Makro- und Mikrokunststoffe in österreichischen Komposten

Um die prozessbedingten Veränderungen des Mikrokunststoffanteils im Substrat zu untersuchen, wurden aus einer Miete von Anlage A jeweils 3 Proben zu unterschiedlichen Zeitpunkten der technischen Kompostierung entnommen (Abb. 1). Die 3 Inputproben (Input 1) von jeweils ca. 20 kg Feuchtmasse (FM) wurden unmittelbar nach dem Aufsetzen (November 2019) entnommen.

Da in Anlage A nach ca. 1 Woche Rottedauer jeweils im Routinebetrieb 2 Mieten zu einer vereinigt wurden (in der Versuchsplanung nicht berücksichtigt), enthielten die weiteren Proben nicht nur Material der beprobten Miete (Input 1) sondern auch Material einer weiteren nicht beprobten Inputcharge. Nach 10 Wochen Rottedauer erfolgte im Jänner 2020 die Werksabsiebung mit zwei hintereinander angeordneten mobilen 10-mm-Trommelsieben. Während des Siebvorganges wurden in 30-minütigen Abständen je 3 Rottegutproben (ca. 15 kg FM „Vor Sieb“) vor der Siebung und die jeweils „korrespondierenden“ Proben vom Siebdurchgang <10 mm (ca. 10 kg FM „Kompost“) entnommen. Die Proben vom Siebdurchgang werden in diesem Artikel beim Vergleich der Komposte als „Kompost 7“ bezeichnet.

Um eine erste Abschätzung der Varianz der Kunststoffkontamination im Inputmaterial durchzuführen, wurden am Tag der Werksabsiebung auch Proben einer weiteren neu aufgesetzten Miete entnommen („Input 2“).

In Anlage A wurden zudem Kompostproben von jeweils ca. 20 kg FM von sechs in der Nachrotte befindlichen Mieten entnommen. Die Rottedauer betrug 7 bis 11 Wochen. Die entsprechenden Inputmaterialien stammen aus dem Zeitraum 29.05.2019 bis 27.06.2019. Die Probenahme erfolgte nach dem Abtragen der äußeren 50 cm aus dem Kernbereich der Nachrottemieten. Die Komposte erhielten die Bezeichnungen 1 bis 6. Die Kompostprobe 7 (Rottedauer 10 Wochen) entspricht der in 2.1. beschriebenen Probe „Nach Sieb“.

In den Anlagen B wurden sechs Proben und in Anlage C vier Proben aus jeweils einem in der Nachrotte (Rottedauer 12 Wochen) befindlichen Kompost nach Werkssiebung <10 mm entnommen und untersucht.

Die Proben „Input 1“ und „Kompost Vor Sieb“ wurden im Labor mithilfe eines Labortrommelsiebes in Fraktionen >10 mm und <10 mm getrennt. Kunststoffpartikelanzahl und Masse aus der Fraktion >10 mm wurden auf Trockenmasse (TM) der Gesamtprobe bezogen. Jeweils ca. 100 g FM der Kompostproben und der Fraktionen <10 mm der Proben „Input 1“ und „Vor Sieb“ wurden mittels Nasssiebung (Siebturm AS 200, Retsch) feucht in die Fraktionen 10–6,3 mm, 6,3–2 mm und 2–0,63 mm separiert. Parallel wurde an einer weiteren Probe der jeweiligen Fraktion <10 mm der Wassergehalt bei 105 °C bestimmt. Die sich daraus ergebenen Trockenmassen der Einzelstichproben sind in Tab. 1 angegeben. Während der Siebung wurden die Proben mit Leitungswasser gespült, bis das Waschwasser klar wurde (Dauer ca. 10–15 min). Die Fraktionen wurden in Bechergläser überführt und bei 105 °C über Nacht getrocknet um die TM zu bestimmen. Potenzielle Kunststoffe aus den Fraktionen >10 mm, 10–6,3 mm und 6,3–2 mm wurden mit freiem Auge von der Matrix separiert. Potenzielle Kunststoffe aus der Fraktion 2–0,63 mm wurden unter einem Stereomikroskop (SZX-ILLD 200, Olympus Optical) getrennt.

Aufgrund der Verwendung des in der Kompostanalyse üblichen Mesh-Siebsatzes wurde die Grenze zwischen Makro- und Mikrokunststoffen mit 6,3 mm und nicht wie von der EFSA (2016) vorgeschlagen bei 5,0 mm gewählt. Partikel in der Kunststofffraktion 6,3–2 mm wurden allerdings von Hand auf einen Durchmesser <5 mm geprüft, mit dem Ergebnis, dass alle gefundenen Kunststoffpartikel einen maximalen Durchmesser von 5 mm unterschritten und somit den Mikrokunststoffen gemäß EFSA zuzuordnen sind.

Potenzielle Kunststoffe aus den Fraktionen wurden mittels Diamant Augmented Total Reflection Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR)-Spektrometer (Bruker Alpha,), das mit einem DTGS (Dotierter-Triglycinsulfat)-Detektor ausgestattet ist, untersucht. Jedes Spektrum wurde als Mittelwert aus 24 Wellenlängenscans in einem Bereich von 4000 bis 500 cm⁻¹ mit einer Auflösung von 4 cm⁻¹ errechnet. Überlagernde Wasserdampf- und CO₂-Banden wurden durch die Softwarefunktion „Atmosphärische Kompensation“ herausgefiltert und die resultierenden Spektren wurden vektornormiert. Die gefilterten und normierten Spektren wurden mit der Biorad-Spektren-Bibliothek (konventionelle Kunststoffe) sowie einer institutseigenen Spektren-Bibliothek (biologisch abbaubare Kunststoffe) verglichen. Um als Kunststoff klassifiziert zu werden, mussten die Probenspektren zumindest zu 50 % mit dem entsprechenden Referenzspektrum übereinstimmen. Darüber hinaus wurden die Spektren auch qualitativ verglichen, um etwaige Fehlinterpretationen des automatisierten Vergleichs zu vermeiden. Erst wenn der Abgleich durch die Datenbank eine Übereinstimmung von >50 % ergab und die qualitative, händische Überprüfung des Bandenmusters positiv war, wurde ein „potenzielles“ Kunststoffpartikel als „tatsächlicher“ Kunststoff gewertet. Gewertete Kunststoffe wurden auf einer Analysewaage (GR-202, A & D Instruments Ltd.) gewogen (Genauigkeit: 0,1 mg).

Um das Ausmaß der Kunststoffkontaminationen zu Beginn und die Veränderung während der Prozesse in einer Kompostanlage zu untersuchen, wurden wie erwähnt Proben zu unterschiedlichen Zeitpunkten (wie in Abb. 1 gezeigt) entnommen, aufbereitet und analysiert.

Inputproben und die Proben vor der Siebung wurden zunächst durch ein 10-mm-Labortrommelsieb vorfraktioniert. Die enthaltenen Kunststoffe >10 mm wurden manuell aussortiert und bewertet. Fraktionen <10 mm dieser Proben und jene aus der Werkssiebung wurden mittels Siebturms fraktioniert. Alle Proben „Nach Sieb“ (= Kompost 7) wiesen keine Kunststoffe in der Fraktion >10 mm auf, da diese bereits durch die Werksabsiebung entfernt worden waren. In Abb. 2 sind die Ergebnisse der Fraktionierung dargestellt. Diese zeigen, dass sich während des Rotteprozesses (von „Input 1“ zu „Vor Sieb“) die Anzahl an Kunststoffpartikeln in den betrachteten Größenbereichen insgesamt um 15 % reduzierte. Es fanden allerdings in den einzelnen Fraktionen sehr unterschiedliche Veränderungen statt. Die Anzahl an Kunststoffpartikeln in der Fraktion >10 mm erhöhte sich um 96 %, 10–6,3 mm hingegen nahm nur um 12 % zu, während in der Fraktion 6,3–2 mm eine Zunahme von 204 % gefunden wurde. Die kleinste Fraktion (2–0,63 mm) wies eine Abnahme der Partikelzahl um 60 % auf und war für die Gesamtreduktion von 15 % verantwortlich. Da die Fraktionen sowohl Zu- als auch Abnahmen aufweisen, ist eine gesamtheitliche Interpretation derzeit schwierig. In den jeweiligen Fraktionen kann ein relativer Anstieg der Anzahl an Partikeln durch den allgemeinen Masseverlust (Rotteverlust bzw. durch das Ausschleusen des Siebüberlaufs) erklärt werden, während Abnahmen in größeren und gleichzeitige Zunahmen in kleineren Fraktionen durch die Fragmentierung der Kunststoffe und den Transfer in kleinere Fraktionen erklärbar sind (Abb. 3).

Die Werksiebung bei 10 mm („nach Sieb“) reduzierte die gesamte Zahl der Kunststoffpartikel um 42 % gegenüber den Proben vor diesem Prozessschritt („Vor Sieb“). Nach Fraktionen betrachtet, werden, wie zu erwarten, in der Fraktion >10 mm Kunststoffpartikel deutlich reduziert (um 100 %), da alle Partikel >10 mm durch die Absiebung effizient entfernt wurden. Kunststoffpartikel in der Fraktion 10–6,3 mm wurden durch die Siebung nur um 5 % reduziert, während 6,3–2 mm um 25 % und die Fraktion 2–0,63 mm um 67 % reduziert wurden. Dieses Ergebnis ist interessant, da Kunststoffpartikel vor allem in den feineren Fraktionen reduziert wurden, die eigentlich das Sieb hätten passieren können und daher in der Probe gefunden werden sollten. Dieses Ergebnis kann derzeit nicht eindeutig interpretiert werden und lässt mehrere Erklärungsmöglichkeiten offen. Eine Erklärung wäre, dass kleine Kunststoffpartikel an großen Matrixkomponenten oder Störstoffen haften bleiben und damit im Siebüberlauf landen. Dies könnte vor allem bei höheren Feuchtegehalten des Rotteguts eine Rolle spielen. Die zweite Erklärungsmöglichkeit wäre, dass die eingesetzten Trommelsiebe größere Kunststoffpartikel fragmentieren. Diese Fragmentierung müsste jedoch zu derart kleinen Mikrokunststoffpartikeln erfolgen, dass diese unterhalb der Nachweisgrenze liegen (<0,63 mm).

Um Schwankungen der Kunststoffkontaminationen in angeliefertem Rottegutmaterial grob abschätzen zu können, wurde neben Input 1 (November 2019) am Tag der Werkssiebung eine weitere Inputprobe, Input 2 (Jänner 2020), entnommen. Abb. 2 zeigt, dass sowohl Anzahl an Kunststoffpartikeln als auch die Größenverteilung zwischen den beiden Inputmaterialien stark variieren. Die Gesamtzahl der Partikel im Input 1 war dabei um 17 % geringer als in Input 2. Der Fraktionsvergleich weist eine deutliche Heterogenität in der Partikelgrößenverteilung der beiden Inputmaterialien auf. Die drei gröberen Fraktionen von Input 1 weisen deutlich geringere Kunststoffpartikelanzahlen auf als Input 2: >10 mm (−83 %), 10–6,3 mm (−77 %), 6,3–2 mm (−69 %), während bei der feinsten untersuchten Fraktion (2 mm–0,63 mm) +479 % mehr Kunststoffpartikel in Input 1 gefunden wurden. Diese Ergebnisse zeigen die große Variationsbreite der angelieferten Inputmaterialien. Da die Mieten jeweils an den Tagen der Probenahmen aufgesetzt wurden, kann eine nachträgliche Kontamination (z. B. Windverfrachtung) weitgehend ausgeschlossen werden. Der Grund ist möglicherweise jahreszeitbedingt. Der geringer kontaminierte Input 1 stammt aus dem Herbst, der einen sehr hohen (verdünnend wirkenden) Laubanteil aufwies. Andererseits könnte auch eine erhöhte Kunststoffkontamination des Strukturmaterials, das für Input 2 (10 Wochen später angeliefert) verwendet wurde, für die höheren Werte verantwortlich sein.

Abb. 4 zeigt die Ergebnisse der Analysen der einzelnen Kunststoffpartikelmassen für das Rottegut vor und nach der Werkssiebung bei 10 mm. Diese Analyse zeigt, dass die gefundenen Partikelmassen durch die Werkssiebung um 95 % reduziert wurden. Nach Fraktionen betrachtet erfolgt, wie zu erwarten, eine 100 %ige Reduktion für Kunststoffe >10 mm. In dieser Fraktion fanden sich vor dem Siebvorgang 65 % der Kunststoffe. Auch die Fraktionen 10–6,3 mm (−92 %) und 6,3–2 mm (−85 %) wiesen eine starke Reduktion auf, während die Fraktion 2–0,63 mm immer noch eine Massereduktion von −67 % aufwies. Überraschend ist, dass die Reduktion der Massen stärker ausfiel als jene der Partikelanzahlen. Das bedeutet, dass vor allem schwere bzw. (auf die Größenfraktion betrachtet) dichte Kunststoffpartikel während der Werkssiebung entfernt wurden.

Der Quotient Masse/Anzahl der Kunststoffpartikel für die untersuchten Fraktionen erlaubt eine Abschätzung der Reduktion der Kunststoffpartikelmassen durch die Werksabsiebung. Wenn man nun den Quotienten (m_M = m/n) aus der gesamten Partikelmasse (m) und Partikelanzahl (n) und für jede Fraktion bildet, erhält man die mittleren Partikelmassen (m_M) aller gefunden Partikel in der jeweiligen Fraktion, die eine Überprüfung und die Berechnung des Ausmaßes der Reduktion der mittleren Partikel als Quotient der Partikelmassen nach und vor der Werkssiebung zulässt (NS/VS). Die Quotienten in Tab. 2 zeigen, dass die Partikelmassen für das Rottegut vor dem Sieben mit der Partikelgröße abnehmen, während jene nach der Siebung in allen Fraktionen Werte unter 2,9 mg pro kg TM aufweisen. In der Fraktion 10–6,3 mm beträgt die mittlere Partikelmasse nach dem Sieben nur noch 8 % und zwischen 6,3–2 mm 21 % der Partikelmasse vor dem Sieben, während die kleinste betrachtete Fraktion unverändert bleibt. Das Ergebnis zeigt, dass in den großen Fraktionen (10–2 mm) durch die Werkssiebung mehrheitlich schwere (dichte) Partikel abgesondert werden.

Die Art der gefundenen Kunststoffe wurde durch ATR-FTIR-Messungen mit anschließendem Abgleich mit Spektrendatenbanken durchgeführt und identifizierte insgesamt 9 Polymerarten in den Proben. Die größte Heterogenität wiesen dabei die Proben >10 mm auf (Abb. 5), in denen die höchsten Partikelzahlen gefunden wurden. Im Input 1 wurden vorwiegend PA (Polyamid, 42 %), sowie PET (Polyethylenterephtalat, 26 %), PP/EDPM und PP (Polypropylen/Ethylen Propylen Dien Kautschuk, zusammen 23 %) und geringere Anteile an PC/PBT (Polycarbonat/Polybutylterephtalat, 5 %) und HDPE (High Density Polyethylen, 4 %) detektiert. Interessanterweise wurde kein LDPE (Low Density Polyethylen) gefunden, obwohl dieser Kunststoff in der Probe „Vor Sieb“ mit 52 % der häufigste vorgefundene Kunststoff in der Fraktion >10 mm war. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die Inputproben (Input 1) die Kompostproben („Nach Sieb“) hinsichtlich ihrer Zusammensetzung nicht gut abbilden, bzw. durch Zusammenlegen mit der nicht beprobten Miete (siehe Abb. 1 „nicht beprobter Input“) verändert wurde. Im Vergleich dazu weist Input 2 eine ähnliche Zusammensetzung wie „Vor Sieb“ auf, obwohl diese Proben nicht direkt zusammenhängen. Input 2 könnte demnach möglicherweise eine repräsentativere Kunststoffzusammensetzung abbilden als Input 1. Eine mögliche Erklärung ist, dass der hohe Laubanteil in Input 1 aus dem Herbst 2019 die Kunststoffpartikelanzahl, die vermutlich vorwiegend über die Biotonne eingetragen wird, „verdünnte“ und dadurch der relative Anteil im selben Probenvolumen geringer war. Diese Annahme müsste durch entsprechende verdichtete Untersuchungen über ein gesamtes Jahr überprüft werden.

Sowohl in Input 2, wie auch im Rottegut „Vor Sieb“ dominierte LDPE, das zusammen mit HDPE jeweils 62 % aller Kunststoffpartikel ausmachte. Große Anteile wiesen noch PP und PP/EDPM (zusammen 14 %) in Input 2 und im Rottegut „Vor Sieb“ auf. PET wurde zu 15 % in Input 2 und 7 % im Rottegut „Vor Sieb“ gefunden. Interessanterweise wiesen sowohl Input 2 als auch das Rottegut „Vor Sieb“ geringe Mengen an ABS (Acrylnitril Butadien Styrol) sowie HIPS (High Impact Polystyrol) auf, die häufig in Elektrogeräten eingesetzt werden. In Input 2 wurden bereits 6 % biologisch abbaubare Kunststoffe gefunden, was darauf hindeutet, dass der Ersatz von konventionellen Knotenbeutel durch solche aus biologisch abbaubaren Kunststoffen durch den Handel bereits im Inputmaterial der Kompostanlage abgebildet wird.

Die gefundenen Kunststoffarten in den Proben Input 1, Rottegut „Vor Sieb“, Kompost „Nach Sieb“ und Input 2 für die jeweils untersuchten Fraktionen zwischen 10 und 0,63 mm sind in Abb. 6 dargestellt. Für die Fraktion 10–6,3 mm zeigt sich, dass in den „voneinander abhängigen“ Proben Input 1, „Vor Sieb“ und „Nach Sieb“, jeweils nur ein Partikel (unterschiedlicher Art) gefunden wurde. In Input 1 wurde hierbei LDPE gefunden, das in der Fraktion >10 mm nicht gefunden wurde (Abb. 5), obwohl es im Allgemeinen die häufigste Kunststoffart ist. In „Vor Sieb“ wurde 1 Partikel PP gefunden und in „Nach Sieb“ 1 Partikel LDPE. Input 2 beinhaltete verschiedene Kunststoffarten von denen zu jeweils 25 % bioabbaubare Kunststoffe, LDPE, PA, sowie PP und PP/EDPM (zusammen) gefunden wurden. In der Fraktion 6,3–2 mm wiesen die Inputs die höchste Heterogenität auf. In Input 1 befanden sich 4 Kunststoffarten, von denen PVC (Polyvinylchlorid) und PA mit einer Häufigkeit von jeweils 33 % und PP und POM (Polyoxymethylen) mit einem Anteil von jeweils 17 % vorkamen. In Input 2 wurden LDPE (43 %), PA (29 %) sowie PET und PP mit jeweils 14 % gefunden. Die Probe „Vor Sieb“ enthielt zu 75 % LDPE sowie 25 % PU (Polyurethan), während nach dem Sieben LDPE, PU und PET zu jeweils 33 % gefunden wurden. In der kleinsten untersuchten Fraktion (2–0,63 mm) befanden sich in Input 1 fünf verschiedene Kunststoffarten, wobei PP und PP/EDPM zusammen 58 % ausmachten und LDPE, PA und PVC zu jeweils 14 % vorzufinden waren. In „Vor Sieb“ wurden PU (50 %) und bioabbaubare Kunststoffe (50 %) gefunden, während die Probe „Nach Sieb“ nur PU beinhaltete. In Input 2 wurden PVC und PET zu jeweils 50 % gefunden.

Insgesamt wurden sieben Komposte aus Anlage A und jeweils ein Kompost aus Anlage B und C auf Makro- und Mikrokunststoffe in den Fraktionen 10–6,3 mm, 6,3–2 mm und 2–0,63 mm untersucht. Die Ergebnisse der Kunststoffanalyse nach Partikelanzahl in Abb. 7 zeigen schwankende Partikelzahlen im gesamten Größenbereich (10–6,3 mm) mit minimal 13 (Kompost aus Anlage C) und maximal 111 (Kompost 6 aus Anlage A) Partikel pro kg TM. Im Mittel finden sich im Kompost der Anlage A 69 (±29) Kunststoffpartikel pro kg TM. Der Median mit 57 Partikeln (Kompost 4 aus Anlage A) weist allerdings darauf hin, dass nur wenige der untersuchten 9 Komposte hohe Partikelzahlen beinhalten. Ein weiteres Ergebnis ist, dass nicht in jeder Kornfraktion der Stichproben Kunststoffe gefunden wurden. Das weist wiederum auf eine heterogene Größenverteilung hin, wobei die Auswertung der Mittelwerte der Fraktionen einen Anstieg hin zu höheren Partikelzahlen in den feineren Fraktionen zeigen: 9 (10–6,3 mm), 24 (6,3–2 mm) und 37 (2–0,63 mm) Partikel pro kg TM in den jeweiligen Fraktionen. Eine derartige Zunahme mit feinerer Korngröße ist erklärbar, da während des Kompostierungsprozesses Kunststoffe immer weiter fragmentiert werden und sich dadurch die Stückanzahl mit kleiner werdender Stückgröße erhöht (vgl. Abb. 3). Allerdings konnte ein derartiger Trend in Anlage B und C nicht erkannt werden, was mit der geringeren Probenanzahl zusammenhängen kann.

Die Kunststoffpartikelmassen in den Komposten 1–7 lagen in einer Spannweite von 0–2,9 g pro kg TM (Abb. 8). Der Minimalwert von 0,0 g kam durch die geringe Masse der Partikel im Kompost 1 zustande, die unter der Nachweisgrenze der verwendeten Waage blieben (<0,1 mg). Die festgestellten Kunststoffkontaminationen entsprechen 0–0,29 % TM; der Grenzwert der österreichischen Kompostverordnung (BMLFUW 2001) für eine Anwendung in der Landwirtschaft beträgt 0,2 % TM. 3 der 9 untersuchten Komposte wären demnach nicht für den Einsatz in der Landwirtschaft geeignet. Ein Einsatz dieser 3 Komposte in Landschaftsbau und Landschaftspflege sowie als Rekultivierungsschicht auf Deponien ist jedoch zulässig (Grenzwert <0,4 % TM). Der Mittelwert von 0,12 % TM zeigt, dass im Durchschnitt die höchste Güteklasse (0,2 % eingehalten wird). Der Median von 0,06 % weist darauf hin, dass nur wenige, stärker belastete Komposte für den höheren Mittelwert verantwortlich sind (vgl. Argumentation Partikelzahl).

Beurteilt über den Median unterschreitet zumindest die Hälfte der untersuchten Komposte auch den noch strengeren Grenzwert der Düngemittelverordnung von 0,1 % Kunststoffkontamination (BMFLUW 2004).

Der Vergleich zwischen Partikelmassen und -anzahl zeigt, dass beide Größen nur eingeschränkt korrelieren. Der (lineare) Pearson-Korrelationskoeffizient ρ ergibt Korrelationen von 0,44, 0,65 und 0,49 für die Fraktionen 10–6,3 mm, 6,3–2 mm und die Summe über alle Fraktionen, aber keine Korrelation für die kleinste untersuchte Fraktion von 2–0,63 mm (ρ = −0,16). Die schwache Korrelation von Partikelanzahl und -masse ist besonders gut erkennbar beim Vergleich der Komposte 2 und 6 aus Anlage A. Obwohl Kompost 6 20 % mehr Partikel aufweist als Kompost 2, beträgt die Gesamtmasse der Partikel in Kompost 6 nur 18 % von jener in Kompost 2. Kompost 6 weist allerdings hauptsächlich sehr kleine Partikel (Fraktion 2–0,63 mm) auf. Dieses Ergebnis zeigt, dass gerade bei Kunststoffmaterialien, die Variationen der Form (z. B. Folie vs. kompakter Partikel) zu starken Unterschieden zwischen Partikelzahlen und Massen führen kann.

In den 9 untersuchten Komposten wurden insgesamt 9 verschiedene Kunststoffarten gefunden, die sehr heterogen in den einzelnen Kornfraktionen verteilt sind. Tab. 3 stellt die gemittelten Daten der Anlagen dar. In Anlage A liegen dem Mittelwert 7 Komposte (einer davon aus 3 Stichproben), Anlage B 6 bzw. Anlage C 4 Stichproben jeweils eines Kompostes zugrunde.

In Anlage A enthielt die Fraktion 10–6,3 mm nur LDPE, während in der nächstfeineren Fraktion (6,3–2 mm) neben LDPE auch noch PVC, PP, PU und PET gefunden wurden. Die Fraktion 2–0,63 mm war ebenso heterogen und enthielt LDPE, PP, PVC, PP/PE Blends, PU und PBT. Gesamt betrachtet, machten die Polyolefine PE/PP, LDPE und PP den größten Anteil von 70 % aus, gefolgt von PVC (21 %), PU (5 %), PBT (3 %) und PET (1,7 %). Interessanterweise wurden keine biologisch abbaubaren Kunststoffe gefunden. Dies ist ein Indiz dafür, dass diese während einer Kompostierung nach Stand der Technik abgebaut bzw. in Partikel <0,63 mm defragmentiert werden (nach EN 13432 zertifizierte biologisch abbaubare Werkstoffe müssen während der Kompostierung zu mindestens 90 % in Partikel <2 mm defragmentiert werden). Fraktionsabhängig wurden 52 % der Partikel in der feinsten untersuchten Fraktion (2–0,63 mm) gefunden, gefolgt von 6,3–2 mm mit 38 %, während die gröbste Fraktion 10–6,3 mm nur 10 % der gesamten Kunststoffbelastung aufweist. Das bedeutet, dass 90 % der gefundenen Kunststoffpartikel Korndurchmesser zwischen 0,63 und 6,3 mm aufwiesen, und damit zum Mikrokunststoffbereich gezählt werden. Anzumerken ist, dass 52 % der Partikel in der Fraktion 2–0,63 mm bei einer Untersuchung nach Kompost- bzw. Düngemittelverordnung nicht in die Bewertung der Kompostqualität berücksichtigt werden würden!

Der Kompost von Anlage B enthielt die heterogenste Kunststoffzusammensetzung in allen Fraktionen. In der Fraktion 10–6,3 mm finden sich LDPE, PP/PE, PU und HDPE. Die Fraktion 6,3–2 mm enthielt PP, PP/PE, PVC, HDPE und PA und die kleinste Fraktion (2–0,63 mm) enthielt LDPE, PP, PP/PE, PU, HDPE, PA und PET. Auch in Anlage B waren die Polyolefine (HDPE, LDPE, PP/PE und PP) zusammen mit 77 % die häufigsten Polymere, während PA (10 %), PU (7 %), sowie PVC und PET (je 3 %) weit seltener vorkamen. In Fraktionen betrachtet, hatten 50 % der Kunststoffe eine Größe zwischen 6,3 und 2 mm. 30 % der Kunststoffe wiesen Größen 2–0,63 mm auf und 20 % lagen zwischen 10–6,3 mm.

Im Kompost der Anlage C wurden in der Fraktion 6,3–2 mm PVC, PP/PE sowie PET gefunden; in der Fraktion 2–0,63 mm fand sich nur noch PET.

Der Literaturvergleich erfolgt mit Ergebnissen aus deutschen Kompostanlagen (Weithmann et al. 2018) bei denen Komposte – hergestellt aus unterschiedlichen Inputmaterialien und mit unterschiedlicher Rottetechnik – untersucht wurden. In dieser Studie wurden Kunststoffpartikel im Größenbereich 10–1 mm erfasst. Diese werden mit den ausgewerteten Daten aus dieser Studie für Komposte im Größenbereich 10–0,63 mm verglichen. Durch die unterschiedlichen Maschenweiten ist ein Vergleich nur näherungsweise möglich. Da die Komposte aus dieser Studie auch kleinere Partikel erfassen, sind im Schnitt höhere Partikelanzahlen zu erwarten (Abb. 9).

Die von Weithmann et al. (2018) untersuchten Komposte (Bioabfall- und Grünschnittkomposte zwischen 8 und 15 mm Korngröße) stammen aus einer nicht näher beschriebenen Kompostanlage, in der jährlich 8000 t Bioabfall zusammen mit 12.000 t Grünschnitt verarbeitet werden. Das angelieferte Material wird durch ein 80-mm-Sieb fraktioniert, wobei die Fraktion <80 mm nach einer Metallabtrennung direkt verwendet wird. Die Fraktion >80 mm wird von Hand von Metallen, Steinen, Kunststoffen und Glas befreit und geschreddert und danach wieder mit der Fraktion <80 mm vereinigt. Das aufbereitete Inputmaterial wird in einer geschlossenen Anlage kompostiert und erreicht dabei Rottetemperaturen >70 °C. Nach einer nicht näher angeführten Zeitdauer wird das Rottegut für mehrere Monate in natürlich belüfteten Mieten gereift bzw. stabilisiert, bevor es bei 8 bzw. 15 mm abgesiebt und als Produkt zum Verkauf angeboten wird. Diese Komposte wiesen 20 (bei 8 mm) bzw. 24 (bei 15 mm) Kunststoffpartikel pro kg TM auf. Die Studie untersuchte auch Gärreste aus Biogasanlagen (ursprünglicher Input: Bioabfall aus Haushalten), wobei hier höhere Partikelzahlen (70 bis 122 pro kg TM) gefunden wurden als in den Komposten. Die niedrigste Anzahl an Kunststoffpartikeln (0–11 pro kg TM) wurde in landwirtschaftlichen Biogasanlagen gefunden, die höchste in Biogasanlagen, die gewerbliche Bioabfälle verwerten (896 pro kg TM). In Abb. 9 sind die von Weithmann et al. gefundenen Werte jeweils als horizontale Linien eingezeichnet. Alle untersuchten Komposte aus Anlage A ordnen sich zwischen den Vergleichskomposten aus „Haushalt und Grünschnitt gesiebt bei 15 mm“ und den Komposten aus „Haushalt nach Anaerobbehandlung“ ein und weisen im Mittel 69 (Median 57) Partikel pro kg TM auf. Vier Komposte (1, 4, 5 und 7) unterschreiten die Untergrenze der in Weithmann et al. (2018) untersuchten-Komposte „Haushalt nach anaerob“. Komposte aus Anlage B weisen mit 85 Partikel pro kg TM etwas höhere Kunststoffpartikelzahlen auf als der Durchschnitt von Anlage A, während Anlage C mit 13 Partikeln pro kg TM den niedrigsten Wert aufweist. Es ist aber anzumerken, dass alle Komposte der Anlagen A, B und C weniger als Faktor 5 streuen und daher vor allem in Anbetracht der starken Heterogenität der gefundenen Kunststoffe als sehr ähnlich belastet angesehen werden können.

Vergleichswerte für Kunststoffpartikel in Böden von Überschwemmungsgebieten der Schweiz zeigen, dass 30 % der gefundenen Partikel im Größenbereich 5–0,5 mm und der Rest 0,5–0,125 mm lagen (Scheurer and Bigalke 2018). Gefunden wurden bis zu 593 Kunststoffpartikel pro kg TM im gesamten Größenbereich von 5–0,125 mm. In den Fraktionen 5–0,5 mm waren es 177 Kunststoffpartikel pro kg TM. Dieser Wert ist deutlich höher als die höchste Kontamination der in dieser Studie untersuchten Komposten. Da die Studie aus der Schweiz nur den Maximalwert genauer beschreibt, ist ein weiterer Vergleich nur eingeschränkt möglich. Der Mittelwert der Partikelanzahl wird für die 29 beprobten Orte mit ca. 120 Partikeln im Bereich 0,125–2,5 mm angegeben, wovon 36 Partikel (30 %) in einem Fraktionsbereich von ca. 2,5–0,5 mm liegen (siehe oben). Dieser Wert ist zwar um 50 % geringer als der Mittelwert von Anlage A, aber immerhin fast dreimal höher als die Partikelanzahl in Anlage C. Das bedeutet, dass der hochwasserbedingte Austrag aus Flüssen zu ähnlich hohen Mengenbelastungen an Mikrokunststoffpartikeln in flussnahen Böden führt, wie in Bioabfallkomposten enthalten sind.