Dipl.-Ing. Ralf Bertling, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Abteilung Prozessintensivierung.
Ilka Drnovsek
Untersuchungen zeigen, kleinste Kunststoffpartikel bewegen sich unerkannt im Wasserkreislauf und können so zu einer Gefahr für Mensch und Umwelt werden. Wir sprachen mit Ralf Bertling vom Fraunhofer UMSICHT über die Problematik.
Springer für Professionals: Offensichtlich besteht hinsichtlich Mikroplastik im Trink- und Abwasser ein erhöhter Forschungsbedarf. Wo liegen die besonderen Herausforderungen?
Ralf Bertling: Die besondere Herausforderung liegt in der exakten Bestimmung von Mikroplastik in wässrigen Medien. Bis heute gibt es nur wenige Untersuchungen und noch keine Standardmethode zum Nachweis von Mikroplastik. Dies liegt möglicherweise darin begründet, dass es analytisch sehr aufwändig ist, Mikroplastik exakt zu detektieren. Um es anschaulich zu machen: Winzige Kunststoffpartikel bewegen sich zwischen Sandkörnern, Algen und anderen Wasserinhaltsstoffen. Auch die Probennahme selbst sowie die Aufbereitung der Proben sind aufwändig und müssen sauber und präzise durchgeführt werden, um Bestimmungsfehler zu vermeiden.
Bei bisherigen Untersuchungen von Gewässern und Kläranlagen wurde sehr unterschiedlich vorgegangen. Es wäre sinnvoll, wenn sich die Akteure auf eine einheitliche Methodik verständigen könnten. So könnte von den Forschern gemeinschaftlich eine Standardmethode entwickelt werden. Dies würde die Vergleichbarkeit folgender Untersuchungen erhöhen und eine steigende Anzahl an Studien mit entsprechendem Erkenntnisgewinn bedingen.
Sie vertreten den Ansatz, das gesamte Mikroplastik-System als eine Prozesskette zu betrachten. Wie muss man das verstehen?
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Wissenschaftlicher Konsens ist, dass Mikroplastik aus verschiedenen Quellen bis in die marinen Gewässer und so in den natürlichen Wasserkreislauf gelangt. Auf ihrem Weg durchströmen die Kunststoffpartikel nacheinander Abwasserkanal, Kläranlage und Vorfluter. Zusammen mit dem Haushalt, als beispielhafte Emissionsquelle, und dem (marinen) Gewässer bilden Kanal, Kläranlage und Vorfluter die einzelnen Glieder einer Prozesskette.
Die Kläranlage stellt für Mikroplastik zweifellos die größte Senke in der Prozesskette dar, da sie wie ein Filter arbeitet und die kleinen Kunststoffpartikel - teilweise - zurückhält. Nicht zurückgehaltenes Mikroplastik fließt mit dem behandelten Abwasser in den Vorfluter und kann von dort aus weiter in marine Gewässer gelangen.
Da sich an jedem Punkt der Prozesskette die Mikroplastikkonzentration verändert, bedarf es zur vollständigen Bilanzierung der Mikroplastikmengen einer Betrachtung des gesamten Systems. Lediglich eine Kläranlage oder ein Gewässer zu untersuchen, reicht deshalb nach unserer Ansicht nicht aus. Dies ergäbe ein verzerrtes und unvollständiges Bild der tatsächlichen Situation.
Ihr letzter Experten-Workshop widmete sich "Kläranlagen und Mikroplastik". Welche Fragen standen im Mittelpunkt?
Kürzlich bezeichneten Pressemeldungen Kläranlagen in Bezug auf Mikroplastik als überfordert. Im Mittelpunkt stand deshalb die Frage, inwieweit Mikroplastik explizit ein Problem der Kläranlagen ist. Konsens war, dass Mikroplastik tatsächlich ein Problem ist - jedoch kein explizites Problem der Kläranlagen. Die Kläranlage ist lediglich ein Filter, der seine Aufgabe nur so gut erfüllt, wie er technisch dafür ausgelegt wurde.
Neben der Rolle der Kläranlagen ging es um praktische Fragestellungen: Wie ist die Datenbasis zu Mikroplastik in NRW? Sind Kläranlagenbetreiber sensibilisiert? Wie verhält sich Mikroplastik in den Prozessstufen einer Kläranlage? Welche Methoden der Detektion von Mikroplastik gibt es?
Daneben gab es noch eine Vielzahl weiterer Fragestellungen. So ist die Entstehung des Mikroplastiks, ob durch Freisetzung oder Verwitterung, bislang wenig erforscht. Unklar ist auch, welche Bedeutung landseitige Eintragspfade besitzen, bei denen Mikroplastik durch Winde oder Starkregen direkt in die Gewässer gelangen.
Das Verhalten von Mikroplastik in Gewässern ist ebenfalls ungeklärt: Wird Mikroplastik abgebaut oder in immer kleinere Stücke fragmentiert? Adsorbieren Mikroplastikpartikel Schadstoffe auf der Oberfläche? Ein sehr interessanter Aspekt: Gibt es zwischen der Differenz von Produktions- zu erfassten Abfallmengen der Kunststoffe und dem Mikroplastik eine Relation?
Nach Ansicht von UMSICHT belegen die Fragen: Es gibt zu wenige Untersuchungen.
Dipl.-Ing. Ralf Bertling, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Abteilung Prozessintensivierung.
Ilka Drnovsek
Forscher vom Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. IUTA in Duisburg schlagen vor, bewährte Analysemethoden aus der Nanotechnologie einzusetzen. Wie sehen Sie das?
Ich halte das für eine gute Idee. Bei Nachweis und Analytik von Nanomaterialien gibt es bereits viel Erfahrung und gängige Messmethoden. Sicherlich eignet sich nicht jede Methode gleichsam für Nano- und Mikropartikel. Dennoch lassen sich einige Messmethoden, beispielsweise spektroskopische, thermo-gravimetrische oder mikroskopische von der Nano- auf die Mikro-Analytik übertragen.
Fakt ist, dass es beim Mikroplastik zwar eine vereinbarte Obergrenze von 5 mm, jedoch keine festgelegte Untergrenze gibt. So können theoretisch auch Nanopartikel aus Kunststoff unter die Rubrik Mikroplastik fallen. In diesem Fall ist es gut, auch für den Nanobereich Optionen zu haben.
Ihre internationalen Partner haben bereits Mikroplastik-Bilanzen für Kläranlagen erstellt. Was folgt daraus?
Es ist begrüßenswert, dass die belgischen Kollegen von Aquafin hier Pionierarbeit geleistet haben. Dies sollte uns motivieren, auch in Deutschland weitere Kläranlagen zu untersuchen.
Die durch die belgischen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse in Bezug auf Durchführung und Messmethodik liefern uns wertvolle Informationen und unterstützen so zukünftige Vorhaben zur Mikroplastik-Untersuchung. Für Fraunhofer UMSICHT folgt außerdem daraus, dass es zur Erstellung von Mikroplastik-Bilanzen dringend weiterer Untersuchungen bedarf. Hierbei wären Kooperationen mit den belgischen Forschern und weiteren Partnern aus dem In- und Ausland sinnvoll und denkbar.
Ihr Institut will jetzt in der Forschung eine "Initiative Mikroplastik" gründen. Welche Fragestellungen werden dort ganz oben auf der Agenda stehen?
Am 18. November 2014 organisierte Fraunhofer UMSICHT gemeinsam mit dem Cluster Umwelttechnologien.NRW einen Thementisch zum Thema "Mikroplastik und Kläranlagen". Rund 25 teilnehmende Experten haben sich entschlossen, die Initiative Mikroplastik ins Leben zu rufen, um wichtige Fragen rund um Mikroplastik zu beantworten und die Öffentlichkeit über das Thema zu informieren. Ganz oben auf der Agenda stehen folgende Themen:
- Entstehung von Mikroplastik
- Mengen und Qualitäten von Mikroplastik
- Verhalten von Mikroplastik in Kläranlagen
- Rückgewinnung von Mikroplastik aus Abwässern und Gewässern
- Vermeidung von Mikroplastik durch optimierte Prozesse
- Substitution von Mikroplastik durch neue Werkstoffe
- Gefährdungspotenzial von Mikroplastik
Konkret geht es darum, die Mengen an Mikroplastik in der Umwelt zu quantifizieren und zu prüfen, inwieweit Mikroplastik ein Gefährdungspotenzial birgt. Daneben sollen Maßnahmen getroffen werden, die darauf zielen, den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt zu verhindern bzw. zu verringern.
Das Interview führte Günter Knackfuß, freier Autor, für Springer für Professionals.