Wie Wissenschaftler ihre Plastikschuld loswerden

Lindsay Julio trägt eine Edelstahlwasserflasche mit Metallstrohhalm und Leggings aus recyceltem Kunststoff. So geht sie mit ihrer Plastikschuld um.

Julio ist Ph.D. Student an der Northeastern University, der Genetik studiert. Für Julio sei die Reduzierung ihres Einwegplastikverbrauchs außerhalb des Labors eine Art „Absolution“, sagt sie. Jeden Tag blättert sie durch Einweg-Laborgeräte aus Kunststoff, die zum Umfüllen und Aufbewahren von Flüssigkeiten verwendet werden: Pipetten, Pipettenboxen, Tabletts und Aufbewahrungsflaschen. Pipetten, die wie dünne Truthahnbratpfannen geformt sind, können aus Glas mit Einweg-Kunststoffspitzen hergestellt werden. Oder sie können aus Kunststoff sein und nur einmal verwendet werden. Sogar Glaspipetten, sagt Julio, dürfen nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden, um eine Kontamination zu verhindern.

Kunststoffe haben die Laborforschung verändert. Kunststoff kostet normalerweise weniger als Glaswaren. Für ein paar Hundert Polystyrol-10-Millimeter-Pipetten von Fisher Scientific sind es beispielsweise etwa 72 US-Dollar – im Vergleich zu 177 US-Dollar für ein Dutzend Glasversionen derselben Größe. Da Kunststoff leicht ist, ist es für Arbeiter einfacher, sich im Labor zu bewegen. Außerdem zerbricht es nicht, was bedeutet, dass es für die Arbeiter sicherer ist. Mittlerweile ist Glas schwerer und erfordert zusätzliche Transportsicherungen (was zu höheren Versandkosten führt).

Kunststoff ist für einen Großteil der täglichen Laborarbeit weltweit notwendig. Eine Studie aus dem Jahr 2015 schätzte, dass durch Laborforschung weltweit jährlich 5,5 Millionen Tonnen Plastik erzeugt werden – fast das Gewicht von 67 Kreuzfahrtschiffen. Die Autoren argumentieren, dass Forschungsstipendien einen Anreiz für Forscher darstellen sollten, ihren Plastikmüll zu reduzieren, und sogar umweltfreundlichere Laborpraktiken zur Voraussetzung für den Erhalt von Fördermitteln machen sollten. Allerdings kann die Reinigung alternativer Glaspipetten und -flaschen zeit- und energieintensiv sein. Auch wenn die Kosten und die Sterilität von Einwegkunststoffen die von waschbaren Glasalternativen überwiegen könnten, erkennen einige Forschungsexperten, dass der Kunststoff-Status quo nicht der einzige Weg ist.

Julio ist mit ihrer Nachhaltigkeitsmentalität nicht allein. Als Brenda Lemos Ph.D. Als sie 2018 Studentin an der Brandeis University war, beschloss sie, eine Umfrage in ihrem Labor durchzuführen. „Ich war einfach entsetzt über die Menge an Plastik, die wir durchgemacht haben“, sagt Lemos. Sie bat ihre Labormitarbeiter, den gesamten verwendeten Kunststoff in einen einzigen Behälter zu füllen, um zu sehen, wie lange es dauerte, ihn zu füllen. „Und die Antwort ließ gar nicht lange auf sich warten“, sagt sie.

Daraus entstand die Idee für GreenLabs Recycling, das Lemos und ihre Partner für die Versorgung der Region Boston entwickelt haben. GreenLabs ist das Labor des Recyclingunternehmens Julio in Northeastern. Sie recyceln hauptsächlich Pipettenspitzenboxen, die aus Polypropylen bestehen, einem robusten Kunststoff, der den hohen Temperaturen des Sterilisationsprozesses standhält. Die Kartons werden in eine Maschine namens Autoklav gegeben, die wiederverwendbare Instrumente mit Dampf sterilisiert. Diese Boxen kommen normalerweise nicht mit biologischen Gefahrenstoffen oder Chemikalien in Berührung. Sie halten lediglich die Plastikspitzen, die Flüssigkeiten abgeben. Daher müssen Pipettenspitzenboxen nicht zusammen mit anderem Labormüll verbrannt werden. Laut einer Analyse der Verkaufsdaten von GreenLabs und einer unabhängigen Studie von Einrichtungsgruppen am Massachusetts Institute of Technology machen diese Kartons 75 % aller Laborabfälle aus.

Zu den Kunden von GreenLab, zu denen große Pharma-, Biotech- und akademische Forschungslabore gehören, werden Pipettenboxen gewaschen und vom übrigen Müll getrennt. „Wir stellen fest, dass Wissenschaftler angesichts der Menge an Plastik, die in ihrem Alltag verwendet wird, eher zu einem zusätzlichen Schritt bereit sind“, sagt Lemos. GreenLabs nimmt diese Wertstoffe dann auf und mahlt sie in kleine Stücke. Sie verkaufen diesen Kunststoff an einen Hersteller, der ihn mit anderen Harzen mischt, um ihn für das weitere Recycling vorzubereiten. Langfristig wollen sie laut Lemos „diesen Kreislauf schließen“, indem sie ihre eigenen recycelten Produkte gezielt für wissenschaftliche Zwecke herstellen. Es gebe Bedenken, ob diese Materialien die Integrität der Instrumente beeinträchtigen würden, sagt sie. Aber Verbesserungen in der Fertigung könnten diese Bedenken zerstreuen.

In Julios Labor recycelt GreenLabs Pipettenboxen zusammen mit Plastikflaschen, die Chemikalien enthalten. Das ist eine Erleichterung für ihr Gewissen. Aber als Julio versucht, menschliche Zellen für Experimente zu züchten, verbraucht sie viel mehr Plastik, das aus Gründen der Sicherheit vor biologischen Gefahren nicht recycelt werden kann. Die Zellen werden in Kulturschalen aus Kunststoff aufbewahrt. Julio züchtet normalerweise vier verschiedene Zellpopulationen gleichzeitig, das sind also vier Schalen, die ausgetauscht werden müssen. Während Julio die Wachstumsflüssigkeit auswechselt und neue Enzyme hinzufügt, verbraucht er mindestens neun Plastikpipetten und deren Plastikhüllen. Einige Labore verwenden für bestimmte Schritte möglicherweise Glaspipetten, aber auch diese werden weggeworfen. Dieser Vorgang dauert 15 Minuten oder weniger, sagt Julio, und kann je nach Zelltyp zwischen einmal pro Woche und täglich stattfinden.

Es sei möglicherweise nicht sinnvoll, diese Kulturschalen und Pipetten durch Glasalternativen zu ersetzen, sagt Julio. Es ist arbeits- und energieintensiver, Glas mit heißem Wasser im Autoklaven zu sterilisieren, da die Bedienung durch jemanden mehr Zeit in Anspruch nimmt. Julio erinnert sich an einen leitenden Forscher, der seine eigenen Glaspipetten autoklavierte, während er seine Zeit hätte damit verbringen können, Stipendien zu schreiben und über neue Forschungsergebnisse nachzudenken. Außerdem benötigt der Autoklav Strom, um heißes Wasser zu erhitzen und Dampf zu erzeugen, was möglicherweise die Energiekosten für das Labor erhöht.

Dennoch ist es einigen Laboren gelungen, ihren Plastik- und Abfallverbrauch insgesamt zu reduzieren und gleichzeitig die Kosten zu senken. Ein Chemielabor in Irland reduzierte seinen Einwegplastikverbrauch um 69 %. Und laut dem leitenden Forscher in einem Interview mit Nature konnten durch die Umstellung der Lagerbehälter von Kunststoff auf kompostierbare Alternativen erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden.

Einige Labore konzentrieren sich nicht nur auf die Reduzierung des gesamten Kunststoffverbrauchs, sondern auch auf die Wiederverwendung von Materialien. An der Harvard University können Labore gebrauchte Geräte an Kollegen spenden. Gel-Eisbeutel können recycelt oder wiederverwendet werden und es gibt Rückkaufprogramme für Probenkühler aus Styropor. Die University of Colorado Boulder bietet Recyclingprogramme für mehrere Laborartikel aus Kunststoff an, die sonst auf der Mülldeponie landen würden.

Diese Bemühungen tragen zu recycelbarem und wiederverwendbarem Kunststoff bei. Derzeit werden jedoch Geräte, die mit potenziellen biologischen Gefahren in Berührung kommen, wie z. B. Pipettenspitzen, niemals recycelt. Bis der Tag des geschlossenen Kreislaufs kommt, wird Julio bei der Arbeit weiterhin Pipettenspitzen verwenden und zu Hause mit ihrem Metallstrohhalm trinken. „Wenn wir alle unseren unnötigen Plastikverbrauch reduzieren könnten“, sagt Julio, „würde es einfacher sein, die Verwendung von Einwegplastik dort zu rechtfertigen, wo es tatsächlich einen Zweck erfüllt.“ Und vielleicht etwas von dieser Schuld lindern.

Hannah ist eine Wissenschaftsjournalistin, die gerne über Landwirtschaft und Umwelt schreibt, sich aber gerne (vorübergehend) von neuen Themen wie schwarzen Löchern und Immuntherapie überraschen lässt. Zuvor arbeitete sie in den Bereichen wissenschaftliche Konferenzprogrammierung, Radio-Podcasting und Dokumentarfilmrecherche.

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