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Spraitbach + Weil der Stadt: Land fördert Verbesserung der Phosphorelimination auf den Kläranlagen Spraitbach und Weil der Stadt-Hausen
Umweltministerin Thekla Walker: „Damit werden wichtige Maßnahmen umgesetzt, die den ökologischen Zustand der Gewässer nachhaltig verbessern.“
Mit Zuschüssen in Höhe von insgesamt über 1,1 Millionen Euro unterstützt das Umweltministerium die Verbesserung der Phosphorelimination auf den Kläranlagen Spraitbach (Ostalbkreis) und Weil der Stadt-Hausen (Enzkreis). Auf beiden Kläranlagen kann nach Abschluss der geplanten Maßnahmen das im Abwasser enthaltene Phosphor besser entfernt werden.
Die Abwassermaßnahmen sind Teil des Handlungskonzeptes Abwasser, mit dem das Land Baden-Württemberg das Ziel verfolgt, den nach der EU-Wasserrahmenrichtlinie geforderten guten ökologischen Zustand der Fließgewässer zu erreichen. „Die Betreiber sorgen mit diesen Investitionen dafür, dass zukünftig weniger Phosphor in die Gewässer gelangen kann. Das verbessert den ökologischen Zustand der Gewässer in den Einzugsgebieten der Kläranlagen nachhaltig und schützt wichtige Lebensräume“, sagte Umweltministerin Thekla Walker heute (19.07.) anlässlich der Ausstellung der beiden Förderbescheide.
Neubau der Phosphorelimination in Spraitbach
Das Umweltministerium unterstützt mit 507.200 Euro den Neubau einer Phosphorelimination auf der Sammelkläranlage Spraitbach. Zukünftig soll mittels einer Simultanfällung das Phosphor aus dem Abwasser der Gemeinde Spraitbach zurückgehalten werden. Als eine weitere Maßnahme wird der Schlammbereich der Kläranlage erweitert und umgebaut. Damit passt die Gemeinde die Größe des Schlammbereichs an die Ausbaugröße der Kläranlage an und schafft ausreichende Kapazitäten, um den bei der Phosphatfällung zusätzlich anfallenden Schlamm behandeln zu können.
Optimierung der Phosphorelimination der Sammelkläranlage Weil der Stadt-Hausen
Einen Landeszuschuss von 616.300 Euro erhält der Zweckverband Gruppenkläranlage Mittleres Würmtal für den Einbau einer Tuchfilteranlage auf der Kläranlage Weil der Stadt-Hausen. Die Sammelkläranlage kann dank dieser Maßnahme Phosphor, das auf der Kläranlage zu einem hohen Anteil in partikulärer Form anfällt, herausfiltern. Zudem besteht die Option, die Filteranlage in Zukunft zu erweitern und mit einer Reinigungsstufe zur Spurenstoffelimination nachzurüsten. Zu den geplanten Maßnahmen gehört auch eine neue Fällmitteldosierstelle und die Vergrößerung des bestehenden Fällmittelbehälters.
Salzpflanzen-Kläranlage: Innovatives Projekt zu Abwässern von Zuchtanlagen
Im Mai konnte die Salzpflanzen-Kläranlage neben der Strander Garnelenfarm in Betrieb genommen werden. Ziel des innovativen Forschungsprojektes ist es, das nährstoffreiche, salzhaltige Abwasser der Zuchtanlage zu reinigen. Das könnte landbasierte Aquakultur künftig unabhängig von Klärwerken machen.
Welche Risiken gibt es bei der Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft?
Ein deutsch-mexikanischer Forschungsverbund will am Beispiel des weltweit größten zusammenhängenden Abwasserbewässerungssystems nördlich von Mexiko-Stadt die Interaktionen von Schadstoffen, Krankheitserregern und Antibiotikaresistenz erforschen. „In dem rund 900 Quadratkilometer großen Gebiet finden wir einmalige Bedingungen vor“, erklärt Prof. Kornelia Smalla vom Julius Kühn-Institut (JKI), Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen.
Sie leitet ein Teilprojekt innerhalb des Verbundes, in dem untersucht wird, ob Antibiotikarückstände in Böden und Pflanzen das Pflanzenmikrobiom beeinflussen…
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Woche der Umwelt: BAM präsentiert innovatives Messverfahren für Mikroplastik
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist mit einem neuartigen Messverfahren für Mikroplastik auf der „Woche der Umwelt“ des Bundespräsidenten und der Deutschen Bundesstiftung Umwelt vertreten. Das Verfahren erlaubt es, schneller als bisher genaue Daten zu den Eintragspfaden von Mikro- und Nanoplastik in die Umwelt zu erheben. Damit schafft es die empirische Voraussetzung für wirksame Vermeidungsstrategien.
Unter dem Motto „So geht Zukunft!“ laden Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier und die Deutsche Bundesstiftung Umwelt am 10. und 11. Juni 2021 zur sechsten „Woche der Umwelt“ ein. Die Veranstaltung würdigt traditionell innovative Umweltschutzthemen und -projekte. Aufgrund der Corona-Pandemie muss sie als hybrides Format im Park von Schloss Bellevue sowie mit digitalen Fachforen stattfinden.
Zu den 150 Ausstellenden, die eine Fachjury ausgewählt hat, zählt auch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Die BAM stellt auf der Woche der Umwelt ein innovatives Messverfahren für Mikroplastik vor.
Die winzigen Partikel lassen sich heute in allen Weltmeeren, in Seen, Flüssen, Böden, in Organismen und sogar in der Luft nachweisen. Weltweit gelangen jedes Jahr viele Millionen Tonnen von Mikroplastik – und des viel kleineren Nanoplastik – in die Umwelt. Aus welchen Quellen genau die meisten Einträge stammen, das ist allerdings noch unbekannt. Denn: Die Zahlen dazu beruhen auf Schätzungen oder Hochrechnungen, die sich wiederum nur auf wenige konkrete Messungen stützen.
Der Grund dafür ist so einfach wie folgenreich: Mikro- und Nanoplastik sind sehr schwer aufzuspüren und exakt zu quantifizieren. Die Partikel messen oft nur einige Tausendstel oder sogar nur Millionstel Millimeter.
Bisherige Verfahren, die vor allem auf der Mikrospektroskopie beruhen, sind zeitaufwendig und sie erfassen besonders kleine Partikel nicht – die aber stehen im Verdacht, eine schädliche Wirkung auf Organismen zu entfalten.
Wissenschaftler*innen der BAM haben daher ein neuartiges Messverfahren entwickelt, das nicht mehr auf der Spektroskopie beruht. Stattdessen werden Proben werden erhitzt und die entstehenden Gase anschließend in einem Gaschromatographen, der an ein Massenspektrometer gekoppelt ist, analysiert. Gewissermaßen „riecht“ das Analysegerät die winzigen Partikel, statt sie optisch zu identifizieren. Der Vorteil: Das Verfahren ist etwa zehn Mal schneller, es erfasst auch besonders kleine Partikel sowie erstmals auch den Abrieb von Autoreifen – vermutlich eine der größten Quellen von Mikroplastik.
Zusammen mit der Firma Gerstel GmbH hat das Team der BAM aus dem patentierten Verfahren ein Analysegerät entwickelt, das bereits international in vielen Laboren im Einsatz ist.
Als Ergänzung bietet die BAM auch die weltweit ersten Referenzmaterialien für Mikroplastik an. Die Substanzen sind wichtig, um verschiedene Messmethoden und -werte miteinander vergleichen zu können.
„Mit dem Analysegerät und unseren Referenzmaterialien für Mikro- und Nanoplastik schaffen wir als Wissenschaftler*innen die empirische Grundlage, um über Vermeidungsstrategien diskutieren zu können und am Ende als Gesellschaft wirksame Maßnahmen festlegen zu können“, so Korinna Altmann von der BAM.
„Umwelt – das ist eines der fünf großen Themenfelder, zu denen wir an der BAM täglich forschen, prüfen und beraten“, so BAM-Präsident Prof. Dr. Ulrich Panne. „Als Wissenschaftler*innen müssen wir über die Grenzen unserer Labore hinausdenken. Wir tragen die Verantwortung dafür, die Lebensgrundlagen auf unserem Planeten zu schützen. Unsere Forschung zu Mikroplastik ist ein wichtiger Beitrag dazu.“
Kontakt:
Referat Kommunikation, Marketing
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
T: + 49 30 8104-1013
presse@bam.de
http://www.bam.de
Kläranlagen können Mikroplastikpartikel weitgehend entfernen
Kläranlagen können mit konventionellen Behandlungsverfahren die in Abwässern enthaltenen Mikroplastikpartikel weitgehend entfernen. Durch den Einsatz einer der Kläranlage nachgeschalteten Ultrafiltration kann der Partikelrückhalt sogar noch weiter erhöht werden. Dies ist eines der zentralen Ergebnisse des Forschungsprojektes „Plastrat“ unter Koordination der Universität der Bundeswehr München. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund drei Millionen Euro im Forschungsschwerpunkt „Plastik in der Umwelt – Quellen, Senken, Lösungsansätze“ geförderte Verbundvorhaben hat nach Ende der dreijährigen Laufzeit seinen Synthesebericht veröffentlicht.
„Die Forschung im Bereich von Mikroplastik erfordert einen ganzheitlichen Ansatz“, betonten…mehr:
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Zuverlässig messen, ob Flüssen und Seen die Luft ausgeht
Abwässer tragen große Mengen organischer Substanzen in Flüsse und Seen, die zu starkem Bakterienwachstum und Sauerstoffmangel führen. Bisherige Messverfahren können diese organische Belastung nicht genau bestimmen. Ein neues Verfahren, das von Experten des Helmholtz-Zentrums Hereon mitentwickelt wurde, soll künftig ein eindeutiges Bild vom Zustand der Gewässer liefern. Die Arbeit wurde jetzt im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht.
Wenn Abwässer aus Dörfern und Städten in Flüsse und Seen fließen, dann gelangen mit den Fäkalien große Mengen an Fetten, Eiweißen, Zuckern und anderen kohlenstoffhaltigen – organischen – Substanzen in die Natur. Diese organischen Substanzen werden von Bakterien abgebaut, die Sauerstoff verbrauchen. Je größer die Abwassermenge ist, desto besser gedeihen die Bakterien. Doch damit nimmt der Sauerstoffgehalt des Wassers immer weiter ab, bis schließlich den Fischen, Muscheln oder Würmern buchstäblich die Luft ausgeht. Weltweit sind dadurch in vielen Flüssen und Seen sauerstoffarme Todeszonen entstanden.
Bislang kein Goldstandard für Messungen
Um zu messen, wie stark die Gewässer mit organischen Stoffen aus Fäkalien belastet sind, nehmen Behörden und Umweltforscher regelmäßig Wasserproben. Weit verbreitet ist eine Messmethode, die mithilfe einer chemischen Reaktion den Gehalt an organischen Substanzen bestimmt. Wie ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern jetzt zeigt, liefert diese etablierte Methode jedoch Werte, aus denen sich der tatsächliche Verschmutzungsgrad des Wassers kaum ableiten lässt. An der Studie, die jetzt im Fachjournal Science Advances erschienen ist, ist auch Prof. Helmuth Thomas, Leiter des Hereon-Instituts für Kohlenstoffkreisläufe, beteiligt. „Wir stellen in dem Artikel deshalb auch eine neue Methode vor, die Messungen künftig sehr viel zuverlässiger macht“, sagt er.
Bei der herkömmlichen Messmethode werden Wasserproben mit den Chemikalien Permanganat oder Dichromat versetzt. Diese sind besonders reaktionsfreudig und bauen in kurzer Zeit alle organischen Substanzen ab. An der Menge des verbrauchten Permanganats oder Dichromats lässt sich dann bestimmen, wie viel organische Substanz in der Wasserprobe enthalten war. Experten sprechen bei dieser Messung vom „Chemischen Sauerstoffbedarf“ (Chemical Oxygen Demand, COD). Das Problem der COD-Messung: Sie unterscheidet nicht zwischen den organischen Stoffen, die mit den Abwässern ins Wasser gelangen, und jenen, die auf natürlichem Wege entstanden sind – etwa Lignin und Huminsäuren, die beim Zerfall von Holz frei werden. Damit lässt sich die Verschmutzung des Wassers kaum vom natürlichen Gehalt an organischen Stoffen unterscheiden. „Für den Han-Fluss in Südkorea etwa haben wir mit unserer neuen Methode herausgefunden, dass die Belastung mit organischen Stoffen aus Abwässern in den vergangenen 25 Jahren abgenommen hat. Die COD-Messungen aber zeigen nach wie vor hohe Werte an“, sagt Helmuth Thomas, „weil hier die natürlichen Substanzen einen Großteil der Organik im Wasser ausmachen.“
Komplizierte biologische Analyse
Wie aber lässt sich die tatsächliche Verschmutzung besser messen? Etabliert ist hier seit Jahrzehnten eine biologische Messmethode, die jedoch sehr viel aufwendiger als die COD-Messung ist und deshalb von Behörden und Forschungseinrichtungen seltener genutzt wird. In diesem Fall wird eine Wasserprobe aus dem Fluss oder See entnommen und der Sauerstoffgehalt des Wassers als Anfangswert gemessen. Eine weitere sogenannte Parallelprobe wird sofort luftdicht verschlossen. Anschließend ruht diese Wasserprobe fünf Tage lang. In dieser Zeit bauen die Bakterien die organische Substanz ab, wobei sie den Sauerstoff im Wasser nach und nach verbrauchen. Nach fünf Tagen wird das Gefäß geöffnet und der Sauerstoff gemessen. Enthält das Wasser viel Organik, waren die Bakterien besonders aktiv. Entsprechend groß war dann der Sauerstoffverbrauch. Experten sprechen bei dieser Messung vom „Biologischen Sauerstoffbedarf“ (Biological Oxygen Demand, BOD). „Die Messung des BOD ist sehr viel genauer als die des COD, weil die Bakterien vorzugsweise die kleinen organischen Moleküle aus dem Abwasser abbauen, aber die natürlichen wie etwa Lignin unangetastet lassen“, sagt Helmuth Thomas. Allerdings habe auch die Messung des BOD ihre Nachteile. Zum einen dauere die BOD-Messung fünf Tage, während der COD-Wert nach wenigen Minuten vorliege. Zum anderen müsse man beim Abfüllen, Lagern und Vermessen der Wasserproben peinlich genau darauf achten, dass kein Sauerstoff aus der Umgebungsluft in die Probe gelange und den Messwert verfälsche. „Das ganze Handling der BOD-Messung beherrschen nur einige wenige Leute mit großer Laborerfahrung“, sagt Helmuth Thomas. „Daher bevorzugen Behörden und Forscher auch heute noch den COD – trotz großer Unsicherheiten.“
Schneller und sicherer messen
Das Team um Helmuth Thomas stellt deshalb eine alternative Methode vor, die die klassische BOD-Messung verbessert. Vorteil der Methode ist, dass nur eine Wasserprobe genommen werden muss, diese sofort verschlossen wird und der Sauerstoffverbrauch ohne Eingriff in die Probe gemessen wird. Es ist dabei nicht notwendig, die Probe nach fünf Tagen erneut zu öffnen, um den Sauerstoffgehalt zu messen. So wird vermieden, dass die Probe erneut mit Luftsauerstoff in Berührung kommt. Beim neuen Ansatz wird gleich beim Abfüllen der Wasserprobe eine optische Faser in das Probengefäß eingeführt. Über diese Faser kann der Sauerstoffgehalt anhand optischer Effekte kontinuierlich direkt in der Probe gemessen werden. Thomas: „Wir können den Sauerstoffgehalt damit nonstop messen und erhalten ein sehr viel genaueres Bild vom Sauerstoffverbrauch durch die Bakterien.“ Erste Versuche haben gezeigt, dass ein aussagekräftiges Ergebnis bereits nach rund 48 Stunden vorliegt, was die BOD-Messung erheblich beschleunigt. Alles in allem macht das optische Verfahren die BOD-Messung also nicht nur zuverlässiger, sondern auch schneller. Helmuth Thomas geht deshalb davon aus, dass sich das neue Verfahren in den kommenden Jahren als neuer Standard etabliert, der sowohl die COD- als auch die klassische BOD-Messung ablösen wird. So kann künftig beispielsweise zuverlässiger als bisher ermittelt werden, ob Maßnahmen zur Gewässerreinhaltung tatsächlich erfolgreich sind.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Helmuth Thomas
Institut für Kohlenstoff-Kreisläufe
Institutsleitung
Tel: +49 (0)4152 87-2805
Mail: helmuth.thomas@hereon.de
https://idw-online.de/de/news766639
(Mikro-) Plastik in Gewässern – Lösungsstrategien zur Verminderung
Kläranlagen können mit konventionellen Behandlungsverfahren die in Abwässern enthaltenen Mikroplastikpartikel weitgehend entfernen. Durch den Einsatz einer der Kläranlage nachgeschalteten Ultrafiltration kann der Partikelrückhalt sogar noch weiter erhöht werden.
Dies ist eines der zentralen Ergebnisse des Forschungsprojektes PLASTRAT unter Koordination der Universität der Bundeswehr München. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund drei Millionen Euro im Forschungsschwerpunkt „Plastik in der Umwelt – Quellen, Senken, Lösungsansätze“ geförderte Verbundvorhaben hat nach Ende der dreijährigen Laufzeit nun seinen Synthesebericht veröffentlicht.
Forderung nach ganzheitlichen Ansatz in der Forschung
„Die Forschung im Bereich von Mikroplastik erfordert einen ganzheitlichen Ansatz“, betonen Prof. Christian Schaum und Prof. Steffen Krause von der Universität der Bundeswehr München. „Dies fängt bei einer notwendigen Standardisierung von Probenahme, -aufbereitung und Analyse von Mikro-plastik sowohl aus wässrigen Proben als auch aus Klärschlamm an. Im Projekt PLASTRAT haben wir erste Ansätze dafür entwickelt.“
Reifenabrieb ist die Quelle Nummer eins für Mikroplastik
Der Bericht gibt erste Antworten auf aktuelle Fragen zum Thema (Mikro-) Plastik in Gewässern: Wie hoch sind die Einträge von Mikroplastik in Gewässer durch die Siedlungswasserwirtschaft und wie können diese Einträge überhaupt gemessen werden? Wie lassen sie sich reduzieren? Welche Auswirkungen auf Gewässer und den Menschen können durch Mikroplastik und die darin enthaltenen Zusatzstoffe entstehen? Welche Handlungsoptionen zur Reduktion des Eintrags von Mikroplastik bestehen für Hersteller und Verbraucherinnen und Verbraucher? Mit 48 Prozent steht der Reifenabrieb als Quelle für Mikroplastik an erster Stelle. Danach folgen mit 12 Prozent die Emissionen bei der Abfallentsorgung.
Aufgrund der Vielzahl unterschiedlichster chemischer Verbindungen, die in Kunststoffen enthalten sind, bleibt es schwierig, human- und ökotoxiko-logische Effekte einzelnen Substanzen zuzuordnen. Bei den untersuchten Kunststoffen konnten die Forschenden jedoch unter anderem hormonelle Wirkungen identifizieren. Darüber hinaus stellten sie fest, dass sich die Anzahl an nachgewiesenen Verbindungen durch UV-Bestrahlung in den untersuchten Proben zusätzlich erhöht hat und sich auch die Anzahl an den Partikeln anhaftender hydrophober Schadstoffe bei Passage der Kläranlage erhöht.
Empfehlung einer Deklarationspflicht von Kunststoffinhaltsstoffen
Strategien zur Minderung von Mikroplastikeinträgen sind nach den Untersuchungen von PLASTRAT besonders dann erfolgsversprechend, wenn Verbraucherinnen und Verbraucher umweltfreundliche Alternativen mit geringem Aufwand einsetzen können und wenn gleichermaßen Hersteller bzw. Politik mit in veränderte Abläufe eingebunden werden. So folgte PLASTRAT der Idee einer systemischen Risikoanalyse und entwickelte Grundlagen dafür, wie eine Bewertung von Kunststoffprodukten aus Sicht des Gewässerschutzes in bereits bestehende oder auch neue Gütesiegel integriert werden kann. Der Synthesebericht von PLASTRAT zeigt abschließend auch offene Fragestellungen und Herausforderungen auf. Abgeleitet wurden Handlungsempfehlungen für Wissenschaft, Konsumenten, Politik und Wasserwirtschaft. Diese beinhalten beispielsweise die Einführung einer Deklarationspflicht von Kunststoffinhaltsstoffen oder die Harmonisierung und Standardisierung von Methoden und Technologien zur Substanzdetektion.
Hintergrund
Das Verbundprojekt PLASTRAT (Lösungsstrategien zur Verminderung von Einträgen von urbanem Plastik in limnische Systeme) wurde nach drei-jähriger Laufzeit im Dezember 2020 abgeschlossen. Beteiligt waren unter Koordination der Universität der Bundeswehr München zehn Partner aus Wissenschaft und Industrie: aquadrat ingenieure GmbH, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Goethe-Universität Frankfurt am Main, inge GmbH, ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung, IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH, Leibniz-Institut für Ostseeforschung, Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. und Technische Universität Darmstadt – Institut IWAR. Zusätzlich unterstützt wurde es von zwölf assoziierten Partnern und Unterauftragnehmern, bei denen es sich vor allem um Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen, aber auch Hersteller und Vertreiber von Kunststoffen sowie Fachverbände handelte.
Der Synthesebericht von PLASTRAT zum Download:
https://athene-forschung.unibw.de/doc/137063/137063.pdf
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Christian Schaum
Professur für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik
E-Mail: swa@unibw.de
https://idw-online.de/de/news767295
Wirksame Methode zur Entfernung von Nano- und Mikroplastik aus Wasser
Mikro- und Nanoplastik stellen omnipräsente und problematische Umweltbelastungen dar, für die gängige Reinigungskonzepte nicht anwendbar sind. Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) konnten nun zeigen, wie Plastikpartikel verschiedener Sorten und Größen mithilfe von Magneten aus dem Wasser entfernt werden können. Hierzu setzten sie ungiftige, speziell beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel, sogenannte SPIONs, ein, die sie gezielt für die Anbindung an Plastikoberflächen entwickelt haben.
Hintergrundwissen: Mikro- und Nanoplastik
Wer hat in den letzten Jahren nicht von Mikroplastik gehört? Von der Antarktis bis in die Tiefsee, in Lebewesen, aber hauptsächlich im Wasser wurde es gefunden – immer mit dem Hinweis, dass es gesundheitsschädlich ist. Aber was ist Mikroplastik eigentlich? Was macht es potentiell so gefährlich und wie wird man diese menschengemachte Verschmutzung wieder los? Und was ist eigentlich Nanoplastik?
Mikroplastik zählt zu den so genannten „Emerging Contaminants“, also Umweltbelastungen, die erst seit den 1990-ern als solche wahrgenommen werden. Die Unterscheidung zwischen Mikroplastik (1 mm – 1 μm) und Nanoplastik (kleiner 1 μm) ist noch „jünger“. Bei der Klassifizierung wird allerdings bisher kaum der wichtige Faktor berücksichtigt, dass Plastik nicht gleich Plastik ist, sondern es eine große Vielzahl von verschiedenen Kunststoffen gibt (z.B. Polyethylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Teflon etc.), die jeweils in unterschiedlichen Formen, wie zum Beispiel Partikeln oder Fasern, vorkommen können. Mikro-/Nanoplastik entsteht neben der gezielten Herstellung kleinster Kunststoffpartikel – typischerweise verwendet als preiswerte Füllstoffe – hauptsächlich durch die langsame mechanische Fragmentierung von Plastikmüll in der Umwelt. Die Langlebigkeit vieler Kunststoffe, bedingt durch ihre molekulare Struktur, stellt dabei ein Hauptproblem für deren biologischen Abbau dar, so dass Plastikmüll Jahrzehnte überdauert. Plastik zersetzt sich also nicht, sondern wird lediglich immer kleiner. Aus einem Stück Plastikmüll (z.B. Polyethylen) von der Größe eines Zuckerwürfels können im Laufe der Zeit so ca. 1500 Mikropartikel (Durchmesser 10 μm) oder ca. 150.000 Teilchen Nanoplastik (Durchmesser 100 nm) werden. Dabei gilt: je kleiner die Plastikpartikel desto problematischer, da Nanoplastik leichter in Körperzellen eindringen kann (zum Vergleich: das SARS-CoV-2 Virus ist 60-90 nm groß). Zudem besitzt Nanoplastik eine extrem große spezifische Oberfläche an der sich Giftstoffe oder Schwermetalle binden können und so in den Organismus gelangen. Schätzungen zufolge nimmt jeder Mensch mit der Nahrung wöchentlich bis zu 5 Gramm Mikroplastik zu sich – so viel wie eine Kreditkarte. Bis heute wurden mehr als 8.3 Milliarden Tonnen Plastik hergestellt, von denen ein Großteil nicht recycelt wurde und auch nicht wird. Prognosen sagen bis zum Jahr 2050 ein akkumuliertes Plastikmüllvolumen in der Umwelt von 12 Milliarden Tonnen voraus. Effiziente Methoden zur Beseitigung gerade der nanoskaligen Plastikpartikel gibt es bisher nicht, da klassische Methoden wie Filtration oder Oxidation ungeeignet sind.
Mit „smartem Rost“ Plastik aus Wasser entfernen
In der aktuellen Studie zeigen die FAU-Forscher wie man Plastikpartikel verschiedener Sorten und Größen mithilfe ungiftiger, speziell beschichteter Eisenoxid-Nanopartikel einfach aus Wässern entfernen kann. Das FAU-Forscherteam um Prof. Marcus Halik (Department Werkstoffwissenschaften, Interdisziplinäres Zentrum für Nanostrukturierte Filme – IZNF), Prof. Dirk Zahn (Professur für Theoretische Chemie, Computer Chemistry Center – CCC), Prof. Erdmann Spiecker (Department Werkstoffwissenschaften, Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy (CENEM) sowie Prof. Christoph Alexiou (Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON) der Hals-Nasen-Ohren-Klinik) nutzten hierzu s.g. SPIONs (SuperParamagnetic Iron Oxid Nanoparticles). Vereinfacht könnte man diese Materialien auch als „smarten Rost“ bezeichnen. Die oberflächenmodifizierten SPIONs, die mit ca. 30 nm Durchmesser deutlich kleiner sind als die untersuchten Plastikpartikel (100–970 nm), wechselwirken mit den Plastikpartikeln wie eine Art Kleber und verklumpen diese zu größeren Aggregaten. Diese Aggregate aus Nanoplastik und Eisenoxid lassen sich nunmehr sehr einfach durch einen Magneten aus dem Wasser entfernen.
Bahnbrechend an diesem Konzept ist, dass durch die Oberflächenfunktionalisierung die SPIONs derart eingestellt werden, das bestimmte Plastiksorten bevorzugt anbinden. Dabei ist das Konzept so variabel, dass auch eine Breitband-Effizienz für Mischungen von Nanoplastik erreicht wird – wie sie auch in der Umwelt vorkommen. Der wissenschaftliche Hintergrund dieser Wechselwirkungen, die hauptsächlich auf entgegengesetzten Oberflächenladungen der SPIONs und der Plastikpartikel basieren, wurde in der Arbeitsgruppe von Prof. Halik von Marco Sarcletti umgesetzt und durch Experimente bestätigt. Durch Simulationen (AG Zahn) wurde dieses Konzept theoretisch untermauert und die Morphologie der Agglomerate detailliert untersucht.
Die Experimente liefern darüber hinaus deutliche Anzeichen dafür, dass durch die spezielle Struktur der Moleküle an der SPION-Oberflächen eine Selektivität zwischen Plastikpartikeln und anorganischen Sedimentpartikeln erreicht werden kann. Das ist entscheidend, weil somit natürliche Sedimente die Effektivität der Reinigung nicht mindern. In einer eigens für magnetische Nanopartikel entwickelten Teststrategie zeigten die Forscher, dass die verwendeten SPIONs nicht toxisch sind (AG Alexiou). Auch dieser Befund ist fundamental für eine spätere praktische Anwendung.
Natürlich konnten mit dieser Studie nicht alle Fragen beantwortet werden, und kein technisches Verfahren ist geeignet die gesamten 1.4 Mrd. Kubikkilometer Wasser auf der Erde von Mikro- und Nanoplastik zu reinigen, jedoch arbeitet das Team um Prof. Halik derzeit an einer technischen Umsetzung zur Skalierung der magnetischen Wasserreinigung. Ziel ist dabei den zukünftigen Eintrag, der im Wesentlichen über Flüsse erfolgt, zu minimieren.
Die Arbeiten wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), den Exzellenzcluster EAM (Engineering of Advanced Materials) und durch die Graduate School Molecular Science (GSMS) an der FAU sowie durch das GRK1896 und den SFB1411 unterstützt
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Weitere Informationen:
Prof. Marcus Halik
Tel.: 09131/85-70367
marcus.halik@fau.de
Marco Sarcletti
marco.sarcletti@fau.de
https://idw-online.de/de/news767071
Neues Forschungsprojekt zum Thema „Aerobe Granulierte Schlämme (AGS)“ gestartet
Wir freuen uns über die Bewilligung des neuen Forschungsvorhabens zum Thema „Aerobe Granulierte Schlämme (AGS)“. ATD übernimmt die Beratung beim Reaktordesign und führt Kostenbetrachtungen von Modellanlagen durch.
Im Projekt „MIKROPELLETS – Untersuchungen von Verfahren zur gezielten, integrierten MIKROschadstoffelimination mit aeroben PELLETS“ sollen Verfahren zur Mikroschadstoffelimination in innovative Pellet-Verfahren zur Abwasserbehandlung integriert werden. Bei Pellets oder aeroben Granula handelt es sich um eine besondere Form des belebten Schlamms, der leicht sedimentierbar ist. Zudem ermöglichen Pellets als „Biofilme ohne Aufwuchskörper“ durch ihre unterschiedlichen Schichten eine weitergehende simultane Nitrifikation und Denitrifikation.
In MIKROPELLETS werden Pellet-Verfahren sowohl im Sequencing Batch Reactor (SBR) als auch in einem kontinuierlichen Prozess entwickelt. Anschließend soll eine Optimierung dieser Verfahren mit dem Ziel der Kosten-, Energie- und Platzeinsparung gegenüber dem konventionellen Belebungsverfahren stattfinden.
Neben dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen und dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der RUB Bochum, sind die zwei Ingenieurbüros Hydro-Ingenieure GmbH und ATD GmbH sowie der Praxispartner Emschergenossenschaft an der Durchführung des Projektes beteiligt.
Das Projekt wird im Rahmen von ResA II, Förderbereich 6 durch das Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW gefördert.
https://www.atdgmbh.de/neues-forschungsprojekt-zum-thema-aerobe-granulierte-schlaemme-ags-gestartet/
Forschungsprojekt PLASTRAT
Eintrag von Mikroplastikpartikeln in limnische Systeme durch Ableitungen der WefTec – The Water Quality Event
Frau Natalie Wick präsentiert Inhalte des Forschungsprojekts PLASTRAT bei WEFTEC Connect.
Im interdisziplinären Forschungsprojekt PLASTRAT wurde unter anderem der Eintrag von Mikroplastikpartikeln in limnische Systeme durch Ableitungen der Siedlungswasserwirtschaft untersucht.
Zunächst galt es ein geeignetes Probenahmeverfahren zu etablieren. Auch bei Probenaufbereitung und Analyse mussten diverse Herausforderungen überwunden werden.
Der Beitrag ist ab dem 04.10.2020 10:00 Uhr auf YouTube verfügbar.
https://www.unibw.de/wasserwesen/swa/aktuelle-nachrichten/weftec
Multiresistente Keime im Abwasser und Oberflächengewässer – Was tun?
Stakeholder Dialog des DGMT Arbeitskreises Mikroschadstoffe
2. und 3. März 2021
09.00 – 12.30 Uhr
Mehr unter: http://www.dgmt.org/index.php/stakeholder-dialog-2021.html