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Mikroplastik in kommunalen Kläranlagen nachhaltig entfernen

| Autor / Redakteur: Adrian Frank Herbort und Jun.-Prof. Katrin Schuhen* / Matthias Back

In Kläranlagen wird durch den Klärschlamm ein Großteil der Mikropartikel entfernt [10-12]. Die restlichen Partikel werden mit dem Abwasser weiter in die Oberflächengewässer transportiert, was zu einer erhöhten Mikroplastikkonzentration in der Nähe von Abwasserbehandlungsanlagen führt [6, 13]. Da der Klärschlamm aus Kläranlagen als Dünger verwendet wird, werden die angereicherten Mikroplastikpartikel direkt in die Umwelt eingetragen [14]. So gelangen Mikrokunststoffe ungehindert in die Umweltkompartimente und haben fatale Folgen für Mensch, Tier und Natur.

Wie steht es um die Mikroplastik-Forschung?

Betrachtet man die wissenschaftliche Community wird schnell klar, das Mikroplastik ein Brennpunktthema ist (>700 Publikationen in den letzten fünf Jahren). Viel Geld wird investiert, um für Aufklärung zu sorgen, doch ein entsprechendes wirtschaftliches Verfahren zur Elimination der bereits in die Umwelt gelangten Partikel konnte bis dato nicht etabliert werden, auch fehlt es an einer geeigneten analytischen Methode, die die Partikelbelastungen quantifiziert.

Projekte zur Risikobetrachtung, ökotoxikologische Fragestellungen, Quellen und Senken von Mikroplastik oder analytische Ideen werden vom Bund gefördert. Selbstverständlich sind Grundlagenforschungen zur Gefahreneinstufung und -beurteilung essenziell, aber ohne neue Konzepte zur nachhaltigen Entfernung von Mikroplastik aus der Umwelt kann es nicht weitergehen.

Es ist wichtig, eine Aussage über die Gesamtpartikelbelastung zu treffen, welche als Summenparameter (vgl. TOC, CSB oder BSB) dienen kann. Durch einen Partikeleliminationsindex (PEI) ist genau dies möglich [15]. Lösungsorientierte Forschungsansätze im Engineering und Anlagenbau sowie die Etablierung eines einheitlichen Analytikverfahrens zur Gefährdungseinstufung belasteter Gewässer sind zwingend notwendig, um die Belastungsthematik beherrschbar zu machen.

Effizientes Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik

Das erste effiziente Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik aus Abwässern, Stressfix2, wurde von der Arbeitsgruppe Organische und Ökologische Chemie der Universität Koblenz-Landau in einem Pilotversuch in der Kläranlage der EW Landau im ersten Quartal des Jahres 2017 erfolgreich getestet. Wie bereits für die Entfernung der reaktiven organischen Stressoren bedient sich das Team Wasser 3.0 rund um Jun.-Prof. Dr. Katrin Schuhen anorganisch-organischer Hybridkiesel­gele.

Zusammen mit den Unternehmen abcr und Zahnen Technik arbeitet das Forscher- und Entwicklerteam aus Synthesechemikern, Umweltwissenschaftlern und Abwassertechnikern an adaptierbaren Systemen, die in einer Wasser-induzierten Reaktion Schadstoffe binden und aufgrund des resultierenden Partikelwachstums die Gesamtheit unerwünschter Partikel einfach abtrennbar machen.

Lokalisierte hydrophobe Wechselwirkungen zwischen Bindematerial und IOCS initiieren eine Lokalisation der im Wasser verteilten inerten Partikel unabhängig von der Kunststoffart. Eine anschließende Kondensationsreaktion bildet ein Makromolekül, welches zum Einschluss der Mikrokunststoffe führt [16, 17]. Dadurch kommt es zum Partikelwachstum, was eine einfache Entfernung aus dem Abwasser (mittels z.B. Sandfang) möglich macht [18, 19]. Dieses Konzept konnte bereits 2016 im Labormaßstab erfolgreich getestet werden (s. Abb. 2), [15].

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