Plastik in der Umwelt – Quellen, Senken, Lösungsansätze

Plastik in der Umwelt ist ein weltweites Problem, das sich besonders augenscheinlich in einem wachsenden Plastikmüllaufkommen im Meer zeigt. Dies haben auch die G7-Staatschefs zum Anlass genommen, dieses Problem gemeinsam anzugehen und im Jahr 2015 einen Aktionsplan beschlossen. Die Indizien für das Ausmaß und die Ernsthaftigkeit des Problems sind allzu offensichtlich: die großen Müllansammlungen in den Ozeanen, selbst in der Arktis findet man weitverbreitet Plastikmüll; keine untersuchte Fischart in der Nordsee ist derzeit ohne Plastikpartikel im Magen identifiziert; immer mehr Seevögel nehmen Kunststoff auf und an fast allen Stränden findet man Kunststoffteile jeder Größe und Form.

Trotz dieser Beobachtungen sind die grundlegenden Fragen bislang nicht hinreichend beantwortet, zum Beispiel:

• Wie groß ist das Ausmaß des Problems? Wie viel Kunststoff ist wo zu finden?
• Was sind die wesentlichen Quellen des Problems? Was sind die wichtigsten Eintragspfade und Ursachen? 
• Welche Auswirkungen hat der Eintrag von Plastik in die Umwelt? Wie schädlich sind Kunststoffe für Lebewesen? 

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) verfolgt mit dieser Bekanntmachung das Ziel, wissenschaftliche Verfahren, Methoden, Instrumente, Begriffe zur Untersuchung von Plastik in der Umwelt zu entwickeln und zu ­etablieren, um damit a) ein konsistentes Bild des Gesamtproblems zu entwickeln und international zur Grundlage des Handelns zu ­etablieren, b) gemeinsam mit Akteuren aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft Lösungsansätze zu identifizieren, zu entwickeln und in die Umsetzung zu bringen und c) mit internationalen Partnern aus den wichtigsten Produktions- und Nutzungsländern Kooperationsprojekte zur ­Reduktion des Eintrags von Plastik in die Umwelt zu beginnen. 

Die Bekanntmachung ist Teil der Leitinitiative Green Economy des BMBF-Rahmenprogramms ​„Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA³: www​.fona​.de) und erweitert die bereits auf der Grundlage von FONA³ begonnenen Maßnahmen: das im Rahmen von JPI OCEANS international abgestimmte Förderprogramm zu Mikroplastik im Meer (www​.jpi​-oceans​.eu/​e​c​o​l​o​g​i​c​a​l​-​a​s​p​e​c​t​s​-​m​i​c​r​o​p​l​a​stics), das im Förderschwerpunkt Nachhaltiges Wassermanagement (NaWaM) laufende Verbundprojekt Mikroplastik im Wasserkreislauf – MiWa (www​.fona​.de/​n​a​w​a​m​-miwa) sowie die ­wissenschaftliche Nachwuchsgruppe zum Thema in der Sozial-ökologischen Forschung.

Gegenstand der Förderung

Gegenstand der Bekanntmachung ist die Förderung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben. Dabei soll insbesondere die Zusammenarbeit von Unternehmen, Zivilgesellschaft und Kommunen mit der Wissenschaft gefördert werden. Dies ermöglicht eine zielgerichtete Definition der gemeinsamen Fragestellung und eine schnelle Umsetzung der Ergebnisse.

Die vom BMBF angestrebte systemische Betrachtungsweise wurde im Vorfeld der Bekanntmachung mit Sachverständigen beraten. Das Ergebnis der Überlegungen des BMBF und der Diskussionen ist öffentlich dokumentiert in einem Hintergrundpapier ​„Plastik in der Umwelt – Quellen, Senken und Lösungsansätze“ (www​.fona​.de/​m​e​d​i​a​t​h​e​k​/​p​d​f​/​P​l​a​s​t​i​k​_​i​n​_​d​e​r​_​U​m​w​e​l​t​_​F​o​r​s​c​h​u​n​g.pdf). Die wesentlichen Themen und Fragestellungen für Forschungsaktivitäten sind in vier Bereichen strukturiert:

• a) Green Economy: Stoffströme, Wertschöpfungsketten, Technologien und Recycling 
• b) Konsum, Verbraucherverhalten, Handel und Produktion, Governance 
• c) Eintragspfade, Transport, Zersetzung und Verbleib in limnischen Systemen 
• d) Meere und Ozeane als Senke und Akkumulationsraum. 

a) Green Economy: Stoffströme, Wertschöpfungsketten, Technologien und Recycling

Das Leitbild der Green Economy ist eine nachhaltige Wirtschaftsweise, die international wettbewerbsfähig, umwelt- und sozialverträglich ist. In der Wirtschaft gibt es eine Vielzahl von Ansätzen, im Rahmen einer Green Economy die Einträge von Kunststoffen in die Umwelt zu verringern. Potenziale bestehen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, vom Design der Kunststoffe und ihrer Produktion über die Nutzungsphase in verschiedenen Produkten, über deren Entsorgung bzw. Recycling bis hin zur Sammlung und Nutzung von Meeresmüll als Rohstoff für neue Produkte. Eine umfassende, auch quantitative Analyse der Stoffströme und der ​„Lecks“, an denen Kunststoffe den Wertschöpfungskreislauf verlassen, sowie eine systematische Erkundung der Lösungsansätze zu deren Schließung, sind bisher nicht vorhanden und sollten gemeinsam mit den betroffenen Branchen erarbeitet werden.

Förderthemen:

• Einträge und Verluste von Kunststoffen entlang der gesamten Wertschöpfungskette in relevanten Branchen:
  • Produktion und Logistik: Erfassung, Bilanzierung und Vermeidung der Plastikeinträge in die Umwelt bei Produktion, Transport von Zwischenprodukten und Weiterverarbeitung.
  • Maßnahmen und Strategien zur Vermeidung von Verlusten von Kunststoffen in den Wertschöpfungsketten während und nach der Nutzungsphase (z. B. Abrieb von Textilien, Reifenabrieb, PET-Flaschen, Mulchfolien, Verluste in ­Recyclingprozessketten und anderes mehr).
• Substitution:
  • Entwicklung von Substitutionsstrategien für Kunststoffe mit Einsatzbereichen in besonders sensiblen Bereichen („umweltoffene Anwendungen“) und großem Verlustpotenzial. 
  • Bei Lösungen, die auf als biologisch abbaubar klassifizierten Kunststoffen basieren, sind die vollständige Abbau­barkeit/​Degradation unter realen Umweltbedingungen (nicht Fragmentierung) an Land, im Süßwasser bzw. im Meer, die Abbauzeiten sowie die möglichen Auswirkungen auf das Recycling stabiler Kunststoffe zu berücksichtigen.
• Design for Recycling:
  • Ansätze zur Optimierung des Produktdesigns, um den Anteil verwertbarer bzw. abbaubarer Kunststofffraktionen zu erhöhen und die Sammlung von Altprodukten und das Recycling zu erleichtern (inklusive Beachtung möglicher Rebound-Effekte etc.). 
  • Erweiterter Einsatz von hochwertigen schadstoffarmen Kunststoffrezyklaten und Vermeidung von Schadstoffein­trägen in die Umwelt durch Recyclingkunststoffe.
• Kunststoffabfälle als Rohstoff:
  • Potenziale für die Entfernung und wirtschaftliche Nutzung von Kunststoffen aus Gewässern („Fishing for Litter“). 
  • Nutzung von Sammelaktionen zur Datengewinnung für Forschungsprojekte. 
  • Identifikation und quantitative Erfassung bisher nicht erfasster Stoffströme (in Deutschland, in Entwicklungs- und Schwellenländern). 
  • Innovative Verfahren zur Steigerung des Anteils hochwertiger stofflicher Verwertung von Kunststoffabfällen (z. B. durch neue Recyclingtechnologien, verbesserte Logistik zur Sammlung und Rückführung, Kreislaufschließung in der kunststoffverarbeitenden Industrie). 

Als besonders relevant wurden folgende Branchen identifiziert:

• Verpackungsindustrie
• Reifenindustrie 
• Textilbranche 
• Fischerei/​Seeschifffahrt
• Land- und Forstwirtschaft 
• Bauwirtschaft 
• Entsorgungs- und Recyclingbranche 
• Chemische Industrie. 

Die Auflistung ist beispielhaft und nicht als abgeschlossen zu betrachten. Es können auch Projekte in anderen Branchen und Anwendungsbereichen gefördert werden, wenn dadurch signifikante Einträge von Kunststoffen in die Umwelt verringert werden können. 

b) Konsum, Verbraucherverhalten, Handel und Produktion, Governance

In den letzten 20 Jahren hat sich die Menge an Kunststoffabfällen deutlich vergrößert. Diese Steigerung ist ganz wesentlich auf die Steigerung der Post-Consumer-Abfälle zurückzuführen. Konsum und Verbraucherverhalten, aber auch Handel und Produktion sind aus Perspektive der sozial-ökologischen Forschung ins Blickfeld zu nehmen. Im Zentrum steht die Frage, welche sinnvollen und effektiven Maßnahmen zu einem nachhaltigeren Verbraucherverhalten führen. Dazu stehen drei Forschungsaspekte im Vordergrund: Wissensgrundlagen zu Ursachen von Plastik in der Umwelt, Erarbeitung von Lösungsstrategien im Konsumverhalten sowie in der Produktion und schließlich Analyse von Instrumenten und Maßnahmen der Governance. Um anwendbares Wissen für eine nachhaltige Entwicklung zu produzieren, kann auch der transdisziplinäre Ansatz genutzt werden. Dabei sollte jeweils auch der Blick international geweitet werden. Förderfähig sind auch Arbeitspakete, die Wissensgrundlagen zu konsumbedingten Ursachen der Plastikvermüllung der Umwelt aus anderen besonders relevanten Weltregionen schaffen, Erkenntnisse und Strategien aus anderen Ländern zur Plastikmüllvermeidung aufspüren und auf ihre Relevanz für die Problemlösung in Deutschland untersuchen sowie umgekehrt die Übertragbarkeit von für Deutschland entwickelten Lösungsstrategien auf andere Regionen analysieren.

Förderthemen:

• Analyse und Wissensgrundlagen schaffen — Daten, Handlungsweisen und ‑barrieren, Trends:
  • Zu den Konsumentscheidungen, dem Problembewusstsein und Verhalten der Verbraucher im Umgang mit Plastik fehlen Datengrundlagen und Analysen. Unter anderem zu identifizieren sind ​„Handlungsbarrieren“, die ein nach­haltigeres Verbraucherverhalten erschweren (Nichtwissen, falsche Anreize, Bequemlichkeit, Gewohnheit etc.).
  • Ermittlung der wesentlichen Eintragswege (Haushalte, Entsorgung, Littering etc.). Insbesondere sollte das sogenannte Littering (Wegwerfen von Abfällen) näher untersucht werden, als einer der zentralen Eintragspfade von Kunststoffmüll in die Umwelt. 
  • In Handel und Produktion sind Grundmuster des Umgangs mit Plastik sowie die Möglichkeiten der Substitution und der Verringerung von Kunststoffen festzustellen. Eine Frage an den Handel wäre z. B.: Welche Art der (Plastik-)Verpackung ist für einen sicheren und effizienten Transport sowie für eine ansprechende Präsentation wirklich notwendig? 
  • Trends in Handel, Produktion und Konsum, die einen nachhaltigen Umgang mit Plastik befördern (z. B. verpackungsfreie Läden, bioabbaubare Materialien) sind aufzuspüren und ihr Potenzial von der Nische in die breite Anwendung zu untersuchen.
• Problemlösungsstrategien — Verbrauchergruppen differenzieren, Handel und Produktion einbeziehen, Substitution und Verminderung:
  • Entwicklung von Problemlösungsstrategien differenziert nach Verbrauchergruppen und deren Lebens- und spe­zifischen Gewohnheiten und Verhaltensweisen sowie nach Anwendungsbereichen von Kunststoff. 
  • Berücksichtigung der Akteurs- und Wirkungszusammenhänge, insbesondere der Zusammenhänge zwischen Verbrauchern, Handel und Produktion. 
  • Erprobung der Problemlösungsstrategien in Reallaboren, Entwicklung von getesteten und von Verbrauchern, Handel und Produktion breit akzeptierten Alternativen.
• Governance, Anreize, Regulierungen — Wissen verbreitern, Kennzeichnung, Verbraucherinformation:
  Entwicklung einer querschnittorientierten Governance zur Umsetzung von Erkenntnissen und Strategien in die ­Praxis, die Konsumenten, Handel und Produktion gleichermaßen einbezieht. Einige Eckpunkte, die in Governance-Konzepten berücksichtigt werden sollten:
  
  • Inwieweit, auf welche Weise und mit welchen Effekten können Verhaltensänderungen (auf allen Ebenen) durch Anreize oder Regulierungen herbeigeführt werden? Die Folgen von Anreizen und Regulierung sind im Gesamtsystem zu analysieren. Bestehende Maßnahmen zur Steuerung und Einflussnahme können auf ihre Wirkung hin untersucht werden. Es sollten Erfahrungen aus anderen Handlungsbereichen (etwa Energie, Mobilität, Gesundheit) national und international ausgewertet und genutzt werden.
  • Welche Bedeutung für die Reduzierung von Plastik in der Umwelt haben Ansätze zur Schärfung des Problem­bewusstseins? Wie müssen Maßnahmen zur Information/​Kommunikation, Bildung oder Transparenz (Produktkennzeichnung) gestaltet werden, um effektiv zu wirken? 

c) Eintragspfade, Transport, Zersetzung und Verbleib in limnischen Systemen

Der Schutz unserer Wasserressourcen vor ungewollten Stoffeinträgen (inklusive Mikroplastik) und der Ausbreitung von Krankheitserregern ist eine zentrale Aufgabe einer nachhaltigen Wasserbewirtschaftung, denn sauberes Wasser ist die Voraussetzung für unser Leben. Auch wenn die Wasserressourcen in Deutschland eine hohe Qualität besitzen, sind sie zunehmenden Belastungen ausgesetzt, wie z. B. einer veränderten Demografie, Klimawandel und Wachstum von Wirtschaft und Wohlstand verbunden mit Verunreinigungen und Übernutzung. Um diesen zu begegnen, ist es wichtig, mögliche Risiken für die Wasserqualität rechtzeitig zu erkennen und zu bewerten.

Voraussetzung für ein effektives Risikomanagement sind verlässliche Daten über Auftreten, Wirkung, Dynamik und zur Verfügung stehenden Eliminations-Verfahren. Hier soll das Risikomanagement hinsichtlich Mikroplastik im Süßwasserbereich vorangetrieben werden. Dazu bedarf es zunächst einer Identifizierung und Bewertung von möglichen Beeinträchtigungen oder Gefährdungen, die von Mikroplastik ausgehen können. Eine abgestimmte und harmonisierte Untersuchungsmethodik ist dafür eine ebenso zentrale Voraussetzung wie Untersuchungen zur Toxikologie und zum Vorkommen von Mikroplastik in Süßwassersystemen. Schließlich sind auch geeignete Maßnahmen zum Emissions-/Immissionsmanagement zu bewerten.

In Ergänzung zu dem bereits laufenden Verbundprojekt MiWa sind folgende Förderthemen zu nennen:

• Entwicklung und Vereinheitlichung von Probenahme, Probenaufbereitung und Detektionsmethoden für Wässer und Sedimente
• Ermittlung der wesentlichen Eintragspfade in Gewässer 
• Untersuchung des Umwelt- und Transportverhaltens von Mikroplastik, einschließlich der Sorption/​Desorption von Schadstoffen/​Mikroorganismen in der wässrigen Phase und in Sedimenten 
• Untersuchung der Toxizität von Mikroplastik sowie die Ermittlung von Expositionsdaten für Süßwasser-Spezies und der Übergang in Nahrungsmittel 
• Strategien zur Verminderung des Eintrags von Mikroplastik in Gewässer 
• Risikobewertung von Mikroplastik einschließlich der Erfassung von Daten zu Mikroplastik in der aquatischen Umwelt und in technischen Systemen (Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung). 

d) Meere und Ozeane als Senke und Akkumulationsraum

Meere und Küsten sind von hoher gesellschaftlicher und ökonomischer Bedeutung. Die zunehmende Nutzung insbesondere der Küstenmeere als Naherholungsraum, Energie- und Nahrungsquelle sowie als Endlagerstätte von Müll und Abwässern belastet marine Ökosysteme und damit die Produktivität und den Erholungswert der Meere stark. Eine Schlüsselbelastung ist dabei der weltweit zunehmende Plastikmüll an den Stränden, im Küstenbereich sowie in den Weltmeeren. Um Ausmaß und Auswirkungen dieses Problems besser erfassen zu können, wurde 2015 im Rahmen von JPI OCEANS ein international abgestimmtes Förderprogramm zu Mikroplastik auf den Weg gebracht. Seit Januar 2016 bearbeiten vier Verbundvorhaben mit zusammen 60 Projektpartnern die Förderschwerpunkte: I) Vereinheitlichung der Messmethodik und Entwicklung eines standardisierten Verfahrens (SOP – Standard Operating Procedure) zur Analyse von Mikroplastik; II) Regionale und Ökosystem-bezogene Verteilung und Wege von Mikroplastik; III) Toxikologische Auswirkungen von Mikroplastik auf marine Lebewesen. 

Der größte Verbund wird unter deutscher Koordination in erster Linie SOP für die Extraktion und Analyse von Mikroplastik aus verschiedenen Medien und Substraten erarbeiten. In Ergänzung zu den bereits begonnenen Aktivitäten im Rahmen von JPI OCEANS sind folgende Förderthemen zu nennen:

• Erfassung der räumlichen Verteilung und Variabilität von Mikroplastik von den Flussmündungsgebieten über die Küstengewässer bis in die Ost- und Nordsee. Dadurch soll eine bessere Identifizierung der Eintragspfade, des Transportes innerhalb der marinen Gewässer sowie der Akkumulationen in der Nahrungskette ermöglicht werden. Die Untersuchungen bilden eine Grundlage zur Erarbeitung von Monitoring- und Überwachungsstrategien.
• Konzipierung und Erarbeitung von spezifischen Informations- und Lehrmaterialien zur Vermeidung von Plastikmüll und zur Sensibilisierung für den Schutz der Meere. Dafür sollen sowohl Printmaterial als auch elektronische Medien (u. a. auch webbasierte Anwendungen) genutzt werden, um über Auswirkungen des Verbraucherverhaltens auf die marinen Lebensgemeinschaften aufzuklären. Diese Projekte sollen in ihrer didaktischen Umsetzung durch eine ­Wissenschaftseinrichtung der Meeresforschung begleitet werden. Die Projekte können auch ein Modul (Teilprojekt) eines Verbundprojektes zu dem oben genannten Forschungsschwerpunkt sein. Die erarbeiteten Bildungs-/und Lehrmaterialien zum Wissenschaftsjahr 2016/17 ​„Meere und Ozeane“ können hier bei sinnvoller Anschlussfähigkeit synergetisch aufgegriffen bzw. weiterentwickelt werden. 

Querschnittsthemen

Der Gesamtblick auf das Thema Plastik in der Umwelt zeigt, wie vielfältig die einzelnen Problemfelder sind und welche unterschiedlichen Bereiche in Forschung, Wirtschaft und Gesellschaft betroffen sind. Gleichzeitig wird bei den oben genannten Themen deutlich, dass zahlreiche kausale oder wechselwirkende Zusammenhänge zwischen den Teil­aspekten bestehen, beispielsweise bei der Betrachtung von Plastikstoffströmen von der Quelle bis zur Senke oder bei der wechselseitigen Wirkung verschiedener Akteure, wie z. B. Produzenten, Konsumenten, Entsorger, auf das Handeln des jeweils anderen. Auch solche übergreifenden und fachlich breiten Ansätze sollen im Rahmen dieser ­Bekanntmachung adressiert werden.

Die Förderung querschnittsorientierter Projekte, die zwei oder mehr der genannten Schwerpunkte umfassen oder verknüpfen, ist daher ausdrücklich erwünscht. In allen genannten Feldern können Aspekte der Partizipation, Kommunikation, Information und Bildung wesentlicher Hebel für eine effektivere Implementierung innovativer Maßnahmen sein. Dabei sollen insbesondere Potenziale erschlossen werden, die sich durch die integrative Entwicklung der genannten Ansätze mit Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten ergeben. Ergänzend zu den vorgenannten werden deswegen folgende Themen gefördert:

• Spezifische Ansätze, die vorgenannte Förderthemen durch die Verknüpfung mit partizipativen Maßnahmen erfolgreicher im Sinne einer wirksamen Reduzierung gestalten sollen;
• Kommunikation von und Information über gewonnene Erkenntnisse zu Plastik in der Umwelt an die breite Öffentlichkeit oder besonders relevante Zielgruppen (national und international); 
• Bildungsmaßnahmen, die in innovativer Weise nicht nur dazu beitragen können, das Bewusstsein für Risiken und Gefahren aus Plastikmüll zu schärfen, sondern auch Impulse zu geändertem Handeln geben; 
• Mischformen und Verbindungen der hier genannten Bereiche (insbesondere citizen science) sind besonders erwünscht. 

Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft – insbesondere KMU – aus dem Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) und der Schweiz, Einrichtungen der Kommunen und Länder, Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie gesellschaftliche Organisationen wie z. B. Stiftungen, Vereine und Verbände. 

Zuwendungsvoraussetzungen

Grundlage für diese Förderaktivität ist das ​„Rahmenprogramm Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA³)“, insbesondere die Leitinitiative ​„Green Economy“.

Voraussetzung für die Förderung ist das Zusammenwirken von mehreren unabhängigen Partnern aus Wirtschaft, ­Wissenschaft, Zivilgesellschaft oder gegebenenfalls Einrichtungen der Kommunen und Länder mit eigenständigen Beiträgen zur Lösung von gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsfragen (Verbundprojekte). Erwünscht wird, dass Unternehmen, Kommunen oder zivilgesellschaftliche Akteure eine tragende Rolle einnehmen, mit eigenem Antrag oder vorzugsweise als zentraler Antragsteller. Die Partner eines Verbundprojekts regeln ihre Zusammenarbeit in einer schriftlichen Kooperationsvereinbarung.

Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Zuwendungen können im Wege der Projektförderung als nicht rückzahlbare Zuschüsse für einen Zeitraum von bis zu drei Jahren gewährt werden. Hochschulen, Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen und vergleichbare Institutionen können bis zu 100 % gefördert werden können. Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft können bis zu 50 % anteilfinanziert werden können.

Verfahren

Das Förderverfahren ist zweistufig angelegt.