海洋プラスチックをどのようにして浄化できるのでしょうか?

写真: NOAA 国立海洋局

世界経済フォーラムによると、現在7,500万トンから1億9,900万トンのプラスチックが海洋を汚染しているという。 これは人間がプラスチック廃棄物のわずか9パーセントをリサイクルし、そのうち毎年1,000万トンを海に捨てている結果です。

このまま進めば、プラスチックの生産量が増加し続けるため、海洋へのプラスチックの年間流出量は2040年までに3倍になる可能性がある。 海洋プラスチック汚染は、漁業、海岸線、観光、海洋生物、そして私たちが食べる食べ物に影響を与えるため、毎年世界経済に何兆ドルもの損害を与えている可能性があります。

海洋プラスチックの一部は、海洋ゴミを渦の中に閉じ込める海流システムである 5 つの主要な循環のうちの 1 つに行き着きます。

ジャイア。 写真: NOAA

ハワイとカリフォルニアの間に位置する最大の環流である太平洋ゴミベルトは、テキサス州の 2 倍である 160 万平方キロメートルをカバーしています。 そこには1兆8000億個のプラスチックが含まれており、その重さはほぼ9万トンに達すると推定されている。 環流の中には、タバコの吸殻、ビニール袋、食品容器、洗濯かご、ペットボトル、医療廃棄物、漁具などのマクロプラスチックなど、識別可能な浮遊物が多数ありますが、プラスチックのほとんどはペッパーフレーク以下のサイズです。長い年月をかけて太陽や波によって壊れていきます。

大きなプラスチック片の大部分は広大な海に散らばっており、残りは小さすぎて収集できない可能性があるという事実にもかかわらず、海洋を浄化しようと試みている組織が数多くあります。

海洋プラスチックを除去するための最も注目を集めている取り組みは、海洋に浮遊するプラスチック汚染の90パーセントを除去することを目標とするオランダの非営利団体、オーシャン・クリーンアップによって実施されている。 最初の収集システムは、プラスチックゴミが障壁をすり抜け、風と波で一部が破損したため、効果がないことが判明した。 より成功している現在の反復では、太平洋ゴミベルトから 220,000 ポンドのプラスチックを除去しました。

写真: フェルトン・デイビス

オーシャン クリーンアップのシステムは、深さ 3 メートルの浮遊網状の大きな障壁で構成されており、大きな U 字型を形成し、2 隻の船でゆっくりと牽引されます。 動きによって生じる自然な流れにより、プラスチックが中央の保持ゾーンに送られます。 週に一度、2 隻の船が一緒になって障壁を閉め、滞留ゾーンを回収し、プラスチックをデッキの 1 つに排出します。 そこで、さまざまなリサイクルの流れに分離され、梱包されて、陸上のリサイクル施設に送られます。 組織のシステム 03 は現在開発中です。 大きさは 3 倍になり、回収されるプラスチック 1 キログラムあたりのコストが削減されます。

オーシャン・クリーンアップの取り組みは多くの注目を集めているが、一部の海洋生物学者はその手法が実際には利益よりも害を及ぼす可能性があると考えている。 彼らは、化石燃料で動く船が防潮堤を曳航しており、清掃作業で月あたり660トンの二酸化炭素を排出していると指摘している。 オーシャン・クリーンアップは、排出量を相殺し、バイオ燃料の実験を行っていると述べた。

海洋プラスチックの専門家の何人かは、オーシャン・クリーンアップのシステムが海洋生物に悪影響を及ぼし、たとえ海に戻したとしても生物が死んでしまう可能性があると懸念している。 オーシャンクリーンアップは、魚がそのシステムから逃れることができるようにカウンターします。 さらに、保持ゾーンに捕らえられた哺乳類、鳥、カメ用の呼吸口、海洋生物が巻き込まれないようにするための水中カメラ、保持ゾーンの一端を開く遠隔制御のトリガーリリースもあります。生き物が閉じ込められた場合。 保護種観察者が常に乗船し、すべての動物を監視し記録します。

写真: Zappy のテクノロジー ソリューション

もう一つの懸念は、オーシャン・クリーンアップのシステムが、科学者たちが十分な時間をかけて研究する前に、昆虫、虫、カタツムリ、ウミウシ、カニ、イソギンチャクなど、プラスチックと同じように海面に浮遊するネウストンと呼ばれるあまり理解されていない生態系に害を及ぼす可能性があることだ。それを勉強してください。

他の批評家は、オーシャン・クリーンアップの技術ではマイクロプラスチックを除去することはできないと述べており、ビーチクリーンアップのような低技術戦略のほうが、そもそもプラスチックが海に到達するのを防ぐため、より効果的であると信じている人もいる。

環流に浮遊するプラスチックの多くは数十年前のものであることが判明しているが、最近製造されたプラスチックの多くが海岸線近くに留まっていることが判明した。 ある研究によると、陸地から海に入ってから最初の5年間、プラスチックの77パーセントが海岸に残っているか、沿岸水域に漂っていた。 ユトレヒト大学の海洋学者エリック・ファン・セビレ氏によると、海洋中のプラスチックのほとんどは海岸線と海洋の間の海岸から160マイル以内に留まり、前後に流され砂の上でこすられ、最終的にはマイクロプラスチックに分解されるプロセスだという。海岸の清掃は、海洋プラスチックやマイクロプラスチックに対処する最も効果的な方法の 1 つである可能性があります。

いくつか例を挙げると、オーシャン コンサーバンシー、サーフライダー財団、アメリカ沿岸協会、オーシャン ブルー プロジェクトなど、多くの組織がボランティアのためにビーチの清掃活動を定期的に行っています。

ほとんどのプラスチックは川から海に流入します。

フィリピンのマリラオ川。 写真: JFヴァレスケスの花

科学者らは、世界中の 1,000 の川が、海に流れ込む川のプラスチックの 80 パーセントの原因であることを発見しました。

オーシャン・クリーンアップは、汚染された川の河口に投入される太陽光発電の双胴船のような船、インターセプターと呼ばれる河川浄化技術も持っている。 水が流れると、ゴミは障壁によってインターセプターのコンベアベルト上に誘導され、シャトルに投棄されます。 シャトルはゴミをバージのゴミ箱に運び、ゴミ箱は川岸に運ばれて空になります。 ゴミは廃棄物管理施設に送られます。 これまでに8台のインターセプターがインドネシア、マレーシア、ベトナム、ドミニカ共和国、ジャマイカの川から220万ポンド以上のゴミを除去した。

ゴミホイールさん。 写真: ディックライオン

ボルチモア港では、ミスター・トラッシュ・ホイールが地元の川からプラスチック汚染を回収します。 その封じ込めブームは、川を下って流れるゴミをその河口に導き、そこで熊手がベルトコンベア上に持ち上げます。 ゴミはベルトの上部にある別のはしけに積まれたゴミ箱に投下され、最終的には電気のために焼却されます。 巨大な水車が熊手とコンベアベルトに動力を供給しますが、流れが十分に強くない場合は、太陽光発電を使用して水車に水を送り込み、水車を動かし続けます。 ボルチモアで現在稼働している4台のゴミ収集車は、150万本のペットボトル、140万個の発泡容器、1,260万本の吸い殻を含む2,000トンのゴミを回収した。 ゴミホイールはテキサス、カリフォルニア、パナマで計画されています。

インドの企業である AlphaMERS は、川のゴミをブロックするステンレス鋼のメッシュフェンスを製造しています。 それらは、障壁を乗り越える可能性のある速い流れに耐えるのに十分な強度を持っています。 障壁の角度により、ゴミは海岸に向けて収集されます。 現在、インドの 8 つの都市に 34 のフェンスが設置されています。

今年、オランダのスタートアップ企業がアムステルダムの運河に最初のバブルバリアを設置しました。 川底に斜めに置かれた多孔管から空気が送り出され、バブルカーテンが発生します。 可能であれば、ポンプは再生可能エネルギーで駆動されます。

写真: 偉大なバブルバリア

川の流れが泡の障壁にぶつかると、プラスチック廃棄物は脇に押し流されて集水系に流れ込みます。 この技術により、船や回遊魚が気泡を容易に通過できるようになります。 オランダのカトウェイクにある気泡障壁はプラスチックが北海に到達するのを防ぎ、ポルトガルや東南アジアでも同様の計画が計画されている。

ヴァン・セビレ氏の調査では、海面には27万6000トンの小さな浮遊プラスチックがあると推定されている。 しかし科学者らは、2010年だけで530万トンから1,400万トンのプラスチックが海に流入したと考えている。 海面に浮遊しているのが発見され、毎年海に流れ込むプラスチックのわずか 1 パーセントに過ぎないとしたら、残りはどこにあるのでしょうか?

科学者らは、海には24兆4000億個のマイクロプラスチック（長さ5ミリメートル未満、つまりゴマ粒ほどの大きさのプラスチックの破片）が含まれており、その重さは8万2000トンから57万8000トンあると考えている。 おそらくもっとあるでしょう。 ほとんどのマイクロプラスチックは、合成繊維、パーソナルケア製品、タイヤ、都市塵、およびプラスチック破片​​の分解に由来します。 現在の技術では下水処理場でそれらをろ過することができないため、そのほとんどが海に流れ出て海や堆積物に沈みます。

カリフォルニア州サンタバーバラの海岸沖で採取された堆積物サンプルには、1870 年から 2009 年までの堆積物の内容が示されていました。研究者らは、1945 年から 2009 年を表す層で、サイズが 1 ミリメートル以下のプラスチック繊維を発見しました。 年が経つにつれて、その量は 15 年ごとに 2 倍になりました。これは世界のプラスチック生産の実際の割合を反映した増加です。 海洋堆積物を分析したオーストラリアの研究者らは、現在約1,550万トンのマイクロプラスチックが海底に存在していると推定している。

海鳥の胃からプラスチックが見つかった。 写真: 米国魚類野生生物局

海洋動物はマイクロプラスチックを食べるということは、元のプラスチック製品に柔軟性、カラフルさ、防水性、難燃性を与えるために添加された有毒化学物質も摂取することを意味します。 マイクロプラスチックは他の有毒化学物質を吸収し、有害な細菌を運ぶ可能性もあります。 それらは、生殖システムを混乱させ、成長を阻害し、組織の炎症や肝臓の損傷を引き起こすことにより、海洋生物に害を及ぼすことが示されています。

マイクロプラスチックはすべての海洋生物、さらには海の最も深い海溝にいる小さな甲殻類の腸内からも発見されているため、食物連鎖の一部であり、人間も消費します。 マイクロプラスチックはすでに人間の血液、糞便、胎児の胎盤から検出されていますが、これまでのところ、マイクロプラスチックがどのように人間の健康に悪影響を与えるかについての大規模な決定的な研究はありません。

Beizhan Yan は、コロンビア気候学校ラモント・ドハティ地球観測所のラモント准研究教授であり、プラスチック汚染を専門としています。 彼は、コロンビア化学科およびメールマン公衆衛生大学院の研究者と協力して、人体内のマイクロプラスチックおよびナノプラスチック（サイズが 1 ミクロン未満の小さな破片）の存在、つまり人がどの程度の曝露レベルにあるのか、プラスチック粒子がどのように体内に侵入するのかを調査しています。血液、マイクロプラスチックが臓器に輸送されるかどうか、健康への悪影響を引き起こす可能性があるかどうか。

ヤン氏はまた、スティーブンス工科大学のリバーキーパー、フィリップ・オートン氏、およびラモント大学の同僚ジョアキン・ゴーズ氏と協力して、ニューヨーク市の水路におけるマイクロプラスチックの発生源と環境運命を研究している。 生態系を保護しながらマイクロプラスチックを除去するのは簡単ではありません。

ヤン氏は、「これらの小さなマイクロプラスチックは、シルト、粘土、植物の破片、ブラックカーボンなど、天然か人為的かを問わず、あらゆる種類の粒子など、他の多くの鉱物や微粒子と共存している。それらは同じようなサイズと密度を持っているため、困難である」と述べた。マイクロプラスチックを他の粒子から効率的に分離するためです。濃度または質量の観点から言えば、マイクロプラスチックはおそらくこれらの粒子の総質量の 0.1 パーセント未満です。」 同氏は、将来的には研究者が元素を効率的に分離する技術を開発するかもしれないと信じているが、現在はそのような技術は存在しない。

マイクロプラスチック。 写真: オレゴン州立大学

しかし、マイクロプラスチックに対処するための取り組みは継続中です。 NASA のサイクロン全地球航法衛星システムは、海面がより滑らかでマイクロプラスチックが多く存在する可能性が高い場所を分析することで、移動中のマイクロプラスチックを追跡するのに役立ちます。 これにより、マイクロプラスチックの除去を試みる組織は、密度が最も高い領域を特定できるようになります。

マイクロプラスチックを捕集するために多くの実験が行われています。 ドイツの企業である Wasser 3.0 は、特別な非毒性化合物を使用しており、これが渦中で循環すると、マイクロプラスチックをポップコーンのような塊に引き込み、収集することができます。 この技術は下水処理場や工業プロセスで使用できる可能性がある。 すでにランダウ・メルルハイムの製紙工場と廃水処理工場で使用されており、600ポンドのマイクロプラスチックを除去した。

何人かの科学者はポリエステルを分解できる酵素を発見しました。 香港理工大学の研究者らは、マイクロプラスチックを組み込むことができる細菌からの粘着性バイオフィルムを考案した。 アデレード大学では、科学者らがマイクロプラスチックを捕らえて無害な水溶性の破片に分解するバネ状のカーボンナノチューブ磁石を開発した。 そして、オランダの化学の学生が、マイクロプラスチックを磁性液体に付着させる装置を発明しました。 中身は磁石で取り外せ、水だけが残ります。

しかしヤン氏は、プラスチック汚染に対処する最も費用対効果の高い方法は、その発生源を管理することだと主張する。 たとえば、マイクロプラスチックは人々が使用する製品に由来しますが、下水はマイクロプラスチックの主な発生源の 1 つです。 研究によると、下水排水に含まれるマイクロプラスチックのほとんどは、洗濯機や乾燥機などの洗濯物に由来するマイクロファイバーです。 ニューヨーク市の水域に関するヤン氏の研究では、0.2ミリメートルを超えるマイクロプラスチックの90パーセント以上が、衣類から脱落し、洗濯機の廃水によって運ばれたマイクロファイバーであることが判明した。 マイクロファイバーが抜け落ちる合成繊維で作られた服を着る人が増えているため、ファッション業界がこれらの素材の使用をやめる可能性は低いため、そもそもマイクロファイバーが下水システムに流入するのを何らかの方法で防ぐ必要がある。 ヤン氏とニューヨーク州立大学ストーニーブルック大学、ノースカロライナ州立大学の研究者らは、洗濯物からマイクロプラスチックや繊維を捕捉し、ファッション業界で使用するための新しい繊維に再利用できる高度な濾過技術を開発する研究をNOAAに提案している。

堆積物に蓄積するマイクロプラスチックに加えて、より大きなプラスチックも海底に沈みます。 ある研究によると、埋め立て地にあるプラスチックの 50 パーセントは海水よりも密度が高く、これらの物体は自然に沈む可能性があることを意味しています。 残りの 50 パーセントには、時間の経過とともにフジツボや他の生物が定着し、海水より重くなるため、最終的には同様に沈みます。

海底に置かれたビニール袋。 写真: NOAA

象徴的な画像となっているのは、太平洋の海面下36,000フィートの海の最も深い地点であるマリアナ海溝で見つかったビニール袋です。 他の使い捨てプラスチックも海底で発見されており、特定の地域にどれだけのプラスチックが存在するかについての限られた推定値はいくつかありますが、海底全体のほとんどの地域に関するデータはありません。

ヤン氏によると、海底のプラスチックに関する 2 つの基本的な疑問は、「マクロプラスチックはどこにあるのか、そしてそれらは問題を引き起こしているのか」ということです。

「現時点では分からないため、科学界はモデルを使ってこれらのプラスチックの大部分がどこにあるのかを解明することができる」と同氏は述べた。 しかし、海底のプラスチックは非常に深く沈殿するため、浄化するのは困難であり、浄化には多大な費用がかかる。 もう一つの懸念は、海底のプラスチックが生態系の一部になることです。 「一部の動物はプラスチックを使用し、プラスチックとともに生きています」とヤン氏は語った。 「それらの動物の生態系を妨げずに清掃を行うにはどうすればよいでしょうか?」

ヤン氏は、科学者たちがいずれマクロプラスチックを識別し、海底から収集できる水中ドローンを開発するかもしれないと信じている。 ただし、ドローンを降下させ、マクロプラスチックを拾い上げて岸に運ぶ必要があり、場合によってはドローンを操作するための訓練を受けたパイロットが必要になるため、これには費用がかかります。

浄化技術は海洋プラスチックを浄化する役割を果たしますが、海洋プラスチックを効果的に削減できる単一の解決策はありません。 必要なのは、使い捨てプラスチックの禁止、リサイクルや修理を目的とした製品の採用、リサイクルインフラの強化など、根本的かつ体系的な変化です。 ピュー報告書「プラスチックの波を打ち破る」では、実施されれば年間のプラスチックの海洋投棄量を20年間で80パーセント削減できる可能性があるとの措置を特定した。 これらには、プラスチック消費量の削減、プラスチックを堆肥化可能な材料で代替すること、リサイクルを念頭に置いた製品と包装の設計、リサイクルの増加、リサイクルできないプラスチックの適切な処分、廃棄物の輸出の削減が含まれます。

「私にとって、プラスチックは依然として良いものです」とヤン氏は語った。 「これを使用すると、鉄鋼、木材、その他の資源の使用量が減ります。しかし、それを正しく使用する唯一の方法は、環境に廃棄するのではなく、リサイクルし、再利用し、再利用することです。情けないことに、プラスチックは現在リサイクルされています。プラスチックが環境に流出するのを防ぐため、手頃な価格の解決策を積極的に研究する必要があります。」

その目的に向けて、ヤン氏はコロンビア気候学校から最近資金提供を受けたプラスチック汚染分析および持続可能な解決策ネットワークのディレクターを務めており、環境法、工学、ライフサイクル分析、環境衛生などの分野で働く30人以上の研究者を集めている。

「人類にとって、プラスチック汚染は、発生する汚染物質の総量とその対処の難しさという点で、現時点で最大の汚染問題だと思います」とヤン氏は語った。 「しかし、私たちが協力すれば、将来的にはこれらの問題を解決できるでしょう。」

海のプラスチックについて私が読んだ中で最高の記事。 憂鬱な状況ですが、将来の世代の健康のためにどのような進歩が研究され、取り組んでいるのかを見るのは心強いことです。

私はおそらく 30 年以上前、20 年以上続いた一連の訴訟の中でこの問題に最初に取り組んだでしょう。 海洋マイクロプラスチックはPCBのスポンジであり、海洋食物連鎖の始まりとして植物プランクトンを死滅させたり追い出したりしてきました。 私たちはそれを食べます、それは私たちの空気、雨、そして胎児の中にあります。 業界と政府は法廷でそれを弁護するために数百万ドルを費やした。 その結果、植物プランクトンは私の生涯で半分消滅しました。 そうすれば、すべての人生がすぐに続きます。 これは修正可能であり、おまけに地球温暖化を止めることもできます。

非常に興味深い記事で、コロンビア気候学校がプラスチック汚染に取り組んでいることを嬉しく思います。 SIPA (MPA-ESP、2006 年) を卒業した後、私は NOAA 海洋ゴミ部門で働き、政策と科学に基づいた解決策を推進しました。 進歩は見られましたが、行動の変化にはまだ課題があります。コロンビアで頑張ってください!

誰かが海の浄化に協力してくれるのは良いことだ。 動物、特にウミガメが死ぬのを見ると心が痛くなります。

皆さん、海をきれいにするのに素晴らしい仕事をしています！

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確かに、私たちはプラスチックから海を救う必要があり、植物を助ける方法についてのヒントを提供する記事があることを嬉しく思います

少なくとも誰かが海の浄化を手伝おうとしている。 私はイルカが大好きですが、プラスチックのせいでイルカが死んでいくのを見るのは辛いです

私はこの記事が大好きで、最高の記事の 1 つです。 それは、汚染が私たちの惑星と地球上の海洋生物にどれほどの影響を与えているかを実際に示しています。 人間が私たちの地球と生態系にどのような影響を与えているかは悲しいことです。

プラスチックが海に流出するのを防ぐにはどのような解決策を使用できますか?