99 procent van al het plastic in de oceaan is zoek. We weten dat het erin ging, maar we hebben geen idee waar het is gebleven. Eén ding is echter zeker: plastic is nooit echt weg. De vraag is: waar is het? Door uit te zoeken waar het plastic is, kunnen we onderzoeken hoe schadelijk het is. Denk aan plastic in je drinkwater, in je eten of in ongeboren baby's. Door de reis van plastic door de oceanen te volgen, kunnen we achterhalen waar het vandaan komt en wie er verantwoordelijk voor is. Dat is het beginpunt van de uitdaging die elke dag urgenter wordt: het verminderen van de alsmaar groeiende afvalberg van plastic.  

Er zijn niet veel dieren die een hele colafles opslokken, maar microplastics zijn zo klein dat ze bijna overal in doordringen

Ook al zijn plastic verpakkingen ontworpen als wegwerpartikel, plastic is een blijvertje. Alleen al in Nederland voegen we jaarlijks 512 miljoen kilo plastic verpakkingen toe aan de alsmaar groeiende berg afval. Dat zijn 1.500 verpakkingen per persoon per jaar, of ruim 4 per dag. We recyclen slechts een fractie ervan. Misschien heb je verontrustende foto’s voorbij zien komen van zeeschildpadden die verstrikt zitten in plastic zakken, en rivieren gevuld met plastic flessen zo ver het oog reikt. Maar dat is slechts het topje van de plastic ijsberg.

Om te beginnen: eilanden van drijvend plastic zijn een mythe. De waarheid is nog zorgwekkender: plastic valt uiteen in minuscule microplastics en nog kleinere nanoplastics. "Er zijn niet veel dieren die een hele colafles opslokken, maar microplastics zijn zo klein dat ze bijna overal in kunnen doordringen", zegt oceanograaf Erik van Sebille, voorzitter van het interdisciplinaire netwerk Utrecht Plastic Sources, Sinks and Solutions (UPlasticS3) van de Universiteit Utrecht. Hoe langer plastic in de oceaan blijft, hoe meer microplastics er ontstaan en hoe meer problemen ze kunnen veroorzaken. Daarom is het zorgwekkend dat 99 procent van het plastic in de oceaan zoek is, zoals Utrechtse wetenschappers berekenden. Waar is het en hoeveel schade veroorzaakt het?

"Voor een oceanograaf is het bestuderen van de reis die plastic aflegt door de oceanen het zilveren randje van de plasticproblematiek: plastic soep is een drama, maar laten we er gebruik van maken en meer leren over de oceaan", zegt Erik van Sebille, die bestudeert hoe plastic door de oceaan reist, door de oceaanstromingen te modelleren en het transport van materiaal te volgen. En dat is niet alleen van belang voor het beantwoorden van fundamentele vragen.

Weten hoe plastic zich door de oceanen verplaatst heeft ook veel praktische implicaties. "Als we plastic in de oceaan tegenkomen en weten welke route het aflegt, kunnen we berekenen waar het te water is gegaan. Met andere woorden: wie er verantwoordelijk voor is." Daar verwijzen de 'sources en sinks' in het netwerk Utrecht Plastic Sources, Sinks and Solutions naar. Die gegevens helpen ook bij het vinden van oplossingen: “Met deze data kunnen we ook voorspellen waar plastic naartoe reist en waar het aan land komt, wat bijdraagt aan effectieve manieren van opruimen", zegt Van Sebille.

Van de diepzee tot alpine sneeuw en afgelegen eilanden: onderzoekers ontdekken plastic nu op allerlei plekken ter wereld. "Ook al zou het er niet moeten zijn, plastic in de oceaan is niet het echte probleem hier. Plastic in een organisme of in je lichaam is dat wel", zegt Van Sebille. Dus waar zit het? Daar moeten we achter zien te komen en dat is waarom wetenschappers van de Universiteit Utrecht de handen ineen slaan en werken aan manieren om zelfs de allerkleinste plastic deeltjes te detecteren. Want dat je plastic niet kunt detecteren, wil niet zeggen dat het er niet is.

"Het zijn niet de grotere stukken plastic die de grootste problemen veroorzaken", beaamt bioloog Lonneke IJsseldijk van de Universiteit Utrecht, die jaarlijks zo'n 50 tot 100 gestrande bruinvissen op de snijtafel onderzoekt. "De eerste bruinvis die door plastic is gestorven, moet nog binnen worden gebracht." Ze komt wel stukjes plastic tegen in de magen van walvisachtigen, maar marien afval is niet verantwoordelijk voor de directe dood van de dieren.

"In zo'n 7 tot 15 procent van de bruinvissen vinden we zwerfvuil, maar niet in grote stukken die verstoppingen of perforaties veroorzaken, zoals je zou verwachten", zegt IJsseldijk. "Bij gestrande potvissen langs de Noordzeekust troffen we hele emmers, vistuigen en een halve autobumper aan, maar zelfs bij deze dieren was afval niet de doodsoorzaak", aldus IJsseldijk.

Het lijkt misschien tegen-intuïtief, gezien de omvang van deze reuzen, maar het zijn de microplastics die een veel groter gezondheidsprobleem voor het zeeleven kunnen vormen. "Filter feeders zoals baleinwalvissen krijgen gemakkelijker microplastics binnen, omdat ze voortdurend met hun bek wijd open zwemmen. Bruinvissen krijgen ze mogelijk ook binnen. We weten het alleen nog niet; omdat microplastics zo klein zijn, zijn ze moeilijk te detecteren. Er valt nog veel te ontdekken over de toxiciteit en de gezondheidsrisico's die ze kunnen veroorzaken", zegt IJsseldijk, die ook deel uitmaakt van het UPlasticS3-netwerk. "Daarom zijn laboratoriumstudies en de samenwerking met onderzoeksgroepen uit verschillende vakgebieden zo belangrijk."

Terwijl het vinden van microplastics al complex kan zijn, blijkt het detecteren van de nog kleinere nanoplastics een bijna onmogelijke opgave te zijn. Hulp komt soms uit onverwachte hoek, laat de Utrechtse chemicus Florian Meirer zien, wiens groep werkt met verschillende spectro-microscopische technieken, doorgaans om analytische metingen uit te voeren aan nanodeeltjes in bijvoorbeeld katalysatormaterialen en batterij-elektroden. "Nanoplastics zijn ongelooflijk moeilijk te detecteren met de gangbare technieken. Door verschillende van onze technieken te combineren zijn we in staat om individuele nanoplastics te meten ter grootte van een duizendste van de dikte van een menselijke haar", zegt Meirer, die eveneens deel uitmaakt van het UPlasticS3-netwerk. Onderzoekers van UPlasticS3 troffen al nanoplastics aan in oceaanwater, de zeebodem en in alpensneeuw.

We kunnen nu individuele nanoplastics meten ter grootte van een duizendste van de dikte van een menselijke haar

Het is niet alleen de aanwezigheid van nanoplastics die onderzoekers detecteren, ze zijn ook in staat een idee te krijgen van het soort plastic: of het bijvoorbeeld PET, polystyreen of een ander materiaal is. En er is meer, voegt Meirer toe: "Door te bestuderen hoe grotere stukken plastic afbreken tot nanoplastics, willen we een schatting maken van de leeftijd van nanodeeltjes die in de oceaan worden aangetroffen. Door de duur van de oceaanreis te combineren met kennis over oceaanstromingen van Erik van Sebille, kunnen we uiteindelijk de herkomst ervan achterhalen." 

Het screenen van water lukt op deze manier al, maar het opsporen van nanoplastics in weefsel en bloed is andere koek. "Zowel nanoplastics als menselijke monsters zoals weefsel of bloed zijn organische materialen die voornamelijk bestaan uit koolstof, zuurstof en waterstof. Dat maakt het moeilijk om onderscheid te maken tussen de twee bij zulke kleine deeltjes als nanoplastics", legt Meirer uit. "We werken momenteel aan manieren om monsters voor te verteren zodat de nanoplastics over blijven en we deze in bloed kunnen detecteren. Dat zal helpen om plastic te identificeren in bijvoorbeeld het orgaanweefsel van de walvisachtigen waar Lonneke IJsseldijk mee werkt, maar ook om plastic te detecteren in menselijk weefsel en de toxicologische effecten ervan in het lab te beoordelen."

De Universiteit Utrecht is koploper in het onderzoeken van de gezondheidseffecten van micro- en nanoplastics in zo'n interdisciplinaire aanpak en op zo'n grote schaal, zegt hoogleraar toxicologie Juliette Legler, die kijkt naar het effect van microplastics tijdens de zwangerschap en het vroege leven. Microplastics kunnen op drie verschillende manieren schadelijk zijn: "Als deeltjes kunnen ze een stressrespons in cellen uitlokken. De plastics kunnen ook chemische additieven in het lichaam lekken. Of de plastics kunnen een vector zijn voor het transporteren van bacteriën en micro-organismen", legt Legler uit. "We hebben de eerste aanwijzingen dat microplastics door het menselijk lichaam worden opgenomen, maar we weten nauwelijks wat de effecten ervan op onze gezondheid zijn", zegt ze.

De aanwijzingen waar Legler op doelt zijn even verbazingwekkend als alarmerend. De afgelopen jaren hebben Utrechtse onderzoeksgroepen uit het UPlasticS3-netwerk specifieke delen van het lichaam onder de loep genomen om te onderzoeken of microplastics het menselijk lichaam binnendringen en beïnvloeden. Hun resultaten zijn ingrijpend. "Door naar placenta's te kijken en modelstudies in het lab uit te voeren, hebben we nu sterke aanwijzingen dat microplastics de placenta binnendringen. Aangezien we ook aanwijzingen hebben dat microplastics aanwezig zijn in het vruchtwater, is het niet onwaarschijnlijk dat ongeboren baby's microplastics inslikken", zegt Legler. Collega Raymond Pieters toonde aan dat microplastics de darm binnendringen en in het weefsel terechtkomen, waar interacties immuunreacties kunnen uitlokken. En neurotoxicoloog Remco Westerink ontdekte dat microplastics zelfs in staat zijn de bloed-hersenbarrière te passeren en de neuronale functie te beïnvloeden.  

We hebben sterke aanwijzingen dat microplastics zelfs de placenta binnendringen

Om de risico's van plastic deeltjes voor de menselijke gezondheid en de blootstelling verder te onderzoeken – variërend van textiel tot voetbalvelden met kunstgras – gaat immunotoxicoloog Pieters het grote Europese consortium Polyrisk leiden, waar ook de groep van Florian Meirer en Nienke Vrisekoop (UMCU) bij betrokken zijn. Legler zal het onderzoek naar de effecten van microplastics op zwangerschap en het vroege leven voortzetten in het project Aurora, geleid door epidemioloog Roel Vermeulen. Bijvoorbeeld door microplastics in navelstrengbloed te onderzoeken en epidemiologische vervolgstudies bij kinderen uit te voeren. Daarnaast start Legler – samen met bijna dertig kennisinstellingen en industrieën, en de Utrechtse onderzoekers Remco Westerink, Raymond Pieters, Hanna Dusza en Roel Vermeulen – het nieuwe miljoenenproject Momentum om de effecten van microplastics op de gezondheid van de mens te onderzoeken en daarbij nauw samen te werken met de plasticindustrie.

Want er valt nog meer te ontdekken. "We hebben nu aangetoond dat microplastics in specifieke delen van het lichaam voorkomen. En we ontdekten al dat microplastics de genexpressie en het celmetabolisme veranderen. Maar we hebben meer nodig", zegt Legler. "We zien dat onze cellen reageren op de microplastics, en hoewel dat niet natuurlijk is, hoeft het niet te betekenen dat het schadelijk is. Pas als we kunnen vaststellen wat de langetermijneffecten zijn, kunnen we samen met de industrie zoeken naar oplossingen om blootstelling te voorkomen", legt Legler uit.

Meer inzicht in de toxicologische effecten is niet alleen een gezondheidskwestie, het is ook essentieel voor het bieden van een wettelijk kader. "Iedereen kan op zijn klompen aanvoelen dat plastic niet in je eten of in je lichaam hoort te zitten. Maar zolang er geen bewijs is van schadelijke effecten, is er geen noodzaak voor beleidsmakers om er daadwerkelijk iets aan te doen", zegt hoogleraar milieurecht Chris Backes van de Universiteit Utrecht, die ook deel uitmaakt van het UPlasticS3-netwerk.

De moeilijkheid met plastic in de oceanen is dat het een mondiaal probleem is. Internationale ketens en vrijhandelsverdragen maken het er niet eenvoudiger op. "Het is allemaal met elkaar verbonden, maar de wet is dat niet. Het plasticprobleem wordt met de dag urgenter, maar op het gebied van wetgeving zijn we nog maar net begonnen", zegt Backes. "De wereld zal niet schoner worden als we geen wereldwijde aanpak hebben."

Het verbod van microplastics in cosmetica door de Europese Unie is volgens Backes vanuit juridisch oogpunt "spectaculair". "Maar dit betreft alleen de microplastics die bewust worden toegevoegd aan producten als scrubs en tandpasta; ze maken minder dan 1 procent uit van de microplastics in de oceaan. De twee grootste bronnen zijn de slijtage van autobanden op de weg (28 procent) en van kleding in de wasmachine (35 procent). Wie is daar verantwoordelijk voor? De fabrikant van de kleding, van de wasmachine? De rioolwaterzuivering? De consument?"

Fabrikanten zijn niet alleen verantwoordelijk voor het maken van het product, ze moeten ook verantwoordelijk zijn voor het afval dat ze creëren.

Zogeheten 'extended producer responsibility' kan een van de manieren zijn om de afvalberg te verminderen, blijkt uit het onderzoek van Backes. "Bij sommige specifieke producten wordt dit al toegepast. Denk aan autobanden die opnieuw worden ingezameld, batterijen, of plastic, blikjes en drankverpakkingen die worden gerecycled. Voor tapijten en matrassen zou zo'n terugwinningsverplichting in de nabije toekomst ook kunnen gaan gelden", aldus Backes. "Fabrikanten zijn niet alleen verantwoordelijk voor het maken van het product, ze moeten ook verantwoordelijk zijn voor het afval dat ze creëren."

Meer met elkaar verbonden wetgeving rond nieuwe producten is een van de doelen van Backes' onderzoek. "Als een nieuw product wordt goedgekeurd voor de markt zijn er regels over de veiligheid van een product, over de gezondheidseffecten, en specifieke producteisen. Maar er zijn geen regels over het tweede leven van een product, het afval ervan of het hergebruik van producten. Wij willen dat fabrikanten circulaire oplossingen toepassen: kijk bij de start van een nieuw product naar het eindstadium ervan, waardoor hergebruik, inzameling of circulaire toepassing makkelijker wordt. Laat een product aan bepaalde circulaire eisen voldoen voordat het de markt op komt."

In 2019 bracht de Universiteit Utrecht de Skyscraper naar Utrecht, een 11 meter lange walvis gemaakt van plastic afval. De komst van de walvis was geïniteerd door Marleen van Rijswick, hoogleraar Europees en nationaal waterrecht: "Het symboliseert een enorm probleem dat we normaal gesproken niet zien, en het is een gezamenlijk probleem. Dus het is een gezamenlijke verantwoordelijkheid om het op te lossen."

Het recyclingpercentage moet simpelweg omhoog, willen we ooit de groeiende berg plastic verkleinen en voorkomen dat het in de oceaan terechtkomt. "In Europa wordt momenteel slechts 30 procent van al het plastic afval ingezameld en een veel kleinere fractie ervan gerecycled. Zo’n 20 procent van het ingezamelde afval wordt zelfs naar het buitenland vervoerd, naar landen als Cambodja, Indonesië en Maleisië. Het is twijfelachtig of het plastic daar daadwerkelijk wordt gerecycled, in plaats van gewoon verbrand of weggegooid in het milieu", zegt de Utrechtse chemicus Ina Vollmer.

Het is niet alsof recycling in dit stadium niet mogelijk is. "Het probleem is dat plastic te goedkoop is. En de huidige beschikbare recyclingtechnieken via traditionele recycling leveren een kwalitatief minder goed product op dan nieuwe grondstoffen uit aardolie, waardoor het voor fabrikanten minder aantrekkelijk is om ermee te werken. Daarom onderzoek ik nieuwe manieren van chemische recycling", aldus Vollmer.

Je zou kunnen denken dat mechanische recycling veelbelovend is, waarbij je het materiaal simpelweg verhit en omvormt tot een nieuw product, zoals bij 3D-printen. Het bespaart inderdaad nieuw materiaal, energie en CO2-uitstoot, maar de kwaliteit is slecht, waardoor de toepassingen beperkt zijn. "Met chemische recycling kunnen we de polymeerketens afbreken tot de afzonderlijke bouwstenen waaruit het plastic bestaat. Dat kost wel wat meer energie en levert dus meer CO2 op. Door een katalysator toe te voegen kan ik de temperatuur die nodig is voor het proces verlagen en de productkwaliteit verbeteren", legt Vollmer uit. "Dit kan interessante grondstoffen opleveren voor de raffinage-industrie, waardoor het gebruik van ruwe olie afneemt en plastic afval niet meer in de oceaan of zelfs in het menselijk lichaam terechtkomt."

Oceanographer Erik van Sebille legt uit waarom het zo belangrijk is te weten waar het plastic in de oceanen is. 

Een 'plasticvoorspeller' helpt lokale parkwachters op de Galapagoseilanden te bepalen waar plastic aan land komt, en draagt daarmee bij aan efficiënte opruimacties.

Utrechtse onderzoekers bouwen een model dat voorspelt waar plastic in de oceanen terechtkomt. "We doen een gigantische simulatie met al het plastic dat rondwaart."

Maar wat te doen met al het plastic dat al in de oceaan zit? "We ontwikkelen momenteel een computertool die voorspelt waar plastic zal aanspoelen op de Galapagoseilanden, om lokale parkwachters te helpen bij effectieve manieren van opruimen", vertelt oceanograaf Erik van Sebille. "De Galapagoseilanden bestrijken een groot gebied. Deze tool helpt hen te beslissen naar welk eiland ze moeten gaan, om plastic van de stranden te verwijderen en te voorkomen dat het plastic terugspoelt naar zee." 

Voor deze voorspellende tool bouwden de Utrechtse onderzoekers software die allerlei wind- en watergegevens op een geavanceerde manier combineert. Ook maakt het gebruik van gegevens over oceaanstromingen, verzameld via speciaal ontworpen drifters. De onderzoekers zijn begonnen met de Galapagoseilanden, maar zijn van plan dezelfde techniek ook toe te passen op andere gebieden, zoals Spitsbergen, Indonesië en de Waddenzee.

Het opruimen van plastic op het land voorkomt dat plastic een lange reis aflegt door de oceanen

Uiteindelijk gaat het niet om het opruimen van stranden, maar om het opruimen van de oceaan, en dat begint al op het strand: "Het opruimen van grote stukken plastic op het land is eenvoudiger dan het verwijderen van microplastic uit de zee, en het heeft een veel groter effect", legt Van Sebille uit. "Door efficiënt het plastic op te ruimen dat door zee aan land wordt gebracht, voorkomen we dat het plastic een lange reis aflegt door de oceanen en uiteenvalt in duizenden stukjes microplastic. Het beperkt de tijd dat plastic schade kan aanrichten op zee, en voorkomt dat plastic op ons bord belandt."

In een notendop is dit hoe de Universiteit Utrecht bijdraagt aan een betere wereld zonder plastic afval. Door enerzijds te onderzoeken wat de impact is van plastic in onze oceanen, door uit te zoeken waar het plastic zit, manieren te ontwikkelen om het op te sporen en de gezondheidseffecten ervan aan te tonen. En aan de andere kant door oplossingen te vinden, door onderzoek te doen naar verantwoordelijkheid, wetgeving en manieren om plastic afval te verminderen. Doe mee met onze missie naar een leven zonder plastic afval.

Verklein je plastic voetafdruk. Ontdek hoe je minder plastic kunt gebruiken.

Draag bij aan onze crowdfunding campagne Plasticvrije Oceanen.

Over de revolutionaire ontwikkeling van mini-organen en de toepassing ervan.

Hoe we ons voedselsysteem veerkrachtig maken, zaadje voor zaadje.

Over alles dat onze gezondheid bepaalt, maar niet is vastgelegd in onze genen.

Universiteit Utrecht Heidelberglaan 8 3584 CS Utrecht Nederland Tel. (030) 253 35 50