), zij het in significant mindere mate dan petroleum-gebaseerde polymeren.
Beeld gemaakt met een elektronenmicroscoop van items gemaakt uit: biogebaseerd polymerkzuur PLA (bovenste rij) en aardolie-gebaseerd polypropeen PP (onderste rij) die 0, 57 en 76 dagen werden blootgesteld aan UV-straling. Scheurtjes (wit) en niet-vrijgekomen microdeeltjes (wit) zijn op de afbeeldingen gemarkeerd met rode pijlen.
Het proefschrift van Zhiyue Niu had daarnaast ook tot doel om het gecombineerde effect van plasticvervuiling in opwarmend zeewater te beoordelen op enkele sleutelorganismen van kust- en mariene ecosystemen. Bij een eerste test met een mariene diatomee en een roeipootkreeftje bleken noch de microplastics, noch de uitloogde chemicaliën een effect te veroorzaken op de individueel niveau. Maar toen de plasticdeeltjes werden aangeboden bij een verhoogde watertemperatuur (cf. realistische opwarmingscenario), veroorzaakten zowel de uitgeloogde chemicaliën als de micropartikels van de geteste biogebaseerde plastics nadelige effecten op populatiedynamsiche parameters van het harpacticoïde roeipootkreeftje (hoewel het onwaarschijnlijk is dat de effecten van de uitgeloogde chemicaliën zullen optreden in realistische scenario's van plasticvervuiling). In een bredere context geplaatst, kunnen deze waargenomen effecten op mariene roeipootkreeftjes leiden tot verdere wijzigingen in hun populaties, met mogelijke cascade-effecten op andere organismen in het voedselweb en het kust- en mariene ecosysteem.
Vaak wordt de vervanging van op aardolie gebaseerde kunststoffen door biogebaseerde alternatieven naar voren geschoven als onderdeel van een mogelijke oplossing voor de plasticvervuiling in zee. Toch laat dit proefschrift zien dat in combinatie met andere antropogene stressfactoren (zoals bv. de opwarming van de aarde of het verzuren van de oceaan) biogebaseerd plastic zwerfafval, zonder een optimaal afvalbeheer, nadelige effecten kan hebben op de geteste roeipootkreeftpopulaties en mogelijk kan leiden tot complexe gevolgen voor het kust- en mariene ecosysteem.
Het doctoraatonderzoek van Zhiyue Niu werd begeleid door prof. dr. ir. Jana Asselman en prof. dr. ir. Colin Janssen van de Universiteit Gent, alsook dr. ir. Ana I. Catarino en prof. dr. ir. Gert Everaert van het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ). De publieke verdediging ging door op 17 september op de InnovOcean Campus in Oostende.
Zhiyue Niu (2024). Combined impacts of plastic pollution, from bio-based and petroleum-based polymers, and global warming on the population dynamics of key organisms of coastal and marine ecosystems. VLIZ PhD Theses, 5. Ghent University, Faculty of Bioscience Engineering: Ghent. ISBN 9789464206258. 245 pp. DOI | Download pdf