Meriin päätyvien mikromuovipäästöjen hillintä vaatii paljon työtä

Mikromuoveihin liittyy tällä hetkellä enemmän kysymyksiä kuin tietoa ja ratkaisuja.

Mistä mikromuoveja tulee eniten, ja mitä haittaa niistä on ympäristölle ja meille? Miten mikromuovien pääsy ympäristöön estetään, ja miten niitä analysoidaan?

Näihin kysymyksiin yritetään löytää vastauksia vuosina 2019−2021 toteutettavassa FanpLESStic-sea -hankkeessa. Asiaa ei helpota, että mikromuovit luokitellaan alle viiden millimetrin muovipartikkeleista mikrometrin kokoisiin kappaleisiin. Hankkeen rahoittaa Euroopan Unionin Itämeren aluekehitysrahaston INTERREG Baltic Sea Region -ohjelma, jonka tavoitteena on vähentää mikromuovien määrää Itämeressä. Hankkeessa on 11 partneria kahdeksasta maasta, Suomesta Luonnonvarakeskus ja HELCOM (Baltic Marine Environment Protection Commission).

FanpLESStic-sea -hankkeen tavoitteena on lisätä tietoa mikromuoveista ja niiden kulkeutumisreiteistä. Hankkeessa kehitetään kustannustehokasta tekniikkaa mikromuovien vähentämiseksi sekä testataan ja kehitetään standardoitavia analyysimenetelmiä mikromuovitutkimukseen.

Tärkeä hanketavoite on myös kerätä yhteen jo olemassa olevaa mikromuovitutkimusta sekä tutkia uusia menetelmiä, joilla mikromuovien syntymistä voidaan vähentää. Uusia menetelmiä vertaillaan tällä hetkellä käytössä oleviin mikromuovin torjuntatapoihin kuten suodatuksiin ja kuumennuskäsittelyihin sekä muovituotteiden korvaamiseen uusilla materiaaliratkaisuilla.

Mikromuovien määritelmä

Mikromuovit ovat veteen liukenemattomia, eri muotoisia ja kokoisia (0,001−5 mm) kiinteitä synteettisiä tai polymeerisiä seoksia, jotka valmistetaan suoraan mikromuoveiksi tai pilkkoontuvat mikromuoveiksi makromuovijätteestä.

Mikromuovien esiintyminen ja analyysi

Mikromuoveja on löydetty jopa meren syvänteistä ja napajäätiköiltä. Turisti voi löytää näitä miltei kaikilta hiekkarannoilta iloisen värisinä pieninä pilkkuina. Mikromuoveja syntyy kaikesta muovijätteestä sen jauhautuessa pienemmiksi partikkeleiksi tai haurastuessaan UV-valon ja lämmön vaikutuksesta. Pesuaineissa ja kosmetiikassa käytetään pieniä muovipartikkeleita, joskin niiden käyttö on vähentynyt, kun tietoisuus haitoista on kasvanut. Mikromuoveja pystyy näkemään paljain silmin ja tunnistamaan hyvin mikroskoopilla.

Analyysimenetelmiä on kehitetty jo kymmenen vuotta, joten mikromuovien havainnointi ja kvantifiointi onnistuvat, vaikkakin se on vielä työlästä. Sen sijaan mikromuovien hajotessa millimetrin miljoonasosan kokoisiksi nanomuoveiksi, ne lähes katoavat havaitsemattomiksi, mihin osasyynä on analyysimenetelmien määritysrajat.

Nanomuovien käyttäytymisestä luonnonympäristössä ei tiedetä vielä mitään, mutta niitä voi osaksi havaita erilaisilla yhdistelmämenetelmillä (värähtely- ja massaspektrometria). Luultavasti ja toivottavasti mikro- ja nanomuovit ovat yhtä haitattomia kuin huonepöly, mutta varmuutta ei ole. Yleisesti muovit ovat melko reagoimatonta materiaalia, mutta muoveihin lisätyt aineet ja muovien keräämät epäpuhtaudet voivat olla haitallisia ihmiselle.

Luonnonvarakeskuksen laboratoriotutkimusten osuus tutkimushankkeessa on analysoida suurten kaupunkien katulumia sekä tunnistaa luminäytteistä auton renkaista peräisin olevia hiukkasia. Tehtävä ei ole helppo, koska lumessa on mukana myös ulkoiluvaatteista ja muista tekstiileistä tulevia mikromuovihiukkasia. Ylipäätänsä mikromuovien erottaminen muista epäpuhtauksista on työlästä.

Lähteet:

  • Barana, D. ym. 2018. Lignin based functional additives for natural rubber. ACS sustainable chemistry & engineering 6, no. 9: 11843−11852.
  • Chatterjee, S. ym. 2019. Microplastics in our oceans and marine health. Field Actions Science Reports. The journal of field actions Special Issue 19: 54−61.
  • Christian, E. E. ym. 2019. Airborne Microplastics: A Review Study on Method for Analysis, Occurrence, Movement and Risks. 10.20944/preprints201908.0316.v1.
  • Frias, J. P. G. L., ja Roisin Nash. 2019 ”Microplastics: Finding a consensus on the definition.” Marine pollution bulletin 138: 145-147.
  • Gatidou, G. ym.2019. Review on the occurrence and fate of microplastics in Sewage Treatment Plants. Journal of hazardous materials 367: 504−512.
  • Schwaferts, C. ym. 2019. Methods for the analysis of submicrometer-and nanoplastic particles in the environment. TrAC Trends in Analytical Chemistry, Vol 112: 52-65.
  • Seppänen, E. ym. 2019. Kalastus ja kalankasvatus muoviroskan lähteenä Itämerellä: RoskatPois!-hankkeen selvitys. jukuri@luke.fi, http://urn.fi/URN:ISBN: 978-952-326-714-5.
  • Singha, N. R. ym. 2019. Processing, Characterization and Application of Natural Rubber Based Environmentally Friendly Polymer Composites. Kirjassa Sustainable Polymer Composites and Nanocomposites, ss. 855−897. Springer, Cham.
  • Shogren, R. ym. 2019. Plant-based materials and transitioning to a circular economy. Sustainable Production and Consumption, Vol. 19: 194-215.
  • Vieno, N. ym. 2018. Puhdistamolietteiden sisältämien haitta-aineiden aiheuttamat riskit lannoitekäytössä. jukuri@luke.fi,
    http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-326-661-2.
  • Yue, Y. ym. 2019. Evaluation of the Properties of Asphalt Mixes Modified with Diatomite and Lignin Fiber: A Review. Materials 12, no. 3.

Uusia ratkaisuja kansainvälisellä innovaatiokilpailulla

Mikromuoviprojekti Mikromuovien mereen pääsyn esto etsii uusia menettelytapoja, jotka vähentäisivät mikromuovien määrää merissä.

Uusien ratkaisujen löytämiseksi Luonnonvarakeskus järjestää kansainvälisen, kaikille avoimen ja erityisesti opiskelijoille suunnatun innovaatiokilpailun keskittyen mikromuovien poistamiseksi varsinkin vesi-/lumiympäristöstä. Kilpailun parhaita ideoita työstetään edelleen liiketaloudellisiksi konsepteiksi pilotointien avulla.

Ideakilpailu järjestetään tänä vuonna marraskuun lopussa. Jos haluat jättää ehdotuksesi kilpailuun tai osallistua siihen, ota yhteyttä artikkelin kirjoittajiin (etunimi.sukunimi@luke.f).

Mikromuovin lähteitä

Autonrenkaat, tiestö ja merkinnät

Jokainen tuottaa miljoonia mikromuovipartikkeleita vuosittain. Yhdeksi tärkeimmistä mikromuovilähteistä on tunnistettu auton renkaiden kuluminen. Auton renkaissa luonnonkumi on jo luonnonmateriaalia, mutta sen lisäksi käytetään myös hankalammin hajoavia synteettisiä kumiseoksia. Ligniini, tanniini, hemiselluloosa ja muutkin luonnon raaka-aineet voisivat toimia rengasreseptiikassa.

Koska renkaat ovat erittäin tärkeä liikenteen turvallisuustekijä, ensimmäiset puuperäiset kumiseokset kannattaakin testata hitaammissa nopeuksissa, esimerkiksi kumisaappaissa tai lenkkareissa.

Autolla ajaessa myös tienpinta ja tiestömerkinnät hajoavat pieniksi tuulen ja veden kuljettamiksi partikkeleiksi teiden varsilta ja kulkeutuvat vähitellen pidemmälle luontoon ja lopulta mereen.

Talvella ongelma korostuu käytettäessä nastarenkaita ja aurattaessa lunta tiemerkintöjen yli. Tällöin mikromuoveiksi lueteltavia rengas-, maali- ja tienpintapartikkeleita kerääntyy teiden ja katujen varsille lumikinoksiin, jotka sulaessaan kuljettavat näitä mikromuoveja mereen. Pahimmillaan kerätty lumi kaadetaan suoraan mereen, jos lumelle ei löydy kaupungeista muuta paikkaa runsaslumisina talvina.

Erilaisilla tienvarsikasvustoilla ja hulevesien hallinnalla voidaan osittain helpottaa ongelmaa, mutta suoraa, turvallista ratkaisua rengas- ja tienpintakontaktiin ei ole näkyvissä. Tulevaisuudessa pyrolyysipiki voisi ehkä tulla osaksi asfalttien koostumusta, mutta tämä vienee vielä vuosikymmeniä.

Maatalous ja lietteet

Keinokuituisten vaatteiden pesussa syntyy runsaasti mikromuovihiukkasia, mutta nämä poistuvat miltei kaikki jätevedenkäsittelyssä sitoutuen lietteeseen. Lietteen käsittelystä riippuen mikromuovit voivat palautua takaisin luontoon, jos lietettä käytetään kompostoituna tai mädätettynä pellon tai metsän lannoitustarkoituksiin.

Mikromuovien käyttäytymisestä maataloudessa ei ole vielä riittävästi tietoa. Esimerkiksi muovikatteet voivat hajotessaan jäädä peltoon ja pilkkoontua siellä vähitellen mikromuoveiksi. Päätyvätkö ne joskus elintarvikkeisiin, jää vielä avoimeksi kysymykseksi.

Varmuuden vuoksi lietteet voidaan polttaa tai pyrolysoida mikromuovien välttämiseksi, mutta korkeissa lämpötiloissa syntyy uusia haitallisia yhdisteitä ja hukataan myös monia lietteiden arvokkaita ominaisuuksia. Epäorgaaniset ravinteet saadaan talteen tuhkan muodossa, mutta typpilannoitusvaikutus menetetään lietteitä kuumennettaessa.

Tekstiilit ja kosmetiikka

Vaatteista tulevia mikromuoveja voidaan parhaiten välttää korvaamalla tekniset urheiluvaatteet ja fleece-vaatteet luonnonkuiduilla. Tekstiiliteollisuuden uusiksi raaka-aineiksi sopivat myös puupohjaiset kuidut, joiden kehitys Suomessa on ollut erittäin lupaavaa. Tekstiilien kierrätys on ollut vaikeaa sekakuitujen käytön vuoksi, mutta tähänkin on mikromuovihankkeessa mietitty osaratkaisua muovikuitujen erottamiseksi. Prosessista todennäköisesti myös karkaa mikromuoveja, joten vesien hallinta on erittäin tärkeää.

Mikromuoveja on helpointa välttää teollisesti, jos niitä ei lisätä kosmetiikkaan ja pesuaineisiin mikromuovipartikkeleina, joiden tarkoitus on lisätä puhdistustehoa hankausvaikutuksella. Tällaisten primääristen mikromuovien globaali täyskielto olisi toivottavaa, sillä ne voidaan korvata paremmilla biopohjaisilla aineilla kuten mikrokiteisellä selluloosalla tai saviaineksella.

Veneily ja maalit

Muukin liikkuminen kuten veneily aiheuttaa mikromuovipäästöjä. Veneiden pohjamaaleista hilseilee mikromuoveja mereen veneilykauden aikana ja erityisesti keväisin veneenpohjia kunnostettaessa. Osa veneenpohjamaaleista on myrkkymaaleja, jotka kuluvat vähitellen veneilykauden aikana ja estävät levien ja merirokon kiinnittymisen veneiden pohjiin.

Luonnonvarakeskuksessa mietitään parhaillaan, voisiko tähänkin löytyä ratkaisu puupohjaisista veneenpohjamaaleista. Sama maaleista syntyvä mikromuoviongelma on myös monissa rakennusmaaleissa. Meriympäristössä mikromuoveja karkaa myös kalastuksen ja kalankasvatuksen takia.

Tekonurmet

Vähemmän tunnettua on mikromuovien syntyminen tekonurmista. Tekonurmien kieltämisen sijaan ratkaisua voisi lähteä etsimään biopohjaisista muoveista. Näitä voidaan valmistaa esimerkiksi puuperäisistä materiaaleista kuten hemiselluloosasta, puuaineksen muista sokereista ja ligniinistä. Näiden ongelmana on kuitenkin heikko sään ja kulutuksen kestävyys. Tuotteet joudutaan muokkaamaan hyvin nykyisten muovien kaltaisiksi. Uusien biopohjaisten materiaalien tutkimuksessa suomalaiset tutkimuslaitokset ovat kärkijoukkoa maailmassa.

Elintarvikepakkaukset

Muovi elintarvikkeiden pakkausmateriaalina ei ole Suomessa suuri mikromuoviriski, koska suurin osa muoveista kerätään ja käytetään hyödyksi. Suomalainen muovitutkimus voi löytää laajemminkin käytettävissä olevia ratkaisuja uusista muovia korvaavista materiaaleista ja kehittämällä kuitupohjaisia pakkauksia.

Elintarvikepakkauksen ei tarvitse kestää satoja vuosia, vaan riittäisi, jos se hajoaisi vuosien aikana eikä muodostaisi pysyviä mikromuoveja päästessään vahingossa luontoon. Parempi vaihtoehto olisi elintarvikepakkauksissa kestävä ja kierrätettävä biomateriaali, joka olisi riittävän arvokas tai pantillinen, ettei se päätyisi luontoon muodostamaan mikromuoveja.