Winzige Plastikteilchen in der Luft könnten zur Klimaerwärmung beitragen, allerdings ist das genaue Ausmaß unklar. Darauf deutet eine neue Studie hin, die im Fachjournal Nature Climate Change erschienen ist.
Demnach tragen Mikro- und Nanoplastik-Partikel als Aerosole – luftgetragene Teilchen – messbar zum sogenannten Strahlungsantrieb bei, also jener physikalischen Größe, die angibt, wie stark ein Faktor die Energiebilanz der Erde verändert.
Die Forschenden beziffern diesen Effekt auf rund 0,04 Watt pro Quadratmeter. Das entspricht etwa 16 Prozent der Wirkung von Rußpartikeln, die als besonders starke Lichtabsorber gelten.
Die Studie liefert damit einen neuen Blick auf ein bislang wenig beachtetes Problem: Plastikmüll verschmutzt nicht nur Meere und Böden, sondern gelangt auch in die Atmosphäre – in Form kleinster Partikel, die über weite Strecken transportiert werden können.
Mikroplastik umfasst Teilchen zwischen einem Mikrometer und fünf Millimetern, Nanoplastik liegt noch darunter. Gerade diese winzigen Kunststoff-Fragmente scheinen für das Klima relevant zu sein – und sie sind allgegenwärtig, von urbanen Ballungsräumen bis in entlegene Gebirgsregionen.
Kunststoffpartikel verhalten sich ähnlich wie Ruß
Im Labor untersuchte ein Forschungsteam aus China und den USA mithilfe von Elektronenspektroskopie, wie sich Größe und Farbe der Partikel auf deren Wechselwirkung mit Sonnenlicht auswirken.
Das Ergebnis: Farbige Plastikteilchen absorbieren Strahlung deutlich stärker als farblose. Kleinere Partikel wiederum streuen und absorbieren vor allem kurzwellige Strahlung. Beide Effekte führen dazu, dass Energie in der Atmosphäre verbleibt und in Wärme umgewandelt wird – ein Effekt, der die Erwärmung verstärkt.
Damit verhalten sich die Partikel ähnlich wie Ruß (black carbon), der seit Langem als wichtiger, wenn auch im Vergleich zu Treibhausgasen deutlich schwächerer Klimatreiber gilt. Der Ruß entsteht im Verkehr, vor allem aus Dieselabgasen, Industriefeuerungen, aber auch Wald- und Vegetationsbränden.
Um die globale Bedeutung des Einflusses der Plastikteilchen abzuschätzen, kombinierten die Wissenschaftler ihre Labordaten mit Messungen zur Konzentration von Mikro- und Nanoplastik in verschiedenen Regionen der Welt. Auf dieser Basis modellierten sie Transport und Verteilung der Partikel in der Atmosphäre und simulierten deren Klimawirkung.
Das Resultat: Der zusätzliche Strahlungsantrieb ist zwar deutlich geringer als der Einfluss von Treibhausgasen wie Kohlendioxid, Methan und Lachgas, aber keineswegs zu vernachlässigen – zumal die Plastikproduktion weltweit weiter zunimmt und damit auch die potenziellen Emissionen in die Atmosphäre.
Geringer, aber nicht bedeutungsloser Effekt
"Die Studie ist ein guter Anfang, um den Strahlungsantrieb von Mikro- und Nanoplastikpartikeln zu quantifizieren", kommentiert Andreas Stohl von der Universität Wien das Ergebnis. Dass die Partikel Licht absorbieren und damit ähnlich wie Ruß wirken, sei nicht überraschend, so der Meteorologe. "Dies kann prinzipiell Klimaauswirkungen haben."
Zugleich betont Stohl, es gebe erhebliche Unsicherheiten: Weltweit lägen bislang nur sehr wenige Messdaten zu Konzentrationen solcher Partikel in der Atmosphäre vor. Unterschiedliche Messmethoden führten oft zu stark abweichenden Ergebnissen. Entsprechend groß seien die Fehlermargen bei der Abschätzung der globalen Emissionen und ihrer Wirkung.
Der Klimaforscher Johannes Quaas von der Universität Leipzig hält die Ergebnisse der Studie für plausibel, mahnt jedoch ebenso zur Vorsicht in der Bewertung. Grundsätzlich sei zu erwarten, dass Mikroplastik als Aerosol klimawirksam ist. "Diese neue Studie hat vor allem darin Fortschritte erzielt, dass sie zeigt, wie stark die Partikel Sonnenlicht absorbieren."
Doch die entscheidende Frage bleibe, wie groß die tatsächlichen Konzentrationen in der Atmosphäre sind – und wie lange die Teilchen dort verbleiben. Gerade größere Mikroplastikpartikel sinken vergleichsweise schnell wieder zu Boden, was ihre Klimawirkung begrenzen dürfte. Stohl und Quaas sind Universitätsprofessoren und keine Studien-Mitautoren.
Einordnung liefert auch der Vergleich mit anderen Klimafaktoren: Während Treibhausgase wie CO2 den dominierenden Anteil am menschengemachten Strahlungsantrieb haben, bewegen sich die Effekte von Mikroplastik in einer Größenordnung, die etwa mit den Kondensstreifen des Flugverkehrs vergleichbar ist. Das ist wenig im globalen Maßstab, aber nicht bedeutungslos – vor allem regional.
Über großen Müllstrudeln in den Ozeanen könnten die Effekte deutlich stärker ausfallen und lokale Klimamuster beeinflussen. Auch in dicht besiedelten Regionen mit hohen Plastikemissionen könnte sich die Wirkung verstärken. Ein Hauptfaktor bei der Mikroplastik-Entstehung ist zum Beispiel der Abrieb von Autoreifen.
Aerosole maskieren einen Teil der Erwärmung
Hinzu kommt ein weiterer möglicher Einfluss: Mikro- und Nanoplastikpartikel könnten – ähnlich wie andere Aerosole – als Kondensations- oder Gefrierkerne für Wolken dienen. Damit würden sie indirekt auf das Klima einwirken, indem sie die Bildung, Lebensdauer und Eigenschaften von Wolken verändern.
Erste Studien deuten darauf hin, dass Plastikpartikel sogar an der Bildung von Eiswolken beteiligt sein könnten. Diese Prozesse sind jedoch noch schlechter verstanden als die direkte Strahlungswirkung und stellen eine der größten Unsicherheiten in der Klimaforschung dar.
Die Studie verweist zudem auf die unterschiedliche Rolle von Aerosolen im Klimasystem. Einige, wie Schwefelpartikel, reflektieren Sonnenlicht ins Weltall zurück und wirken dadurch kühlend. Andere wie Ruß – und offenbar auch Plastik – absorbieren Strahlung und tragen zur Erwärmung bei.
Insgesamt maskieren Aerosole derzeit einen erheblichen Teil der durch Treibhausgase verursachten Erwärmung, wie auch der jüngste Weltklimabericht festhält. Doch ihr Einfluss ist komplex und mit großen Unsicherheiten behaftet, besonders bei Wechselwirkungen mit Wolken und Niederschlägen.
Vor diesem Hintergrund sehen Fachleute weiteren Forschungsbedarf. Andreas Stohl meint, die Ergebnisse seien "definitiv nicht verlässlich genug", um daraus bereits konkrete politische Schlussfolgerungen zu ziehen. Der Klimaeffekt sei derzeit klein, könne aber wachsen, wenn sich mehr Plastik in der Umwelt ansammelt und in die Atmosphäre gelangt.
Johannes Quaas hingegen verweist darauf, dass selbst ein vergleichsweise geringer zusätzlicher Erwärmungseffekt ein weiteres Argument für strengere Maßnahmen gegen Plastikverschmutzung sein könne – nicht nur wegen der bekannten Risiken für Ökosysteme und Gesundheit, sondern eben auch mit Blick aufs Klima.
Die neue Studie erweitert damit das Bild der Klimakrise um eine weitere Facette. Plastik, lange vor allem als Müllproblem wahrgenommen, könnte sich als ein – wenn auch kleiner – zusätzlicher Treiber der Erderwärmung erweisen.
