Mer än 1,3 miljarder ton plast kommer att dumpas på land och i haven under perioden 2016 till 2040 om inte världen agerar, säger ett team av 17 globala experter som har utvecklat en datormodell för att spåra lager och flöden av plast runt om i världen.

Modelleringen tyder på att även med omedelbara och samordnade ansträngningar, 710 miljoner ton plastavfall kommer att slängas i miljön — 460 miljoner ton på land och 250 miljoner ton i vattendrag.

I en banbrytande studie, de har avslöjat omfattningen av ett problem som orsakas av globala avfallshanteringssystem som inte kan hantera den ökande mängden plastavfall.

Även om studiens primära fokus var att undersöka hur plast nådde haven, den har också avslöjat att varje år dumpas nästan 30 miljoner ton på land och nästan 50 miljoner ton förbränns i det fria – utöver de 11 miljoner ton som hamnar i havet.

Föroreningsnivån förutspås öka på årsbasis. År 2040, 133 miljoner ton kommer att brännas och 77 miljoner ton dumpas på land, med 29 miljoner ton som hamnar i haven. Det kommer att hända även om regeringar agerar efter sina åtaganden att minska plastföroreningarna.

Akademiker från University of Leeds gav analys av den roll som effektiv avfallshantering spelar för att minska föroreningar, och i modellering vad som händer när avfall antingen inte samlas in eller hanteras fel.

Den ledande utredaren från Leeds var Dr Costas Velis, en lektor i resurseffektivitetssystem vid Högskolan för byggnadsteknik som varit involverad i olika internationella initiativ för att hejda flödet av plast till haven.

Han sa:"Denna vetenskapliga undersökning har för första gången gett oss en heltäckande inblick i de häpnadsväckande mängder plastavfall som dumpas i världens terrestra och akvatiska ekosystem. Vi har nu en mycket tydligare bild av källorna till föroreningarna och där det slutligen hamnar.

"Om inte världen agerar, vi uppskattar att mer än 1,3 miljarder ton plastföroreningar kommer att hamna på land eller i vattendrag till 2040. Hur stor den siffran än är, det skulle kunna bli ännu större om det inte vore för det faktum att en stor mängd avfall förbränns öppet – men att förbränning medför också en stor miljökostnad."

Forskarna säger att det inte finns någon enda magisk kula för att minska plastföroreningarna i haven, och efterlyser en rad insatser från industri och regeringar som de säger är möjliga.

Deras resultat – Breaking the Plastic Wave – publiceras idag. En separat vetenskaplig artikel som beskriver de antaganden som ingick i datormodellen som ligger till grund för rapporten publiceras i tidskriften peer-review Vetenskap .

Projektet finansierades av den amerikanska filantropiska organisationen, Pew Charitable Trusts. Forskningen utfördes av fyra nyckelinstitutioner:The Pew Charitable Trusts, SYSTEMIQ, University of Leeds och University of Oxford.

Utmaningens omfattning

Cirka 95 procent av de samlade plastförpackningarna används bara en gång innan de blir avfall.

Analysen visade att den största källan till plastföroreningar var oinsamlat fast kommunalt avfall, mycket av det från hushållen.

För närvarande, ungefär en fjärdedel av allt plastavfall samlas inte in, lämnar individer att göra sig av med det själva. Senast 2040, en tredjedel av allt plastavfall som genereras kommer att vara oinsamlat. Det kommer att uppgå till 143 miljoner ton per år.

När forskarna modellerade flödena av plastavfall genom ekonomin, de identifierade en dold aspekt av problemet – de enorma mängderna plastavfall som öppet bränns.

Även om förbränning minskar mängden avfall som slängs på land och i havet, det genererar potentiellt giftiga ångor och bidrar till utsläpp av växthusgaser.

Utan handling, datormodelleringen uppskattar att cirka två och en kvart miljard ton plastavfall kommer att brännas öppet mellan 2016 och 2040, det är mer än dubbelt så mycket som förväntas dumpas på land och i vattenmiljön.

Ed Cook, Forskare vid School of Civil Engineering vid University of Leeds och en av forskarna som är involverade i studien, sa:"Moderna förbränningsugnar med teknik för kontroll av luftföroreningar, släpper ut mycket få farliga ämnen. Men med öppen bränning, förbränningen är ofta ofullständig, och alla typer av potentiellt giftiga utsläpp släpps ut, vilket kan resultera i en rad negativa hälsoresultat.

"De där vidriga ämnena andas in av människor som arbetar med avfall och även i de samhällen som bor i närheten.

"Att bränna är ett tveeggat svärd. Det minskar mängden plast som så småningom kan hamna i havet och på land men det ställer också till många andra miljöproblem, inklusive ett betydande bidrag till den globala uppvärmningen"

Lösningarna

Studien visade att en förbättring av avfallsinsamlingstjänsterna skulle vara den enskilt mest inflytelserika faktorn för att minska föroreningarna.

Enligt FN:s Global Waste Management Outlook, cirka två miljarder människor i världen har inte tillgång till en avfallsinsamlingstjänst – och det förväntas växa till fyra miljarder människor år 2040, enligt forskningen.

Dr. Velis sa:"I avsaknad av insamlingstjänster, människor måste göra svåra val om hur de själva ska hantera avfallet genom att öppet bränna det, dumpar det på land, eller lägga den direkt i floder och kustvatten. Vår modellering visar att varje ytterligare ton plast som samlas in minskar föroreningen av vattenmiljön med 0,18 ton.

"Avfallsinsamling är verkligen det mest effektiva sättet att förhindra föroreningar.

"Så kärnan i varje effektiv lösning bör ligga tillhandahållandet av tjänster för hantering av fast avfall och infrastruktur till alla, ett nyckelmål för FN:s mål 11 för hållbar utveckling."

Bristen på en formell insamlingstjänst har resulterat i att ett informellt system för insamling av avfall har utvecklats av sophämtare.

En försiktig uppskattning tyder på att det finns minst 11 miljoner avfallsplockare över hela världen. Denna marginaliserade sektor försörjer sig på att sålla bland oinsamlat avfall, letar efter material som de kan sälja vidare för återvinning. Man tror att de samlar in cirka 58 procent av allt plastmaterial som återvinns över hela världen – mer än alla formella myndigheter tillsammans.

Trots att de spelar en viktig roll för att minska globalt plastavfall, många avfallsplockare saknar grundläggande anställningsrättigheter eller säkra arbetsförhållanden.

Dr. Velis sa:"Avfallsplockare är återvinningens obesjungna hjältar i den globala södern, utan vilken massan av plast som kommer in i vattenmiljön skulle vara betydligt större. Således, Det är avgörande att stödjande policyer implementeras för att eliminera hälso- och säkerhetsutmaningarna och bredare samhälleliga utmaningar som är förknippade med deras verksamhet."

Inkludering, integration och möjliggörande av självorganisering av avfallsplockare är avgörande för att stödja den cirkulära ekonomin i det globala södern.

Forskarna drar slutsatsen att det inte finns någon enskild lösning som skulle minska flödet av plastavfall till haven. De använde datormodellen för att undersöka effektiviteten av olika interventioner som involverade sex scenarier, som sträckte sig från business as usual till att förbättra återvinningsnivåerna eller hitta alternativ till plast – till en total översyn av systemet. Ingen av de enskilda lösningarna var tillräcklig. Förde samman, fastän, de kan minska plastflödet till haven med 80 procent av den nivå som beräknas till 2040.

Även om uppgiften är enorm, rapporten säger att det är uppnåeligt och kan uppnås med hjälp av befintlig teknik och know-how, förbi:

• Att minska tillväxten i plastproduktion och -konsumtion för att undvika nästan en tredjedel av den förväntade genereringen av plastavfall.
• Ersätt plast med papper och komposterbara material.
• Designa produkter och förpackningar för återvinning.
• Utöka avfallsinsamlingen i medel-/låginkomstländer till cirka 90 % i alla stadsområden och cirka 50 % på landsbygden och stödja den informella insamlingssektorn.
• Bygga anläggningar för att kassera de 23 % av plasten som inte kan återvinnas ekonomiskt, som en övergångsåtgärd.
• Minska exporten av plastavfall.

Fokus i höginkomstländer bör vara att minska plastkonsumtionen, förbättra produktdesign och återvinning. I låg- till medelinkomstekonomier, satsningen bör ligga på att förbättra avfallsinsamlingen och att investera i sortering och återvinning, säger forskarna.

Mr Cook sa:"Ingripandena som utforskas här är alla möjliga att genomföra med hjälp av befintliga och redan mogna teknologier. Den uppsättning tillvägagångssätt som vi har föreslagit är redan inom vår förmåga - men det kräver politiska, samhällelig och företagsvilja för att uppnå det.

"Det finns inte en enda lösning. Vi kan inte bara säga att vi kommer att återvinna allt eller använda mindre material, vi måste ta ett helhetsgrepp och titta på hela systemet.

"Även om rapporten tittar på flödena av plastavfall till haven, fördelarna kommer att sträcka sig långt utanför den marina miljön."

Breaking the Plastic Wave erkänner att dessa ingrepp kommer att minska – men inte stoppa – plastföroreningar i haven. Att försöka nå nästan noll plastföroreningar skulle kräva "... tekniska framsteg, nya affärsmodeller, betydande utgifter och, mest avgörande... innovation".

För Dr. Velis, plastföroreningsstudien har potential att kickstarta en vetenskaplig revolution, liknande det sätt som tidiga rapporter från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar började öka medvetenheten om den globala uppvärmningen – och de steg som behövs för att hantera den.

Dr. Velis tillade:"Detta dokument visar den enorma mobiliseringen över det globala forskarsamhället och vår beslutsamhet att hitta kostnadseffektiva lösningar på problemen med plastföroreningar i den marina miljön och på andra håll.

"Jag kan inte förutsäga framtiden men jag hoppas att våra mest realistiska scenarier kan bli verklighet 2040."