09.12.2014

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Fraunhofer Umsicht: Thementisch "Kläranlagen versus Mikroplastik"

Mikroplastik, kleine Kunststoffpartikel, steht in der Kritik, da es sich, offensichtlich weitestgehend ungehindert, durch den Wasserkreislauf bewegt und so in die Nahrungskette und langfristig auch in den menschlichen Organismus gelangen kann - mit noch unbekannten Folgen. Jüngste Schlagzeilen in den Medien titulierten Kläranlagen als überfordert2 hinsichtlich deren Eignung, Mikroplastik aus dem Abwasser herauszufiltern und so am Eintrag in nachfolgende Gewässer zu hindern. Wie überfordert sind die Kläranlagen mit Mikroplastik tatsächlich?

Mit dem Ziel, die Aktivitäten rund um das Thema Mikroplastik voranzutreiben, organisierte Fraunhofer Umsicht zusammen mit dem Cluster Umwelttechnologien.NRW am 18. November 2014 einen eintägigen Thementisch mit dem Titel "Mikroplastik und Kläranlagen". Rund 25 Experten, überwiegend aus der Abwasserbranche, nahmen an der Veranstaltung teil.

Bedarf an Forschung
Ralf Bertling von Fraunhofer Umsicht eröffnete den Thementisch mit einem Übersichtsvortrag zu Mikroplastik sowie der Vorstellung aktueller Aktivitäten des Instituts in diesem Bereich. Bertling stellte in seinem Vortrag den FuE-Ansatz von Fraunhofer Umsicht heraus. Dieser Ansatz betrachtet das gesamte Mikroplastik-System als eine Prozesskette mit der Kläranlage als zentralem Bestandteil. Seit März 2014 gibt es bei Fraunhofer Umsicht mit der "AG Mikroplastik" eine interdisziplinär zusammengesetzte Gruppe von Forschern, in der sich verschiedene Kompetenzen gebündelt dem Thema Mikroplastik widmen.

Maren Heß vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) begrüßt diese Aktivitäten. Zum einen seien bisher nur wenige Studien zu Mikroplastik veröffentlicht worden, die zudem meist in Zusammenhang mit Salzwasser und nicht mit Süßwasser stehen. Es fehlten beispielsweise detaillierte Informationen zu Ursprung und konkreter Verbreitung, Anzahl, Qualität und Auswirkungen auf die Umwelt. Zum anderen gebe es bisher keine allgemein gültige und wissenschaftlich belastbare Vorgehensweise zur Bestimmung und Bewertung der Mikroplastikproblematik. "Hier herrscht eindeutig Forschungsbedarf. Für die Zurückhaltung der Forschung sind sicherlich auch fehlende finanzielle Mittel verantwortlich", fügt Ralf Bertling hinzu.

Etablierte Methoden nutzen
Carmen Nickel, Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) in Duisburg, ist Expertin für Nanotechnologie. Hier gibt es bereits entsprechende Analysemethoden. Nickel stellt die Eigenschaften von Nanomaterial und Mikroplastik gegenüber und möchte bereits etablierte Methoden und Erkenntnisse vom einen in den anderen Bereich überführen: "Was können wir aus unseren bisherigen Erfahrungen mit Nanomaterialien für das Thema Mikroplastik lernen?" Etwa, dass eine Abschätzung über die reine Masse des Mikroplastiks im Abwasser nicht unbedingt aussagekräftig sein muss. Die Oberfläche der gleichen Masse an Partikeln vergrößert sich um ein Vielfaches, je kleiner die Partikel sind. Und umso größer die Oberfläche ist, desto mehr Schadstoffe können sich prinzipiell an ihr anlagern.

Burkhard Hagspiel von der Stadtentwässerung und Umweltanalytik Nürnberg (SUN) hingegen hält die Aufregung um das Thema Mikroplastik in Kläranlagen für übertrieben. Hagspiel begründet dies mit den geringen Mengen Mikroplastik, die in behandeltem Abwasser bisher nachgewiesen wurden. Dennoch fordert auch Hagspiel: "Es bedarf umfangreicher Forschung."

Unter den Teilnehmern des Thementischs waren auch Forscher aus Belgien und Frankreich. Kris De Gussem vom belgischen Kläranlagenbetreiber Aquafin referierte zu durchgeführten Mikroplastik-Untersuchungen in einer Kläranlage. Außer am Zulauf und Ablauf wurden auch innerhalb der Kläranlage, hinter Sandfang, Vorklär- und Belebungsbecken, unterschiedliche Mikroplastik-Konzentrationen ermittelt. Hieraus resultierte eine erste Mikroplastik-Bilanz für eine Kläranlage. Auch De Gussem regte eine Vereinheitlichung der Analysemethoden sowie weitere Untersuchungen in Kläranlagen an.

Jürgen Bertling, Abteilungsleiter Werkstoffsysteme bei Fraunhofer Umsicht, stellt in seinem Vortrag heraus, dass vor allem die Entstehung von Mikroplastik durch Verwitterung von Kunststoffen bislang noch viel zu wenig untersucht sei. Nichtsdestotrotz sieht er vor allem aufgrund der Langlebigkeit von Polymeren (10 000 Jahre und mehr) eine drastische Reduktion des Mikroplastikeintrags als zwingend erforderlich - nicht zuletzt aus einem ästhetisch verstandenen Umweltschutz. Bertling zeigte darüber hinaus, dass die Bestimmung der Mikroplastikmenge in hohem Maße von einer korrekten Ermittlung der Partikelgrößenverteilung abhängig sei. Andernfalls könne die Gefährdung schnell um zwei bis drei Zehnerpotenzen unter- oder überschätzt werden.

Initiative Mikroplastik
Die Veranstaltung wurde von den Teilnehmern als sehr guter Einstieg in weitere zielgerichtete Aktivitäten bewertet. Als ein wichtiges Ziel wurde die Vereinheitlichung der Untersuchungsmethoden formuliert. Außerdem wurde ein Bedarf an weiteren, verlässlichen Daten zu Quantität und Qualität von Mikroplastik in Kläranlagen formuliert

Gemeinsames Fazit sei, dass diese Ziele nur mit weiteren Studien, d.h. weiteren Untersuchungen von Mikroplastik in Kläranlagen, zu erreichen seien. Dabei seien vor allem auch verfahrens-, polymer- und partikeltechnische Aspekte stärker als bisher einzubeziehen, um ein umfassendes Bild und Lösungsansätze abzuleiten. Die Fraunhofer-Umsicht-Teilnehmer schlugen die Gründung einer "Initiative Mikroplastik" vor, welche sich der Klärung der Fragestellungen rund um Mikroplastik widmet. Der Vorschlag stieß auf ein positives Echo, sodass weitere Aktivitäten zu erwarten sind.

2 Mikroplastik überfordert Kläranlagen, SPIEGEL ONLINE Wissenschaft, 10/2014

Über die AG Mikroplastik
Die AG Mikroplastik, gegründet im März 2014, ist Teil des Formats "Werkstattgespräch", das von der Ideenfabrik "Zukünftige Produkte" bei Fraunhofer UMSICHT initiiert wurde. Zehn Teilnehmer aus unterschiedlichen Forschungsbereichen widmen sich u.a. den thematischen Schwerpunkten Mikroplastik in der Umwelt und in Wasserkreisläufen, Entfernung und Substitution von Mikroplastik, Zersetzungskinetik von Kunststoffen, biotische Zersetzungsprozesse, Toxizität und Schadstoffanreicherung sowie Mikroplastik und Kläranlagen. "In der AG können wir viele Kompetenzen zusammenführen - von der Werkstoffentwicklung für biologisch abbaubare Mikropartikel über experimentelle Untersuchungen zu Bewegungsmustern von Partikeln in Gewässern und ihrer Abtrennbarkeit aus Abwasserströmen bis hin zur Frage, wie aus Kunststoffverpackungen oder Plastiktüten kleine Mikropartikel entstehen", erklärt Jürgen Bertling, Initiator der AG.

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