Het opruimen van plastic afval uit de oceaan is een enorme klus. Wat daarbij helpt, is als je weet hoeveel plastic zich waar op zee ongeveer bevindt. Alleen is daar nu nog niet goed zicht op. Golvenexpert Ton van den Bremer probeert aan de hand van golven en satellieten ‘verdwenen’ plastic op oceanen te lokaliseren.

Jaarlijks drijven er miljoenen tonnen plastic vanaf rivieren naar de open zee. “Maar de hoeveelheid plastic die we signaleren bij mondingen van rivieren en langs de kust is waarschijnlijk vele malen groter dan wat we bij metingen op zee aantreffen”, zegt Ton van den Bremer, associate professor Environmental Fluid Mechanics. Eenmaal op zee raken we dus een groot deel van het plastic kwijt. Het gaat volgens Van den Bremer om een verschil van miljoenen tonnen per jaar. “Waar dat verschil precies vandaan komt, weten we niet. Het plastic kan via natuurlijke processen zijn afgebroken, naar de oceaanbodem zijn gezakt of het kan zijn dat de huidige meetmethoden, zoals sleepnetmetingen, niet nauwkeurig genoeg zijn. De meest voor de hand liggende verklaring op dit moment is ophoping van plastic in kustgebieden en delta’s.”

Samenspel wind en water

Verschillende onderzoeken houden zich momenteel bezig met het opsporen van het verdwenen plastic, zegt Van den Bremer. “Ik focus me op het beter begrijpen van de rol van golven in transport van plastic. Golven zijn een complex samenspel van wind en water. Om een golf te begrijpen moet je de processen van beide elementen snappen. Dat is grotendeels natuurkunde, maar het geheel van processen is veel lastiger te vangen. Omdat we de fundamentele processen in golven nog niet goed begrijpen, ontbreekt het aan goede transportmodellen van afvalstromen in oceanen. Zulke modellen zouden kunnen helpen bij het vinden en opruimen van afval op zee en aan de kust.”

We moeten de complexiteit van de interactie tussen golven, wind en plastic afval begrijpen.

Interactie golven en plastic

Eén van de vragen waar Van den Bremer zich mee bezighoudt, is hoe het komt dat op de ene plek in de oceaan afval ophoopt, maar ergens anders naar de kust drijft en daar aanspoelt. En onderzoekt hij waar die verschillende plekken zijn. Van den Bremer: “Om die vraag te beantwoorden moeten we beter inzichtelijk krijgen hoe golven en plastic elkaar beïnvloeden. Wat we in ieder geval weten is dat de aanwezigheid van plastic bepaalde effecten kan hebben op de beweging van zogenaamde capillaire golven*. Dat betekent dat je mogelijk aan de hand van veranderingen van deze bewegingen van golven kan zien waar zich plastic bevindt. Alleen wat en hoe groot dat effect precies is, moeten we uitzoeken.”

Gebruik van satellietbeelden

Een goede manier om golven in beeld te brengen, is vanuit de lucht. Momenteel onderzoekt Van den Bremer of er bij het vinden van plastic in oceanen een rol is weggelegd voor satellieten. “Op satellietbeelden zijn op sommige plekken in de oceaan een soort strepen te zien. Het vermoeden bestaat dat dat ophopingen van plastic zijn, maar concreet bewijs hiervoor ontbreekt. Daarom is met Deltares, ruimtevaartorganisatie ESA en andere partners een grootschalig experiment opgezet. Doel is in eerste instantie te onderzoeken of je een opeenhoping van plastic vanuit de ruimte kunt waarnemen. En als dat het geval is, vanaf welke hoeveelheid die dan zichtbaar is.”

Experiment bij Deltares

In een groot bassin van Deltares is de situatie in de oceaan zo nauwkeurig mogelijk nagebootst. Van den Bremer: “We hebben plastics van allerlei soorten, groottes en dichtheden in het water gegooid, van balletjes en rietjes tot flesjes en buisisolatie. Afval dat ook allemaal in de oceaan zwerft. Vervolgens hebben we golven opgewekt en met radarapparatuur gemeten of we een verandering zagen in golfbewegingen door de aanwezigheid van plastic. In het echt werken satellieten ook met radarsignalen, alleen van over een veel grotere afstand.”

Het doel is om uit te vinden of je een opeenhoping van plastic vanuit de ruimte kunt waarnemen.

Rol van capillaire golven

Een van de uitkomsten van het experiment is dat plastics in principe vanaf een bepaalde hoeveelheid vanuit de ruimte kunnen worden waargenomen, zegt Van den Bremer. “Maar wat de exacte drempelwaarde is en waar die van af hangt, weten we nog niet. Wat verder heel interessant is, is dat we hebben ontdekt dat zogenaamde capillaire golven belangrijk zijn bij het waarnemen van plastic. Capillaire golven zijn hele kleine golven die door oppervlaktespanning ontstaan, bijvoorbeeld doordat ergens plastic afval drijft. Dat zorgt voor hele lichte rimpelingen op het wateroppervlak, waardoor radarsignalen worden weerkaatst. Hoe meer capillaire golven, hoe meer weerkaatsing en hoe beter we mogelijk afval kunnen detecteren.”

Nieuwe test

Om het precieze effect van die capillaire golven te kunnen meten, gaan de onderzoekers een nieuw experiment ontwikkelen. Van den Bremer: “Het bassin van Deltares is vanwege de lengte en diepte vooral geschikt voor grote zwaartekrachtgolven, de grote golven die je op zee ziet. Aanvankelijk dachten we dat deze golven misschien een belangrijke rol zouden spelen bij het ontdekken van plastic. Een aanname was dat de aanwezigheid van plastic zwaartekrachtgolven zou dempen mits aanwezig in grote concentratie. Maar dat effect lijkt er niet te zijn. We moeten nu dus een kleinere testfaciliteit ontwikkelen waarmee we op gecontroleerde wijze capillaire golven kunnen creëren.”

Groen laagje over plastic

Bij het vervolgonderzoek willen de onderzoekers ook inzoomen op de rol van biofilm op plastic. “Als plastic materiaal lang in zeewater ligt, ontstaat er aan de buitenkant een groen laagje, genaamd biofilm. Dat zorgt mogelijk weer voor demping van capillaire golven. Dat effect wordt bij bijvoorbeeld ook bij olie al waargenomen. Met satellietbeelden kunnen we olievervuiling in oceanen opsporen. Een aantal biologen gaat ons helpen om biofilm op plastic te creëren. Het samenspel tussen al deze expertises maakt dit onderzoek extra leuk en bijzonder. Zo komen we samen hopelijk stapje voor stapje dichter bij een oplossing van het plasticprobleem.”

Ton van den Bremer werkt voor zijn onderzoek nauw samen met Deltares, het Europees Ruimteagentschap ESA, de universiteiten van Alberta, Edinburgh, Oxford, Stirling, Leiden, Oldenburg, Polytechnic University of Catalonia (UPC) en het Instituto de Telecomunicações/CINAV.

Gepubliceerd: mei 2022

Alle thema's:

*Capillaire golven

Capillaire golven zijn hele kleine golven, ook wel lichte rimpelingen in het water. Deze golven hebben dus een heel korte golflengte, van een paar millimeters tot enkele centimeters. Ze ontstaan door de oppervlaktespanning van het water, de kracht die het uiteengaan van watermoleculen tegenwerkt.

/* */