plastik aus Meer entfernen ocean cleanup

© The Ocean Cleanup

The Ocean Cleanup:
Funktion, Vorteile & Kritik

- Die Innovation gegen Plastik im Meer

„To catch the plastic, act like the plastic“. Nach diesem Prinzip funktioniert das Projekt The Ocean Cleanup, was übersetzt so viel bedeutet wie „um Plastik einzufangen, so verhalte dich wie Plastik“. Das Projekt wurde bereits umgesetzt, scheiterte im ersten Anlauf jedoch an einigen Stellen, woraufhin Modifizierungen vorgenommen und Ende 2019 ein weiteres System gebaut wurde. Heute befreit The Ocean Cleanup mit einem weiteren Projekt namens Interceptor neben unseren Meeren auch Flüsse von Plastik.

1. Problem und Ziel

Der Müllstrudel „Great Pacific Garbage Patch“ (GPGP) befindet sich zwischen Hawaii und Kalifornien im Nordpazifischen Strömungskreis. Er hat eine unglaubliche Größe von 1,6 Millionen Quadratkilometern – die dreifache Größe Frankreichs.

Die größte Plastikinsel: Das Pacific garbage Patch

Quelle: The Ocean Cleanup,
Bearbeitet durch: sinplastic.com 

In diesem Müllstrudel schwimmen mehr als 1,8 Trillionen Plastikteile, somit befinden sich dort 180 Mal mehr Plastikteile als Meeresbewohner. Interessant ist, dass 92% der insgesamt 80 Tausend Tonnen im „Great Pacific Garbage Patch“ auf Makroplastik (> 0,5 cm) zurückzuführen ist. Ein Grund dafür ist, dass Fischernetze bezogen auf die Masse 46% des Plastikmülls im Strudel ausmachen.

The Ocean Cleanup hat sich als Ziel gesetzt, das Plastik im Great Pacific Garbage Patch mit Hilfe einer großen Konstruktion einzufangen und aus dem Meer zu beseitigen.

2. Erfinder Boyan Slat

Boyan Slat aus den Niederlanden war gerade einmal 16 Jahre alt, als er sich nach einem Tauchgang in Griechenland entsetzt fragte: „Warum machen wir das Meer nicht sauber?“

Als er sich eingehender mit dem Thema Plastikmüll im Meer befasste, stellte er zu seiner Verwunderung fest, dass sich noch niemand ernsthaft mit dem Problem auseinandergesetzt hatte. Daraufhin beschloss er in seinem Wissenschaftsprojekt in der Schule herauszufinden, warum es als unmöglich galt, Plastik aus den Meeren zu beseitigen. Nachdem er ein Jahr lang mit Ideen und Tests experimentiert hatte, kam er auf die Idee ein passives System zu entwickeln. Das Prinzip sollte darauf beruhen, sich die Meeresströmung zu Nutze zu machen.

portrait boyan slat
Boyan Slat, Quelle: "The Ocean Cleanup"

Nach seinem Schulabschluss präsentierte Boyan Slat seine Idee auf der TEDx Konferenz, erlangte dadurch jedoch wenig Aufmerksamkeit. Trotzdem ließ ihn seine Idee auch während seines Luftfahringenieur Studiums nicht los und er entwickelte sie weiter. Nach nur einem halben Jahr brach er sein Studium ab und gründete mit seinen Ersparnissen von nur 300€ „The Ocean Cleanup“.

Im Mai 2013 geschah dann das Unglaubliche: Nachrichtensender griffen das Video von Boyan Slats Präsentation bei der TEDx Conferenz auf, das sich daraufhin wie ein Lauffeuer verbreitete. Die Idee ging viral und erreichte so viel Aufmerksamkeit, dass sich ein Gründungsteam bildete und 90.000 USD über Crowdfunding eingenommen wurden.

3. The Ocean Cleanup 001

3.1 Funktionsweise

Das Herz der Konstruktion von The Ocean Cleanup besteht aus einer 600 Meter langen, rohrähnlichen bzw. schlauchähnlichen Konstruktion.  Der auf dem Wasser treibende Luftschlauch bildet im Meer eine U-Form und richtet sich je nach aufkommender Windrichtung aus. Mit ihm soll der Kunststoffmüll auf der Meeresoberfläche eingefangen und ein späteres Einsammeln durch Boote ermöglicht werden. Die folgende Luftaufnahme zeigt das erste System 001, das am 08.09.2018 in Betrieb genommen wurde.

Plastikbeseitung im Meer

© The Ocean Cleanup

Die Dichte der meisten Kunststoffe liegt zwischen 0,8 und 2,2 g/cm3, die des Salzwassers etwa bei 1,025 g/cm3. Kunststoffteile, die eine geringere Dichte aufweisen als die des Salzwassers, sollten auf der Meeresoberfläche treiben. Durch Wellenbewegungen und Strömungen können

diese aber in die Tiefe gedrückt werden. Um auch diese Kunststoffteile einfangen zu können, besitzt die gesamte Konstruktion 001 eine Barriere aus fest gewobenem Stoff, die entlang des Schlauches befestigt ist und bis zu drei Meter in die Tiefe ragt. Obwohl Kunststoffmüll in die Tiefe gedrückt wird, reicht die drei Meter lange Barriere für das Vorhaben aus. Untersuchungen auf der Meeresoberfläche haben nämlich gezeigt, dass die Kunststoffkonzentration mit zunehmender Tiefe exponentiell abnimmt, wodurch sich bereits in den ersten Metern der meiste Plastikmüll befindet.

barriere the ocean cleanup
Die Barriere © The Ocean Cleanup

Die Gesamtkonstruktion macht sich drei Kräfte zu nutze.

  • Windkräfte
  • Strömungskräfte
  • Wellenkräfte

Die Konstruktion und der Kunststoffmüll werden von Meeresströmungen angetrieben. Der 600 Meter lange Schlauch wird aber zusätzlich von Wellenbewegungen und Windkräften unterstützt, sodass seine Geschwindigkeit die des Plastiks übersteigen sollte, so die Idee.

occeancleanup funktion plastikbeseitigung

Quelle: The Ocean Cleanup, 
Bearbeitet durch: sinplastic.com  

Da Wellen-, Wind- und Strömungskräfte in die gleiche Richtung zeigen, summieren sich diese auf, wodurch die auf die Konstruktion wirkende resultierende Kraft  größer ist als die Kraft , die den Müll antreibt. Folgende Formel  veranschaulicht dies. F(force) steht dabei für die Kraft.

the ocean cleanup formel rechnung

Diese Kräftedifferenz sorgt für unterschiedliche Geschwindigkeiten, wodurch sich die Konstruktion schneller als der Kunststoffmüll bewegem sollte.

Aufgrund derselben Geschwindigkeitsrichtungen sollte der Müll regelrecht verfolgt und somit eingefangen werden und dadurch schätzungsweise 5 bis 10 Mal mehr Müll als mit einer ortsfesten Konstruktion gesammelt werden.

3.2 Das Scheitern

Im September 2018 ging die erste Version 001 des Ocean Cleanup auf See. Leider stellte sich neben einigen Erfolgen eine entscheidende Niederlage ein. Das System fing zwar Plastik ein, jedoch konnte dieses auch wieder entweichen. Während versucht wurde das Problem zu beheben, löste sich durch zu hohe Belastung des Materials ein 18 Meter langes Stück der Konstruktion, sodass das Team nach einem Testlauf von nur 4 Monaten gezwungen war, mit dem System an Land zurückzukehren.

Dort begann eine Ursachenanalyse, die folgendes ergab: Man hatte mit Hilfe von Modellen versucht die Wind-, Wellen- und Strömungskräfte auf dem Meer vorherzusagen. Diese Modellierungen erwiesen sich jedoch aufgrund der schwankenden Meeresbedingungen als zu ungenau bis hin zu nichtzutreffend.

In der Realität bewegte sich das System langsamer und das Plastik viel schneller als es das Team erwartet hatte.

Die Beobachtungen zeigten außerdem, dass die Geschwindigkeit des Systems nicht konstant war, sodass es sich zeitweise sogar langsamer als das Plastik bewegte. Die Folge: Plastik gelangte zwar in das System, aber es konnte auch wieder entweichen. 
Man begann Lösungsansätze zu entwickelt und nur 5 Monate später war System 001/B auf See.

4. The Ocean Cleanup 001/B

4.1 Funktionsweise

Im Oktober 2019, startete das System 001/B des Ocean Cleanup. Das neue System ist dreimal kleiner als sein Vorgänger und kann somit schneller und günstiger gebaut sowie leichter transportiert werden. Um die Belastung des Materials und weitere Brüche in Zukunft zu verhindern, wurde die Barriere vom Schlauch abgelöst und etwas weiter vorn angebracht.

the ocean cleanup system 001 b
Aufbau System 001/B, Quelle: "The Ocean Cleanup" - Bearbeitet durch: sinplastic.com

Um außerdem ein Wiederentweichen des Plastiks aus der Konstruktion zu unterbinden, testete das Team auf offenem Meer verschiedene geschwindigkeitsbeeinflussende Modellierungen des Systems.

In der erfolgreichsten und sich nun im Einsatz befindlichen Variante wurde ein 20 metergroßer Fallschirm-Anker zur Verlangsamung des Systems eingesetzt. Durch diese extreme Veränderung wurde das gesamte Grundprinzip des Systems umgekehrt.  

infografik the ocean cleanup vergleich

In der ersten Version wurde durch eine Systemausrichtung mit der Strömung das Plastik von dem schnelleren System eingefangen. Das neue System hingegen ist gegen die Strömung ausgerichtet und wird durch den Anker zusätzlich gebremst, wodurch das schnellere Plastik mit der Strömung ins Innere des Systems gelangt.

Das Prinzip von ersten Systems wurde komplett geändert. Das neue System wurde um 180 Grad gedreht und bewegt sich nun langsamer als der Müll.

Bojenlinie System 001/B, Quelle: "The Ocean Cleanup"

Auch verschiedene Varianten der Barriere wurden getestet. Da diese nicht mehr am Schlauch befestigt ist, wurde eine Bojenlinie (gelb) oberhalb befestigt, sodass sie selbst auf der Wasseroberfläche treiben kann. Diese wurde im Laufe der Verbesserungen wesentlich vergrößert, um den Verlust von Plastik durch Überschwappen zu minimieren. Mit diesen Modifizierungen macht das Team sich nun zuversichtlich an den Bau von System 002.

5. Die erhoffte Zukunftsentwicklung

 „The Ocean Cleanup“ modellierte vor dem Einsatz des ersten Systems die erwarteten Auswirkungen des Projekts auf die Plastikkonzentration im Great Pacific Garbage Patch. Demnach würde eine Verwirklichung des Ocean Cleanup den Müll in fünf Jahren um die Hälfte reduzieren.

ocean cleanup diagramm

Quelle: „The Ocean Cleanup“ – Bearbeitet durch: sinplastic.com  

Ohne Realisierung des Projekts hingegen würde die Kunststoffkonzentration bis zum Jahr 2050 um mehr als das Dreifache zunehmen, während bei einer Realisierung kaum Makroplastik auf der Oberfläche treiben würde.

Wegen des großen Rückschlags bei der Verwirklichung des Projekts, ist dieses vielversprechende Schaubild leider nicht mehr aktuell. Trotzdem ergeben auch die aktuellen Modellierungen von The Ocean Cleanup weiterhin eine Reduzierung des Mülls im Great Pacific Garbage Patch um 50% in fünf Jahren bei voller Größe des Systems

Da System 001/B dreimal kleiner als die Ursprungsversion ist, scheint bei jetzigem Stand eine längere Dauer wahrscheinlich.

Der Einsatz von ganzen Flotten von Ocean Cleanup Systemen in allen Meereswirbeln weltweit sowie eine zusätzliche Eindämmung des Zustroms von neuem Plastik, würde laut den Modellierungen von The Ocean Cleanup eine Beseitigung des Meeresplastiks bis 2040 um ganze 90% ermöglichen. Ob diese Einschätzung realistisch ist, kann nur schwer beurteilt werden. Fest steht, dass für den globalen Einsatz noch weitgehende Optimierungen des Systems notwendig sind.

6. Vor- und Nachteile von The Ocean Cleanup

6.1 Vorteile

  • Preiswert und einfach konstruierbar
  • Macht sich Wind-, Wellen- und Strömungskräfte zu Nutze
  • Effektives Einsatzgebiet mit viel Plastik
  • Mitbewegendes System erhöht den Wirkungsgrad der Anlage
  • Keine Gefährdung der Tierwelt

6.2 Nachteile

  • Ständiger Transport von Kunststoff durch Schiffe führt zu Abgasemissionen und Treibstoffverbrauch
  • Mikroplastik kann kaum/schwer von Schiffen abtransportiert werden
  • Wirkungsgrad von Wind- und Strömungskräften abhängig
  • Entfernt nur Kunststoff mit einer geringeren Dichte als Salzwasser. Sich in der Tiefsee befindender Kunststoff kann nicht entfernt werden
ocean cleanup interceptor

7. The Ocean Cleanup Interceptor

Die Konzentration von Plastik in den Meeren ist schon heute erschreckend hoch, doch gelangt tagtäglich weiteres Plastik durch Flüsse hinzu. Diese transportieren den Müll aus den Städten bis zum Meer und sind somit die Hauptzufahrtswege für Plastik in die Meere. Die Antwort auf dieses Problem ist der „Ocean Cleanup Interceptor“, eine Hauboot-ähnliche Konstruktion, die Plastik in Flüssen noch vor der Weiterleitung ins Meer bekämpft.

ocean-cleanup-interceptor-schaubild

Eine am Ufer befestigte Barriere leitet dabei das Plastik mit der Strömung in den Interceptor, wo es über ein Förderband ins Innere transportiert wird. Dort wird der gesammelte Müll vollautomatisch in 6 Container verteilt, die insgesamt 50 Kubikmeter fassen. Sind diese fast voll, erhält der Verantwortliche an Land eine Nachricht, woraufhin die Leerung veranlasst werden kann. Die Container befinden sich auf einem herauslösbaren Kahn im Inneren des Interceptors, sodass diese zum Ufer gebracht und geleert werden können, während der Rest des Interceptors an Ort und Stelle zurückbleibt.

7.1 Vorteile des Interceptors

  • blockiert samt Barriere nur einen Teil des Flusses, Schiffe können problemlos passieren
  • Solarbetrieben
  • kann 24/7 eingesetzt werden  
  • fängt täglich bis zu 50.000 Kilogramm Müll
  • bei optimalen Bedingungen bis zu 100.000 Kilogramm täglich

80% des Plastiks in Flüssen weltweit befindet sich in den 1.000 schmutzigsten Flüssen der Welt, die sich vor allem in Asien befinden. Dadurch kann der Interceptor auf diese Problem-Flüsse konzentriert und somit ein großer Teil des Plastiks beseitigt werden. Im Moment befinden sich 2 Interceptors im Einsatz (Malaysia und Indonesien), bis 2025 will the Ocean Cleanup aber in allen Tausend Problem-Flüssen aktiv sein.

8. Fazit zum Projekt

Das System von „The Ocean Cleanup“ lässt sich mit einfachen Mitteln konstruieren. Aus diesem Grund konnte die Idee von Boyan Slat in wenigen Jahren umgesetzt werden und treibt bereits auf dem Meer herum. Die ersten Messungen verliefen enttäuschend, denn es konnte nicht so viel Kunststoff gesammelt werden wie geplant, doch die Probleme wurden behoben. Nun wird am Nachfolger des aktuellen Systems 001/B gearbeitet. The Ocean Cleanup 002 soll auf die volle Ursprungsgröße hochskaliert und 2021 in Betrieb genommen werden. Mit dem Interceptor hat The Ocean Cleanup einen weiteren entscheidenden Meilenstein gesetzt, der den Zufluss von Plastik ins Meer eindämmt und solarbetrieben bereits erfolgreich im Einsatz ist.
„The Ocean Cleanup“ hat bewiesen, dass man auch mit wenigen finanziellen Mitteln etwas bewirken kann. Durch innovative Ideen wie das Nutzen von Wind-, Strömungs- und Wellenkräfte sowie seine Beweglichkeit auf dem Wasser, verschafft sich „The Ocean Cleanup“ große Vorteile und trägt dazu bei, neue Projekte zu inspirieren. 

Stand: 16.03.2020

Aktuelle Informationen auf www.theoceancleanup.com

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Dieser Beitrag hat 6 Kommentare

  1. Peter Olschewski

    Hallo, es wurde auch höchste Zeit, das diese Erfindung umgesetzt wurde.
    Wann seid ihr soweit, das Ihr in deutschen Flüssen in Aktion tretet ?
    Bin aus Hannover/Niedersachsen,Germany würde gern selber mithelfen, vielleicht voll Beruflich bei Euch einsteigen.
    Für unsere Flüsse vor Ort, das sind die Leine, die Ihme oder der Ärmelkanal.
    Schreibt mir,wenn Ihr das Projekt in Hannover startet.
    Und an wen ich mich, dann wenden kann.
    Weiterhin viel Erfolg und Gutes Gelingen.

    Gruß Peter Olschewski

    1. wendy

      Hallo Peter Olschewski,

      danke für deinen Kommentar. Dein Tatendrang ist großartig!
      Wir führen dieses Projekt leider nicht selbst durch, sondern haben nur davon berichtet, weil es einfach eine tolle Sache ist.
      Das Team von The Ocean Cleanup hat seinen Sitz in Rotterdam, in den Niederlanden.
      Auf ihrer Website suchen sie aber auch global nach Freiwilligen, die sie gerne unterstützen möchten.
      Vielleicht kannst du das Team einfach anschreiben. Hier findest du die Ausschreibung: https://theoceancleanup.com/careers/jobs/volunteer-application/
      Ich wünsche dir alles Gute für dein Vorhaben und drücke die Daumen, dass du bald auf die ein oder andere Weise in einem nachhaltigen Projekt Hand anlegen kannst!
      Viele Grüße
      Wendy

  2. Lisa

    Hallo, ich würde die Informationen sehr gerne für meine Bachelorarbeit benötigen. Gibt es dazu genaue Quellen woher die ganzen Daten sind? Wahrscheinlich teilweise von der offiziellen Homepage oder? Wäre super, wenn Sie mir dazu vielleicht noch ein paar andere Quellennachweise geben könnten!
    Vielen lieben dank,
    lisa

    1. wendy

      Hallo liebe Lisa,

      schön, dass du dich für the Ocean Clean Up interessierst. Es ist ein wirklich spannendes Projekt! Was studierst du denn?
      Tatsächlich stammen fast alle Informationen von der Website von The Ocean Clean Up. Auf der Seite findet man wirklich sehr viele gut ausgearbeitete Infos rund um das Projekt und alles, was damit zu tun hat. Für die technische Weiterentwicklung war zum Beispiel dieser Artikel besonders wichtig. Neben langem Lesen auf der Seite hat Jorge aber auch ein Projekt in seiner Uni zu The Ocean Cleanup gemacht. Er hat Physikalische Ingeneurswissenschaften und Mathematik studiert und die Formeln aufgestellt, die du in unserem Artikel findest.
      Wenn du dich mal mit Jorge dazu austauschen möchtest, melde dich gerne mit einem weiteren Kommentar zurück 🙂
      Liebe Grüße und ein tolles Wochenende
      Wendy

  3. Physiker

    Was sollen „Kubik Liter“ sein? Ein Kubikmeter ist 1 m³. „50 Kubik Liter“ sind also 50 L³. Die Einheit Liter beschreibt ein Volumen (1 L = 0.001 m³). Also sind 50 L³ = 50 × (0.001 m³)³ = 50 × (0.001)³ × m⁹. Was ist denn ein neundimensionaler Raum?

    1. Jorge Alayo

      Na Gott sei Dank haben wir so freundliche, aufmerksame Leser…

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