Geisternetze, Ansammlungen von Plastikmüll und andere Formen von Abfällen stellen ein immer größeres Problem in den Weltmeeren dar. Mittlerweile existieren jedoch Möglichkeiten, derartige Zivilisationsüberreste automatisch von Flugzeugen, Drohnen oder Satelliten aufzuspüren. Die Grundlagen dafür hat nun ein Forscherteam um Shungudzemwoyo Garaba vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg gelegt.

Wie die Forscher kürzlich im Fachjournal "Environmental Science & Technology" berichten, lässt sich Plastik anhand bestimmter charakteristischer Eigenschaften des reflektierten infraroten Lichtes eindeutig identifizieren. "Wir wissen zwar grob, wo sich der Plastikmüll befindet, aber er bewegt sich ständig", erläutert Garaba. Für Aufräumaktionen, aber auch um Menge und Verbreitung der Partikel zu bestimmen, wäre daher die Fernerkundung per Satellit äußerst nützlich.

Ehrgeiziges Projekt

Die Forscher um Garaba analysierten Aufnahmen und Messdaten, die als Teil einer Forschungskampagne der Organisation "The Ocean Cleanup" entstanden waren. Das 2013 von dem Niederländer Boyan Slat gegründete Projekt hat das Ziel, die Meere von Plastikmüll zu befreien. 2016 führte die Organisation zwei Aufklärungsflüge über dem großen pazifischen Müllstrudel zwischen Kalifornien und Hawaii durch, um die Plastikmenge dort zu bestimmen. Die Ergebnisse der Kampagne erschienen im März 2018 in der Fachzeitschrift "Scientific Reports".

An Bord des Forschungsflugzeugs, einer Lockheed C-130 Hercules, die rund 400 Meter über der Meeresoberfläche flog, befand sich neben menschlichen Beobachtern und gewöhnlichen optischen Kameras auch ein Infrarot-Sensor mit der Fähigkeit, Licht mit einer Wellenlänge zwischen 900 und 2500 Nanometern in die verschiedenen "Farben" des infraroten Spektrums zu zerlegen.

Verwechslungsgefahr von oben

Das Team bestimmte zunächst Größe, Position, Farbe und Typ verschiedener Plastikteile, allerdings ohne dabei die Daten des Infrarot-Sensors zu nutzen. Die Analyse der Daten zeigte, dass große Müllpartikel wie Geisternetze oder Plastikkisten auf Fotos im optischen Bereich des Spektrums meist gut zu erkennen sind. "Es ist aber manchmal schwierig, sie von Algen, Holzplanken, Licht-Spiegelungen oder Wellen zu unterscheiden", sagt Garaba. Grüne Plastikteile können zum Beispiel mit Algen verwechselt werden, weißes Treibgut mit der Gischt von Wellen oder mit Lichtreflexionen.

Das infrarote Licht, das an der Oberfläche schwimmende Plastikpartikel zurückwerfen, unterscheidet sich jedoch deutlich von anderen Reflexionen, berichten Garaba und seine Kollegen nun in ihrer Studie. Die Forscher untersuchten die Signale von 150 größeren Plastikteilen, die zuvor in verschiedene Kategorien unterteilt worden waren, etwa Geisternetze, Seile, Plastikboxen oder Rettungsringe. Sie fanden heraus, dass mariner Plastikmüll zwei bestimmte Bereiche des infraroten Lichtes absorbiert und sich anhand dieser Absorptionsbänder gut identifizieren lässt.

Abfall mit charakteristischem Fingerabdruck

"Wir können nicht nur nachweisen, dass es sich um Plastik handelt, sondern auch verschiedene Sorten unterscheiden", sagt Garaba. Die infraroten Signale bilden somit eine Art Fingerabdruck, der charakteristisch für das jeweilige Material ist. "Die Recycling-Industrie benutzt in Sortieranlagen ähnliche Verfahren", berichtet der Forscher. Die neue Studie belege nun erstmals, dass sich damit auch Plastikmüll im Meer aus der Ferne nachweisen lasse. Auf Basis der Ergebnisse könnte zum Beispiel eine Software entwickelt werden, die Plastikmüll von Satelliten aus automatisch identifiziert. (red, 25.11.2018)