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Aug 23, 2023

Die Forschungslabore von Yale kämpfen mit den Umweltauswirkungen der Verwendung von Kunststoffen

Umweltschützer, Studenten und Professoren sagen, dass es einen Grund für den erhöhten Verbrauch von Einwegplastik in Laboren gibt, dass die Nachhaltigkeit der Forschungspraktiken jedoch weiterhin bestehen bleibt

Umweltschützer, Studenten und Professoren sagen, dass es einen Grund für den erhöhten Einwegplastikverbrauch in Labors gibt, dass die Nachhaltigkeit von Forschungspraktiken jedoch weiterhin ein kritischer Bereich bleiben wird, den es zu berücksichtigen gilt.

Brian Zhang & Kayla Yup 1:30 Uhr, 11. Oktober 2022

Mitarbeiterreporter

Daniel Zhao, leitender Fotograf

Die Verwendung von Kunststoffen wurde in der wissenschaftlichen Forschung durch das Versprechen von Genauigkeit und standardisierter Replikation gefestigt. Dennoch wägen Forscher immer noch die Auswirkungen ab, wenn Labore jährlich schätzungsweise 6 Millionen Tonnen Plastikmüll produzieren, und wägen dabei Notwendigkeit und Effizienz ab.

Mit über 1200 Laboren, die sich über verschiedene Disziplinen erstrecken, ist Yale kein Neuling im Plastikdiskurs. Die Bilder von Mülltonnen voller weggeworfener Einwegplastik und Wissenschaftlern, die Plastikgeräte in unglaublicher Geschwindigkeit austauschen, haben sowohl aus interner als auch aus externer Sicht Besorgnis ausgelöst.

Doch Umweltschützer, Forscher und Studenten fordern die Menschen dazu auf, einen Schritt zurückzutreten und sich mit der paradoxen Komplexität des „Plastikproblems“ in der Wissenschaft auseinanderzusetzen.

„Ich glaube, dass medizinische Forschung eine sehr berechtigte Verwendung von Wegwerfplastik ist“, sagte Ellen Foxman, außerordentliche Professorin für Labormedizin und Immunbiologie an der Yale School of Medicine und leitende Forscherin des Foxman Lab. „Wir leben in einer Zeit, in der sich viele Menschen Sorgen um Nachhaltigkeit machen, und ich auch, aber es gibt gute Verwendungsmöglichkeiten für Kunststoff im Gegensatz zu schlechten.“

Das Labor von Foxaman arbeitet mit menschlichen Krankheitserregern und verwendet Einwegkunststoffe, um Kreuzkontaminationen zu verhindern und Infektionen einzudämmen. Sie erwähnte, dass Kunststoffe, die in der Öffentlichkeit als „nachhaltigere“ Formen angesehen werden, aufgrund experimenteller Parameter für die Haltbarkeit möglicherweise nicht für eine Laborumgebung geeignet sind.

Verschiedene Arten von Kunststoffen weisen unterschiedliche Polymerzusammensetzungen und -strukturen auf, was laut Foxman die Art und Weise beeinflusst, wie sie mit verschiedenen Substanzen bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken, die für die Laborarbeit erforderlich sind, interagieren können. Daher sind viele Laborübungen auf einen bestimmten Kunststoff ausgelegt.

Darüber hinaus werden einige in Foxmans Experimenten mit Krankheitserregern verwendete Kunststoffgegenstände anschließend ätzenden Bleich- und Desinfektionsverfahren unterzogen, wodurch sie für ein nachfolgendes Experiment oder einen Versuch „ungeeignet“ werden.

„In Yale haben wir Labore, die mit einer Vielzahl gefährlicher Materialien forschen, die alle unterschiedlich risikoreich sind“, schrieb Kevin Charbonneau, der Geschäftsführer von Yale Environmental Health and Safety (EHS), an die News. „Sicherheit ist die erste und wichtigste Hürde, die es zu überwinden gilt. Wir müssen überlegen, was wir von den Menschen verlangen, und feststellen, ob der Nutzen das Risiko für sie und die nachgelagerten Arbeitnehmer überwiegt. Sobald die Sicherheits- und Regulierungshürden berücksichtigt sind, muss man auch die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Umsetzung einer solchen Änderung bewerten.“

Laut EHS, das die Abfallentsorgung von Laborbedarf und -geräten in den Bachelor- und Berufsprogrammen der Universität überwacht, gilt jeder Kunststoff, der mit biochemischen Substanzen in Kontakt gekommen ist, als biologische Gefahr. Jeder Kunststoff, der irgendeine Form von Zellkultur enthält, gilt dann als Biosicherheitsstufe 2 und erfordert zusätzliche Sorgfalt bei der Entsorgung und dem Transport, um Kontaminationen und Infektionen einzudämmen.

Die Klassifizierung schließt weggeworfene Einwegkunststoffe mit biochemischer Belastung von der Liste der Labormaterialien aus, die mit offizieller Genehmigung recycelt werden können, gemäß einer Liste von Richtlinien, die von EHS, Yale Sustainability und Yale Recycling erstellt wurden.

Gebrauchte Pipettenspitzen fallen in diese Kategorie, was sie zu einer der größten Quellen für Plastikmüll in Laboren macht und die Bemühungen zur Eindämmung des Plastikverbrauchs insgesamt zunichte macht.

Daniel Mendoza '25, ein studentischer Forscher an der Yale, sagte, dass er täglich etwa 100 Plastikpipettenspitzen verbraucht – manchmal sogar 200 bis 300 an einem anstrengenden Tag.

Miles Yamner '25, der ebenfalls über Laborerfahrung in Yale verfügt, fügte hinzu, dass viele der in seinem Labor verwendeten Einweg-Pipettenspitzen aus Kunststoff darauf ausgelegt seien, „schneller abgebaut“ zu werden, und daher nicht für die Wiederverwendung gedacht seien. Tatsächlich kann die Wiederverwendung eher schädlich als hilfreich sein.

Laut Reid Lifset, einem Forschungswissenschaftler an der Yale School of the Environment, kann das Recycling von Einwegkunststoffen im Vergleich zur Umstellung auf Laborgeräte ohne Kunststoff manchmal ökologisch kontraproduktiv sein, was die damit verbundenen Treibhausgasemissionen und Energiekosten angeht.

Dieses Paradoxon widerspreche der allgemeinen „öffentlichen Wahrnehmung“, dass Plastik ein reiner Feind sei, sagte er, und unserer Tendenz, aus ethischen Gründen ohne zusätzliche Forschung entweder auf Recycling oder die Suche nach Alternativen zu setzen. Während diese Perspektive manchmal zutrifft und eine Rolle bei der Schaffung von Umweltbewusstsein spielt, erwähnte Lifset, dass es wichtig sei, den Kontext zu berücksichtigen, und forderte die Menschen auf, das Plastikproblem aus einer „Lebenszyklusperspektive“ anzugehen.

Anstatt unsere Aufmerksamkeit auf die letzte Phase des Lebenszyklus von Einwegplastik – die Entsorgung – zu beschränken, schlug Lifset vor, dass diejenigen, die über die Umweltauswirkungen verschiedener Materialien besorgt sind, den gesamten Lebenszyklus berücksichtigen. Zunächst werden Stoffe aus der natürlichen Umwelt gewonnen, dann verarbeitet und zu Produkten verarbeitet, bevor sie schließlich weggeworfen werden.

Laut Lifset können einige Materialien, die traditionell als umweltfreundlicher als Kunststoff gelten, wie etwa Glas und Metall, über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg Treibhausgas- und Energieausgaben verursachen, die über denen von Einwegkunststoffen liegen.

Lifeset beschrieb dies im Zusammenhang mit Taschen. Die Herstellung einer Einweg-Plastiktüte verursacht weniger Emissionen als die Herstellung einer Baumwoll-Tragetasche. Aber der kontinuierliche Einsatz der Tragetasche, die viele Plastiktüten ersetzt, macht sie auf lange Sicht nachhaltiger.

Daher sei die kontinuierliche Nutzung der Produkte von entscheidender Bedeutung, so Lifset. Da das wiederverwendbare Produkt während der Produktion eine größere Umweltbelastung hinterlässt, ist es nur dann von Vorteil für die Umwelt, wenn es anstelle eines Einwegprodukts mehrmals verwendet wird.

Obwohl die Vorteile von Kunststoff in der experimentellen Wissenschaft anerkannt sind, sprechen sich einige Studenten für eine Rationalisierung oder Verbesserung der Laborpraktiken aus, um die Umwelt zu schonen. Hyerim Bianca Nam '24, der mit den Laborumgebungen sowohl in Yale als auch in Übersee in Deutschland vertraut ist, achtete genau auf die Unterschiede in den Plastikprotokollen zwischen den beiden Ländern. Nam ist außerdem Kolumnist für die News.

„In dem deutschen Umweltlabor, in dem ich mit Chemikalien und RNA arbeitete, legten wir Spitzen und sogar Handschuhe in den Autoklavenbehälter, wo sie unter bestimmten Umständen zur Wiederverwendung autoklaviert wurden“, sagte Nam. „Die beiden Labore waren in unterschiedlichen Disziplinen tätig, daher sind sie nicht perfekt vergleichbar, aber … es war interessant, dass die Leute im Labor hier [in Yale] viel nachlässiger damit umgingen, Spitzen wegzuwerfen, die vielleicht wiederverwendet werden könnten.“

„Wenn sie mit der Pipette danebengingen, eine Spitze herunterfiel oder schief in der Schachtel lag … [und manchmal sogar, wenn sich Pipettenspitzen] im selben [flüssigen] Medium befanden, warfen wir sie einfach weg“, sagte Nam.

EHS schreibt derzeit keine formellen Richtlinien für die oben genannten Situationen vor, Charbonneau stellte jedoch fest, dass es zwar keine „monumentale Änderung“ der Nasslaborpraktiken gegeben habe, die diese Richtlinie umgekehrt hätte, die Universität jedoch daran gearbeitet habe, einen individuelleren Ansatz für die Erstellung zu entwickeln nachhaltige Wissenschaft im letzten Jahrzehnt.

Im Jahr 2011 startete Yale die Green Lab Initiative und forderte Wissenschaftler auf, ein sozioemotionales Bewusstsein für ihren ökologischen Fußabdruck zu entwickeln – auch wenn es nur „die Grundlagen“ seien, sagte er. Die Labore würden kleine Maßnahmen wie das Drucken doppelseitiger Seiten und das Recycling steriler Pipettenboxen abhaken und letztendlich auf vier verschiedene Zertifizierungsstufen hinarbeiten.

Laut EHS-Aufzeichnungen haben in diesem Jahr fast 363 Hauptforscher an dem Programm teilgenommen, obwohl Charbonneau die Bemühungen als „zurückhaltender und komplizierter [beim Kunststoffrecycling] aufgrund von Abfallvorschriften sowie Gesundheits- und Sicherheitsrisiken“ bezeichnete.

Virginia Chapman, Direktorin von Yale Sustainability, fügte hinzu, dass Chris Incarvito, Associate Provost für wissenschaftliche Initiativen, aktiv im Vorstand des International Institute for Sustainable Laboratories tätig ist, das in Kürze „Empfehlungen“ veröffentlichen wird, die ihr Team gerne „so weit wie möglich“ integrieren wird ," Sie sagte.

Chapman freut sich auch darauf, die Reichweite auszuweiten, um die breitere Gemeinschaft stärker in Gespräche über Umweltabfälle einzubeziehen und sie darüber aufzuklären, was genau die „Best Practices“ sind, wenn es um Plastik in der Wissenschaft geht.

Mittlerweile engagieren sich einige Hauptforscher und Labormitarbeiter auf einer lokaleren Ebene für die Entwicklung von Laborkulturen, die „intelligenter“ und nicht nur härter arbeiten, um die Nachhaltigkeitsbemühungen zu verbessern.

Foxman zum Beispiel legt bei ihrer Forschung Wert auf Effizienz und „denkt immer darüber nach“, wie sie einfallsreich sein kann, indem sie Experimente „sorgfältig plant“, um „Experimente mit großer Wirkung“ zu priorisieren. Ausrüstung sei nicht die einzige wertvolle Ressource, sagte sie. Ihr Labor verarbeitet auch „wertvolle“ klinische Proben und primäre menschliche Zellen, die wie Kunststoff nicht immer recycelbar sind.

„Die biomedizinische Forschung ist vielleicht einer der letzten Bereiche, in denen man auf Verbrauchsmaterialien verzichten kann, aber wir wollen das größtmögliche Maß an Wissenschaft mit minimalen Kosten erreichen“, sagte Foxman.

In diesem Jahr fand die Yale Sustainability Week vom 3. bis 7. Oktober statt.

Korrektur, 11.10.:Aufgrund eines redaktionellen Fehlers wurde dieser Artikel aktualisiert, um die Schätzungen des jährlich von weltweiten Labors produzierten Plastikmülls genau wiederzugeben.