Spektroskopie

Laser gebohrte Siliziumfilter für den Einsatz zur Mikroplastikfilterung und als spektroskopisches Analysesubstrat

janna.vakili@ecologic.eu — Fri, 16 Jul 2021 09:01:02 +0000

Laser gebohrte Siliziumfilter für den Einsatz zur Mikroplastikfilterung und als spektroskopisches Analysesubstrat janna.vakili@e… Fr, 07/16/2021 - 11:01

Titelbild

Laserprozessierter Siliziumfilter für die Analyse von Mikroplastik-Partikeln, Bild: Fraunhofer CSP

Beschreibung

Mikroplastikpartikel im Wasser sind ein zunehmendes Problem für die Umwelt. Ein smartes Silizium-Wafer-basiertes Filtersystem, mit dem sich die Belastung von Gewässern schneller und einfacher messen lässt, entwickelte das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP gemeinsam mit Partnern im Projekt RUSEKU.

Für die systematische Untersuchung zu Quellen, Transportwegen und Auswirkungen in der Umwelt fehlen momentan Verfahren zur effizienten und zuverlässigen Probennahme. Insbesondere selektive Filter für die Mikroplastik-Schnellanalytik werden benötigt.

Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Kooperation mit der SmartMembranes GmbH bietet smarte Filtersysteme für die Mikroplastik-Schnellanalytik auf der Basis von Silizium und alternativen Materialien (Al2O3, Glas). Die Filter (pat. pend.) sind Bestandteil eines speziellen Kaskadenfiltersystem als zentraler Baustein für ein zukünftiges einheitliches und unkompliziertes Verfahren zur Entnahme von Proben. Zusätzlich sind die »Smart Sampling«-Filter geeignet für die nachfolgende Mikroplastik-Schnellanalytik zur Bestimmung von Partikelgrößen und Plastiksorten.

Verbundprojekt

RUSEKU

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Schlagworte

Analysenmethodik

Analytik

Beprobung

Filtermaterialien

Publikationstyp

QST1: Vergleichsversuch

janna.vakili@ecologic.eu — Fri, 12 Feb 2021 09:52:50 +0000

QST1: Vergleichsversuch janna.vakili@e… Fr, 02/12/2021 - 10:52

Untertitel

Ergebnisse

Titelbild

Beschreibung

Dieser Vergleichsversuch aus dem Querschnittsthema 1 „Analytik und Referenzmaterialien“ ordnet verschiedene analytische Methoden zur Identifikation und Quantifizierung von Mikroplastik hinsichtlich ihrer Aussagekraft ein. Auch werden Stärken und Grenzen der jeweiligen Methoden herausgearbeitet. Der Vergleichsversuch soll damit die Voraussetzungen liefern, um analytische Ergebnisse einzelner Verbundprojekte in einem gewissen Rahmen miteinander vergleichen zu können. Der Versuch verfolgte nicht den Anspruch, eine Bewertung der unterschiedlichen analytischen Methoden vorzunehmen.

Es sind sowohl thermoanalytische, als auch spektroskopische Verfahren zum Einsatz gekommen. Es wurde gezeigt, dass die verschiedenen analytischen Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastik innerhalb der jeweiligen Verfahren vergleichbare Ergebnisse liefern.

Die Ergebnisse des Vergleichsversuchs stehen hier als PDF-Download bereit.

Anhänge

QST1: Vergleichsversuch

Jahr

2021

Autor

AutorInnen

PD Dr. Natalia Ivleva

Prof. Dr. rer. nat. Heinz Sturm

Cordula Witzig

Dr. Nicole Zumbülte

Ergebnistyp

Diskussionspapiere & Statuspapiere

Schlagworte

Polyethylenterephthalat (PET)

Polymer

Polymeranalytik

Raman-Mikrospektroskopie

Publikationstyp

InRePlast

Stephan.Guertler — Fri, 01 Mar 2019 09:03:22 +0000

InRePlast Stephan.Guertler Fr, 03/01/2019 - 10:03

Umweltpolitische Instrumente zur Reduzierung der Plastikverschmutzung von Binnengewässern über Entwässerungssysteme

Das Vorhaben zielte darauf ab, einen wesentlichen, transdisziplinär geprägten Beitrag zur angewandten Forschung hinsichtlich der Verhinderung von Kunststoffeinträgen in Gewässer über Entwässerungssysteme zu leisten. Beteiligt waren Forscher:innen aus den Bereichen Abwassertechnik, Umweltrecht sowie Umwelt- und Verhaltensökonomik. Das Projekt erfasste in vier Modellgemeinden in kommunalen Kläranlagen und Niederschlagsabläufen innerhalb eines Jahres die Menge und Art der Kunststoffe, die über die Schmutzwasser- und Niederschlagswassererfassung in die Entwässerungssysteme eingeleitet wurden. Auf dieser Basis fand mittels Stoffstromanalyse eine Hochrechnung für Deutschland statt. Mit Blick auf Defizite und Lücken im Rechtsrahmen wurden ausgehend von einer Klassifizierung der in den Kläranlagen gefundenen Produkte Instrumente zur Minderung des Kunststoffeintrags entwickelt, die die Grundlage sowohl für die Formulierung eines Kunststoff-Stammgesetzes und einer Kunststoffstrategie auf nationaler Ebene als auch für die Arbeitshilfe zu kommunalen Handlungsmöglichkeiten bildeten. Ausgewählte Instrumente wurden in einem Laborexperiment und einer Verbraucher:innenbefragung evaluiert. In diesem Zusammenhang kamen auch Instrumente der Einwegkunststoffrichtlinie auf den Prüfstand. Im Ergebnis formulierten die Projektpartner adressiert an die Politik, Kommunen, Unternehmen und Verbände Vorschläge für Ansätze und Maßnahmen, den Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt zu messen, zu mindern und zu vermeiden.

Arbeitsschwerpunkte:

Untersuchung rechtlicher und ökonomischer Rahmenbedingungen, Formulierung eines nationalen Kunststoff-Stammgesetzes und einer nationalen Kunststoff-Strategie.
Empirische Untersuchungen der Kunststoffeinträge in die Entwässerungssysteme von vier Modellgemeinden und daran anknüpfend Erarbeitung einer Arbeitshilfe für Kommunen zur Vermeidung von Kunststoffeinträgen in die Umwelt
Modelltechnische Darstellung der Stoffströme aus den betrachteten Quellbereichen Haushalte, Verkehrswege und Unternehmen der Kunststoffbranche der beteiligten Modellgemeinden.
Evaluierung der Wirkung von Instrumenten im Zusammenhang mit Einstellungen und Umgang mit plastikhaltigen Verbrauchsgütern mittels Laborexperiment und Umfrage.

Arbeitspakete

AP 1: Bestandsaufnahme der Kunststoffeinträge in die Entwässerungssysteme

Ansprechpartner

Dr. Marco Breitbarth, Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e.V. (FIW), jetzt Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen e. V. (FIW) (Kontakt über Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt)

Projektpartner

Stadt Aachen, Stadt Stolberg, Gemeinde Simmerath, Gemeinde Roetgen, Universität Kassel, Hochschule Darmstadt

Kurzbeschreibung

Ziel dieses Arbeitspaketes war die Ermittlung des Status quo von Kunststoffeinträgen in die Entwässerungssysteme in den vier gewählten Untersuchungskommunen, die verschiedene Siedlungsstrukturen abbilden. Hierzu erfolgte eine umfassende Ermittlung der Art und der Menge von Kunststoffprodukten sowie deren Quellen aus den Bereichen Haushalt, Industrie, Verkehr und sonstigen weiteren Aktivitäten, die in Verbindung mit der Schmutzwassersammlung und der Entwässerung befestigter Flächen stehen. Es konnten rund 150 unterschiedliche Plastikprodukte identifiziert werden.

AP2: Entwicklung eines Konzepts der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung

Ansprechpartnerinnen

Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt, Fachbereich Gesellschaftswissenschaften, Fachgebiet Umwelt- und Energierecht, Schöfferstraße 3, 64295 Darmstadt, E-Mail: anja.hentschel@h-da.de

Dr. Maria Daskalakis, Universität Kassel, Institut für Volkswirtschaftslehre, Fachgebiet Wirtschaftspolitik, Innovation und Entrepreneurship, Arbeitsgruppe Umweltpolitik, Nora-Platiel-Str. 4, 34109 Kassel, E-Mail: daskalakis@wirtschaft.uni-kassel.de

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW

Kurzbeschreibung

Ausgehend von einer Untersuchung und Klassifizierung der besonderen Merkmale des Eintrags von Kunststoffen in die Umwelt als Non-Point-Source-Pollution Problematik erfolgte eine verhaltensökonomische Analyse relevanter Verhaltenseffekte bei der Nutzung und Entsorgung von Kunststoffprodukten in Haushalten und Organisationen und möglicher Ansätze, einen veränderten Umgang mit diesen zu motivieren. Zudem wurden die bestehenden rechtlichen Rahmenbedingungen auf nationaler und europäischer Ebene auf Defizite hin untersucht und Ansatzpunkte für die Ableitung von verhaltensorientierten Maßnahmen und Instrumenten identifiziert, deren Wirkungen in Bezug auf ökologische, gesellschaftliche, technische, rechtliche und ökonomische Umsetzbarkeit abgeschätzt wurden. Ergebnis war ein Instrumentenbündel, welches den weiteren Untersuchungen und der Formulierung eines nationalen Kunststoffstammgesetzes samt einer Kunststoffstrategie zugrunde gelegt wurde. Die Arbeiten in diesem Arbeitspaket offenbarten weiterhin, dass in Deutschland mit Stand Juni 2023 keine lückenlose Datenbasis für die Erfassung von kunststoffverarbeitenden Unternehmen existiert, da die amtliche Statistik nur einen Teil der Unternehmen klassifiziert.

AP3: Empirische Analysen der Erfolgs- und Hemmnisfaktoren

Ansprechpartner/innen

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW, Hochschule Darmstadt, Dr. Christoph Bühren, Universität Kassel

Kurzbeschreibung

Die empirische Ermittlung der Erfolgs- und Hemmnisfaktoren von Instrumenten zur Reduktion des Kunststoffeintrags über die Entwässerungssysteme erfolgte auf Basis des Konzepts der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung unter besonderer Berücksichtigung der Non-Point-Source-Pollution -Situation. Der Fokus lag hier auf den Untersuchungen bei der Akteursgruppe Haushalte. Diesen waren Expertengespräche und Tiefeninterviews bei verschiedenen mit der Problemstellung befassten Akteursgruppen vorgelagert. Es kam eine Methodentriangulation zum Einsatz: Neben halbstrukturierten, leitfadengestützten Tiefeninterviews wurden eine Umfrage sowie ein umfassendes Laborexperiment durchgeführt.

AP4: Stoffstrommodelle der Kunststoffeinträge in Kanalnetze und Kläranlagen

Ansprechpartner

Projektpartner

Universität Kassel, Hochschule Darmstadt

Kurzbeschreibung

Für die vier Modellgemeinden wurden Stoffstrommodelle zum Eintrag von Makro- und Mikrokunststoffen aus den ermittelten Quellen in die Entwässerungssysteme erstellt. Anhand der Modellergebnisse wurden die Quellen und Produktarten analysiert und im Hinblick auf die jeweilige Relevanz für den Kunststoffeintrag bewertet. Die Daten der Kommunen wurden sodann in einem allgemeinen Modell auf die Bundesrepublik hochgerechnet. Auf Grundlage der ermittelten Daten wurde eine Arbeitshilfe für Kommunen zur Vermeidung von Kunststoffeinträgen erstellt. Sie enthält einen Vorschlag zur systematischen Vorgehensweise von der kommunalspezifischen Problemanalyse über die Maßnahmenidentifizierung bis hin zum Monitoring sowie konkrete Handlungsansätze und Maßnahmen orientiert an kommunalen Handlungsfeldern.

AP5: Akteursbasiertes Computer-Modell und Simulationen zur Entwicklung von Stoffströmen

Ansprechpartner/innen

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW, Hochschule Darmstadt

Kurzbeschreibung

Die in diesem Arbeitspaket ursprünglich vorgesehene Konzeption und Entwicklung von Multi-Agenten-Systemen in Bezug auf die Akteursgruppen Haushalte und Unternehmen entfiel auf Grund der Auswirkungen der Pandemie.

AP6: Finalisierung des Konzepts der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung

Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt, Fachbereich Gesellschaftswissenschaften, Fachgebiet Umwelt- und Energierecht, Schöfferstraße 3, 64295 Darmstadt, E-Mail: anja.hentschel@h-da.de

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW

Kurzbeschreibung

Das Konzept der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung wurde unter Berücksichtigung der Erkenntnisse aus den anderen Arbeitspaketen verfeinert. Zugleich erfolgte eine Anpassung des Projektfokus hin zu einer offeneren Betrachtung des Rechtsrahmens. Die ursprünglich allein geplante Abschätzung der Wirkung der mit dem Konzept der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung identifizierten Maßnahmen und Instrumenten und des Kontroll- und Vollzugsaufwandes für die Behörden wurde zugunsten der Erarbeitung eines umfassenden Regulierungsansatzes in Form eines nationalen Kunststoffstammgesetzes nebst einer Kunststoffstrategie ausgeweitet.

AP7: Erarbeitung von Vorschlägen für die Praxis

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt, Fachbereich Gesellschaftswissenschaften, Fachgebiet Umwelt- und Energierecht, Schöfferstraße 3, 64295 Darmstadt, E-Mail: anja.hentschel@h-da.de

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach

Kurzbeschreibung

Die Projektergebnisse wurden für die politik-praktische Umsetzung aufbereitet. Es wurden Handlungsempfehlungen erarbeitet, die unterschiedliche Akteure adressieren und ihnen Unterstützung bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Vermeidung und Minderung des Eintrags von Kunststoffen in die Umwelt bieten.

Koordinator

Dr. Maria Daskalakis
Universität Kassel, Institut für Volkswirtschaftslehre, Fachgebiet Wirtschaftspolitik, Innovation und Entrepreneurship, Arbeitsgruppe Umweltpolitik
Nora-Platiel-Str. 4
34109 Kassel
Tel.: +49 561 804-3052
E-Mail: daskalakis@wirtschaft.uni-kassel.de

Website

www.inreplast.de

Partnerinstitutionen

Hochschule Darmstadt, Professur für Umwelt- und Energierecht

Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e. V. / FiW

Assoziierte Partner

Wasserverband Eifel-Ruhr / WVER

BKV GmbH

Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.V. / IK

PlasticsEurope Deutschland e.V.

Kunststoff-Zentrum SKZ

Umweltbundesamt

DHB – Netzwerk Haushalt

BildungsCent e.V.

Prof. Dr. Frank Beckenbach, Cusanus Hochschule, Bernkastel-Kues

Laufzeit

Januar 2019

Dezember 2021

Schlagworte

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Governance

Grauwasser

Industrie

Industrielle Emissionen

Multikriterielle Bewertung

Verminderungsmaßnahmen

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Minimierungsstrategien

Regulierung

Projektblatt

Projektblatt-InRePlast-2019.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

Instrumental Analysis of Microplastics - Benefits and Challenges

Stephan.Guertler — Mon, 09 Jul 2018 08:08:15 +0000

Instrumental analysis of microplastics - benefits and challenges Stephan.Guertler Mo, 07/09/2018 - 10:08

Titelbild

Beschreibung

Aufgrund des steigenden gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Interesses für Umweltverschmutzungen durch Mikroplastik gibt es eine hohe Nachfrage nach einfachen, preiswerten, vergleichbaren und robusten Methoden zur Analyse von Mikroplastik. Heutzutage sind eine Vielzahl an Vorgehensweisen zur Entnahme und Aufbereitung von Proben sowie zur Analyse von Mikroplastik im Einsatz.

Dieser Artikel behandelt die prominentesten Nachweisverfahren, Stichprobenstrategien und Techniken zu Probenaufbereitung. Besondere Aufmerksamkeit liegt dabei auf den jeweiligen Vorteilen und Herausforderungen. So erfordern spektroskopische sowie mikroskopische Methoden zeitaufwändige Aufbereitung von Proben und lange Messzeiten. Thermoanalytische Methoden sind hingegen schneller, verfügen aber nicht über die Möglichkeit, die Größenverteilung in den Proben zu bestimmen.

Dementsprechend hängt die Anwendbarkeit der beschriebenen Methoden von der gewählten Analysefrage ab.

Weiterführende Links

Artikel herunterladen (beschränkter Zugriff)

DOI

https://doi.org/10.1007/s00216-018-1210-8

ISSN

1618-2642

Zeitschrift

Analytical and Bioanalytical Chemistry

Jahr

2018

Autor

Herausgeber

Ergebnistyp

Veröffentlichungen

Zu zitieren als

Huppertsberg, Sven & Knepper, Thomas. Instrumental analysis of microplastics—benefits and challenges. Analytical and Bioanalytical Chemistry (2018). https://doi.org/10.1007/s00216-018-1210-8

Schlagworte

Publikationstyp

Hochwertiges Recycling durch Tracer-Nutzung

linda.mederake@ecologic.eu — Tue, 30 Jan 2018 15:48:50 +0000

Hochwertiges Recycling durch Tracer-Nutzung linda.mederake… Di, 01/30/2018 - 16:48

Untertitel

Mit dem „Tracer-Based-Sorting“-Ansatz sollen Verkaufsverpackungen zielgerichtet aus dem Abfallstrom abgetrennt werden

Titelbild

Beschreibung

„Tracer-Based-Sorting“ beschreibt einen neuen Ansatz in der Abfallwirtschaft, der es ermöglicht, Produkte oder Werkstoffe unabhängig von deren physikalischen Eigenschaften zu sortieren. Um zielgerichtet Stör- oder Wertstoffe aus dem Abfallstrom abtrennen zu können, werden hierzu anorganische Markerstoffe im ppm-Bereich auf Produkte aufgebracht und während des Entsorgungsvorganges detektiert.

Über das Vorhaben „MaReK“

Ein Konsortium aus insgesamt fünf Unternehmen und Forschungseinrichtungen hat sich die Aufgabe gestellt, Markermaterialien auf ihre Eignung in Verkaufsverpackungen zu untersuchen und dieses Anwendungsfeld beispielhaft bis zum Pilotmaßstab zu entwickeln. Der Beitrag beschreibt hierfür die grundlegenden abfallwirtschaftlichen und technischen Herangehensweisen.

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundvorhaben „Markerbasiertes Sortier- und Recyclingsystem für Kunststoffverpackungen (MaReK)“ arbeiten unter Leitung der Hochschule Pforzheim die Firmen Polysecure GmbH (Freiburg), Werner & Mertz GmbH (Mainz), das Unternehmen Der Grüne Punkt – Duales System Deutschland GmbH (Köln), das Institut für Mikrostrukturtechnik des Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Unterauftragnehmer CMO-SYS GmbH und Nägele Mechanik GmbH sowie als assoziierter Partner Umwelttechnik BW GmbH (Landesagentur für Umwelttechnik und Ressourceneffizienz Baden- Württemberg) zusammen. Gefördert wird es mit etwa zwei Millionen Euro Fördergeldern des BMBF im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA3) in der Fördermaßnahme „Plastik in der Umwelt“. Technischer Kern des vorgeschlagenen Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung einer Kombination aus Verpackungskennzeichnung und darauf abgestimmtem Sortierverfahren zur Gewinnung sortenreiner Kunststoffe. Dieser Ansatz wird ergänzt durch die verwertungsorientierte Qualifikation der gewonnenen Rezyklate. Die technische Fragestellung ist eingebettet in einen Entwicklungsprozess, der die relevanten Stakeholder des Verpackungs-Stoffstroms einbezieht, neben den technischen auch wirtschaftliche und Umweltaspekte untersucht (Nachhaltigkeitsorientierung) und auf eine Verbesserung der Governance-Ansätze für den Umgang mit Verpackungen in Deutschland abzielt.

Das Projekt begann am 1. Juli 2017 und hat eine geplante Projektlaufzeit von zweieinhalb Jahren.

Weiterführende Links

Volltext "Hochwertiges Recycling durch Tracer-Nutzung"

Verbundprojekt

MaReK

ISSN

1868-9531

Zeitschrift

ReSource

Jahr

2017

Autor

Prof. Dr.-Ing. Jörg Woidasky, Hochschule Pforzheim

Michael Heyde, Der Grüne Punkt – Duales System Deutschland GmbH

Immo Sander, Werner & Mertz GmbH

Jochen Moesslein, Polysecure GmbH

Dr. rer. nat. Martin Fahr, Polysecure GmbH

Prof. Dr. Bryce Richards, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

Dr. Andrey Turshatov, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

Prof. Dr.-Ing. Claus Lang-Koetz, Hochschule Pforzheim

Autoren

Ergebnistyp

Veröffentlichungen

Zu zitieren als

Woidasky, Jörg; Heyde, Michael; Sander, Immo; Moesslein, Jochen; Fahr, Martin; Richards, Bryce; Turshatov, Andrey; Lang-Koetz, Claus (2017): Hochwertiges Recycling durch Tracer-Nutzung. Mit dem „Tracer-Based- Sorting“-Ansatz sollen Verkaufsverpackungen zielgerichtet aus dem Abfallstrom abgetrennt werden. In: ReSource, 30. Jahrgang, Heft 4, 2017, S. 24-28. Rhombos- Verlag, Berlin, ISSN: 1868-9531.

Schlagworte

Abfallwirtschaft

Fluoreszenzmarker-basierte Sortiertechnologie

Publikationstyp

PLAWES

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:29:04 +0000

PLAWES KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:29

Mikroplastikkontamination im Modellsystem Weser – Nationalpark Wattenmeer: ein ökosystemübergreifender Ansatz

In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser- Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Mikroplastikbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) von den Quellflüssen bis zur Nordsee durchführen, sowie dabei exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade berücksichtigen. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem fließen die Ergebnisse in neue Lehrmaterialien, um eine Wissensplattform für Lehrer/innen, Schüler/innen und Eltern in Europa bereitzustellen. Daher wird PLAWES einzigartige Daten zur Auswirkung von MP auf ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet und auf die Umwelt generieren. Dies wird nicht nur maßgebend für Entscheidungsträger und Stakeholder sein, sondern auch als Grundlage für wissenschaftsbasierte Lösungen dienen.

Arbeitsschwerpunkte

Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer
Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge
Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota
Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Arbeitspakete

AP 0 Management, Kommunikation und Dissemination

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christian Laforsch, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

AP 0 gewährleistet die gezielte und effiziente Unterstützung des Konsortiums bezüglich Projektmanagement, Kommunikation und Dissemination. AP 0 koordiniert sowohl die Öffentlichkeitsarbeit als auch die Verwertung der erzielten Ergebnisse sowie die Zusammenarbeit aller Projektpartner und steht daher im engen Austausch mit allen Projektbeteiligten. AP 0 koordiniert die Harmonisierung mit dem Verbundprojekt MicroCatch_Balt in Bezug auf Probennahme und Aufarbeitung, Modellierung, Öffentlichkeitsarbeit und Datenhinterlegung sowie darüber hinaus die Kommunikation mit den anderen Verbundprojekten.

AP 1 Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer

Ansprechpartner

Dr. Gunnar Gerdts, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Kurpromenade, 27498 Helgoland, E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Projektpartner

UBT, UOld

Kurzbeschreibung

Das Ziel von AP 1 war, das gesamte Flusssystem Weser bis in die Küstengewässer hinsichtlich der Belastung mit Mikroplastik (MP) zu untersuchen. Die finale Festlegung der exakten Probenahmestellen erfolgte unter Berücksichtigung der für RAUMIS-mGROWA-MePhos und „Gezeitenmodell“ (AP 3) notwendigen Real-Daten. Die gesamte Weser einschließlich Unterweser und Wattenmeer wurde hinsichtlich der Belastung mit MP im Rahmen von zwei Kampagnen zu verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedlicher Wasserführung der Weser untersucht.

AP 2 Eintragspfade – Punktquellen und diffuser Eintrag

Ansprechpartner

Prof. Dr. Andreas Held, Universität Bayreuth, Bay-CEER; Zweitaffiliation: Technische Universität Berlin, Fachgebiet Umweltchemie und Luftreinhaltung, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin, E-Mail: held@tu-berlin.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

Ziel von AP 2 war eine exemplarische Betrachtung der Eintragspfade für Mikroplastik durch Untersuchung wichtiger Punktquellen wie Kläranlagen und Trennwasserkanalisationen sowie des diffusen Eintrags aus Dränagen und Atmosphäre. Dazu wurden ausgewählte Probenahmestellen im Wesereinzugsgebiet unter Berücksichtigung verschiedener Landschaftsräume und Landnutzungsarten charakterisiert. Der Fokus lag dabei auf der Quantifizierung der Eintragspfade von MP. Die Beprobung wurde mit den Probenahmekampagnen an der Weser synchronisiert.

AP 3 Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge

Ansprechpartner

Prof. Dr. Frank Wendland, Forschungszentrum Jülich IBG-3, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, E-Mail: f.wendland@fz-juelich.de

Projektpartner

TI, NLWKN

Kurzbeschreibung

Ziel war eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Modelliert wurden die MP-Einträge aus unterschiedlichen Arten von diffusen Eintragspfaden und Punktquellen. Die Arbeiten bauen auf den Modellen mGROWA, MEPhos, RAUMIS, sowie einer Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt.

AP 4 Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota

Ansprechpartner

Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Straße 13, 60438 Frankfurt am Main, E-Mail: oehlmann@bio.uni-frankfurt.de

Projektpartner

AWI, UBT, UOld

Kurzbeschreibung

In AP 4 wurden die ökosystemischen Auswirkungen von MP auf das Modellsystem Weser-Wattenmeer anhand von den zwei ökologisch besonders relevanten Aspekten „Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen“ und „Interaktion mit aquatischen Invertebraten“ beschrieben.

Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen:

Da Biofilme Orte erhöhten genetischen Austausches sind und unterhalb von Kläranlagen erhöhte Antibiotikaresistenzen auftreten, könnte Plastik nicht nur zur Dispersion von pathogenen Organismen, sondern auch von Resistenzgenen beitragen. Die Folgen eines solchen Transfers sind gegenwärtig noch nicht absehbar. Deshalb hat das AWI Kunststoffproben aus der Weser mit molekularen „microbial source tracking“ Techniken (DNA/ RNA-Arrays zum Nachweis von pathogenen Bakterien, Viren, Protozoen und Virulenz/Resistenzgenen) untersuch.

Interaktion mit aquatischen Invertebraten:

Um Expositionsdaten zu generieren, wurden verschiedene Molluskenarten in situ in der Weser, im Tidebereich und Wattenmeer ausgebracht. Aufgenommenes MP wurde im Verdauungstrakt und in Gewebeproben untersucht und parallel mittels Pyrolyse-GC-MS und spektroskopischen Verfahren bestätigt. Historische Muschelproben (ab 1986) aus der Umweltprobenbank des Bundes (UBA) wurden mittels Pyrolyse-GC-MS untersucht. Die chronische Toxizität von MP wurde in Laborexperimenten mit Muscheln und Würmern charakterisiert. Verschiedene Polymere wurden in situ konditioniert und in chronischen Expositionsexperimenten toxikologisch charakterisiert.

AP 5 Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Ansprechpartner

Prof. Dr. Franz X. Bogner, Universität Bayreuth, Didaktik der Biologie, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: franz.bogner@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI, UOld

Kurzbeschreibung

Das AP 5 hat neben der ethischen Bewertungskompetenz von Schüler*innen das vorhandene individuelle Umweltwissen einbezogen. Innovative Lehrmaterialien mit fundiertem Alltagsbezug wurden für ein holistisches Verständnis bzgl. der Belastung mit Plastik im Modellsystem bewertet und über ein Internet-Lehr-/Lernportal disseminiert. Innerhalb des Arbeitspaketes übernahm UBT die Bereitstellung einer Handreichung für Lehrer*innen und „Öffentlichkeitsarbeiter*innen“.

Koordinator

Prof. Dr. Christian Laforsch
Universität Bayreuth,
Lehrstuhl für Tierökologie I / UBT
Universitätsstraße 30
95447 Bayreuth
Tel.: +49 921 / 55-2651
E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Dr. Gunnar Gerdts
Alfred-Wegener-Institut
Helmholtz-Zentrum für Polarund Meeresforschung / AWI
Kurpromenade
27498 Helgoland
Tel.: +49 4725 / 819-3245
E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Website

www.bayceer.uni-bayreuth.de/PLAWES/

Partnerinstitutionen

Forschungsstelle Küste im Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz / NLWKN

Forschungszentrum Jülich / FZJ

Goethe-Universität Frankfurt / GU

Johann Heinrich von Thünen- Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei / TI-LR

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres / UOld

Laufzeit

September 2017

April 2021

Schlagworte

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Grauwasser

Industrielle Emissionen

Informations- und Lehrmaterialien

Infrarot

Infrarot-Spektroskopie

Kläranlagen

Klärschlamm

Kommune

Kommunikationsstrategie

Mischwasserentlastung

Polyethylen mit hoher Dichte PE-HD

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Probenahme

Probenaufreinigung

Pyrolyse-GC

Raman-Mikrospektroskopie

Umweltverträglichkeit

Vermeidung

Verminderungsmaßnahmen

Weser

Additive

Bodenwasser

Chronische Exposition

Rasterelektronenmikroskopie

Weichmacher

Projektblatt

Infoblatt_PLAWES_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

RUSEKU

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 15:00:50 +0000

RUSEKU KALEH Di, 12/19/2017 - 16:00

Repräsentative Untersuchungsstrategien für ein integratives Systemverständnis von spezifischen Einträgen von Kunststoffen in die Umwelt

Ziel des Projekts war die Entwicklung repräsentativer Untersuchungsverfahren und -strategien für ein integratives Systemverständnis von relevanten Kunststoffeintragspfaden in das Umweltkompartiment Wasser.

Die zu entwickelnden Probenentnahmeverfahren wurden hinsichtlich ihres Anreicherungskonzeptes, ihres örtlichen Einsatzes, ihres Beprobungsdurchsatzes und ihrer Selektivität für Partikel verschiedener Eigenschaften, Größen und Formen bewertet. Dazu wurden definierte Mikroplastik (MP)-Partikel realitätsnah hergestellt und für die Probeentnahmeverfahren im Labor und in halbtechnischen Simulationsanlagen hinsichtlich einer repräsentativen Wiederfindung getestet. Die so entwickelten Verfahren wurden in spezifische Untersuchungsstrategien überführt und an reale Umweltkompartimente für unterschiedliche Transportpfade im urbanen Abwassersystem angepasst - mit Hilfe unterstützender Simulationsverfahren - und eingesetzt.

Neben dem akademischen Verständnis von MP-Eintragsquellen, -ursachen und -pfaden wurden in Zusammenarbeit mit den beteiligten Firmen marktreife Verfahren zur effizienten MP-Probenentnahme entwickelt, welche eine Grundlage für die Bewertung durch den Gesetzgeber und für die Normung bilden.

Arbeitsschwerpunkte

Entwicklung von effizienten, integrativ repräsentativen Untersuchungsverfahren und -strategien (Genauigkeit, Wiederholbarkeit, Übertragbarkeit) zur Bestimmung relevanter MP-Gehalte über die verschiedenen Bereiche des Wasserkreislaufes
Etablierung von zielorientierten, analytischen Methoden zur Detektion der MP-Partikel nach praxisnahen Aspekten
Simulationen zur Dynamik von Partikeln in Gewässern im halbtechnischen Laborversuch
Weiterentwicklung der Probenentnahme zur Quantifizierung des MP-Aufkommens und -Transports im realen, urbanen Abwassersystem für die Abwasserfraktionen Niederschlagswasser, häusliches Schmutzwasser und betriebliches Schmutzwasser
Generierung eines Simulationscodes zur Dynamik von MP-Partikeln in Gewässern

Arbeitspakete

AP 1 Herstellung von MP und MP-Suspensionen

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Michael Gehde, Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Reichenhainer Straße 70, 09126 Chemnitz, E-Mail: michael.gehde@mb.tu-chemnitz.de

Projektpartner

BAM, TUB, PlasticsEurope

Kurzbeschreibung

Zunächst erfolgte die Entwicklung und Bereitstellung von definierten, heterogenen MP-Gemischen für die Umweltkompartimente Wasser und Boden. Nach der anfänglichen Verwendung von vorhandenen Materialien (u.a. Partikel aus Kryomahlung, kommerzielle Produkte) wurden während der Projektlaufzeit Anlagen zur realitätsnahen und definierten Herstellung von MP-Partikeln aufgebaut: UV-Degradationsanlagen für dünnwandige, definierte Materialien, trockene oder wässrige mechanische Abrasionsanlagen für Fasern aus textilen Anwendungen sowie Abriebsimulationsanlagen zur Generierung von sphärischen Partikeln. Unter Einbringung ihrer analytischen Verfahren trugen die weiteren Projektpartner zur Charakterisierung dieser Modellmaterialien bei.

AP 2 Entwicklung von Methoden zur Probenentnahme

Ansprechpartner

Dr. Claus Gerhard Bannick, Umweltbundesamt, Corrensplatz 1, 14195 Berlin, E-Mail: claus-gerhard.bannick@uba.de

Projektpartner

UGT, CSP, SMB, TUK, GEA, GKD, SVEI

Kurzbeschreibung

Im Arbeitspaket 2 wurden in der Fließgewässersimulationsanlage am UBA effiziente, zuverlässige und reproduzierbare Probenentnahmeverfahren und -strategien für die MP Modellpartikel unterschiedlicher Sorten, Dichten, Größen und Formen erarbeitet. Es wurde deren Einsatzfähigkeit und Reproduzierbarkeit auch im Routinebetrieb untersucht sowie eine Bewertung der Verfahren durch Experimente mit Wiederfindungsraten vorgenommen. Die einzelnen Projektpartner optimierten ihre analytischen Verfahren: vom Einsatz der konventionellen Durchflusszentrifuge über die Kaskaden-Filtrationsanlage, Schwebstofffallen, hydrodynamische Modellierungen sowie Lysimeterversuche bis zur Kontrolle eines möglichen Eintrages in das Grundwasser.

AP 3 Simulationen

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Michael Manhart, Technische Universität München, Fachgebiet Hydrodynamik, Arcisstraße 21, 80333 München, E-Mail: m.manhart@bv.tum.de

Projektpartner

KMT

Kurzbeschreibung

Die methodischen Entwicklungen aus AP 2 wurden mit begleitenden Simulationen unterstützt. Diese Simulationen resultierten in einer Beschreibung der vertikalen Verteilungen von Spheroiden bei unterschiedlichen Partikelgrößen und -formen in einem turbulenten Oberflächengewässer oder der Fließgewässersimulationsanlage. Die Modelle und Ergebnisse wurden in eine Software integriert, die geometrisch-komplexe, anwendungsnahe Fälle simuliert. Aus den Simulationsergebnissen wurde eine Probeentnahmestrategie abgeleitet. Relevante Materialparameter der Partikel wie Größenverteilung, reale Dichte oder Oberflächeneigenschaften aus AP 1 ebenso wie von Partnern aus AP 5 wurden eingepflegt.

AP 4 Beprobung Reales Umweltkompartiment

Ansprechpartnerin

Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz, Technische Universität Kaiserslautern, Institut Wasser Infrastruktur Ressourcen, Paul-Ehrlich-Straße 14, 67663 Kaiserslautern, E-Mail: heidrun.steinmetz@bauing.uni-kl.de

Projektpartner

UBA, TUM, KMT

Kurzbeschreibung

Arbeitsschwerpunkt ist die Quantifizierung des MP-Aufkommens und -Transports im realen, urbanen Abwassersystem für die Abwasserfraktionen Niederschlagswasser, häusliches Schmutzwasser (Teilströme Grau- und Schwarzwasser), betriebliches Schmutzwasser und Mischabwasser. Dabei wurden die Erkenntnisse zur Probenentnahme aus AP 2 umgesetzt und methodisch weiterentwickelt. Weitere Arbeitsschwerpunkte waren die Probenaufbereitung und -konservierung zur Bewertung der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Probenentnahmestrategien. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Mengen und die Bedeutung der MP-Aufkommen in den einzelnen Eintragspfaden des urbanen Abwassersystems im Umweltkompartiment Gewässer.

AP 5 Analytik

Ansprechpartnerin

Dr. Korinna Altmann, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 5.3 Mechanik der Polymerwerkstoffe, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin, E-Mail: korinna.altmann@bam.de

Projektpartner

CSP, TUM, FHI

Kurzbeschreibung

Die angewendete Analytik in den einzelnen Arbeitspaketen orientierte sich an den Voraussetzungen für die Probenbereitstellung und die analytischen Verfahren sowie an der zu generierenden, notwendigen Information, nicht an der prinzipiellen Machbarkeit. AP 5 diente dem intensiven Austausch der mit komplementären analytischen Methoden generierten Ergebnisse. Außerdem wurden die jeweiligen Methoden, gestützt durch die Ergebnisse der anderen Projektpartner, weiter verfeinert und angepasst.

Fallstudien

Als reales Umweltkompartiment wurden einzelne Komponenten das Abwassersystems der Stadt Kaiserslautern untersucht. Konkret wurden hier Niederschlagswasser auf Siedlungs- und Verkehrsflächen sowie häusliches und betriebliches Abwasser beprobt.

Außerdem erfolgte im Grenzbereich zu vergleichbaren Beprobungsorten auch eine Beprobung von Luft an Standorten in Berlin und im Großraum Halle/Leipzig. Die geplanten Lysimeterversuche wurden in Berlin durchgeführt und lassen so eine Bewertung der Grundwasserneubildung in Berlin und Brandenburg zu.

Koordinator

Dr. Korinna Altmann
Bundesanstalt für Materialforschung
und -prüfung / BAM
Unter den Eichen 87
12205 Berlin
Tel.: +49 30 8104-4305
E-Mail: korinna.altmann@bam.de

Website

https://netzwerke.bam.de/ruseku

Partnerinstitutionen

Umweltbundesamt / UBA

Technische Universität Chemnitz / TUC

Fraunhofer-Center für Silizium- Photovoltaik / CSP

Technische Universität Kaiserslautern / TUK

Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft / FHI

Technische Universität München / TUM

Technische Universität Berlin / TUB

SmartMembranes GmbH / SMB

Kreuzinger und Manhart Turbulenz GmbH / KMT

Umwelt – Geräte – Technik GmbH / UGT

Assoziierte Partner

PlasticsEurope Deutschland e.V. / PlasticsEurope

Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. / SVEI

GKD - Gebr. Kufferath AG

Westfalia Separator Group GmbH / GEA

Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin / HTW Berlin

Laufzeit

März 2018

März 2021

Projektblatt

Infoblatt_RUSEKU_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

RAU

KALEH — Tue, 05 Dec 2017 13:35:24 +0000

RAU KALEH Di, 12/05/2017 - 14:35

Reifenabrieb in der Umwelt

Plastik in der Umwelt stellt eine zunehmend größere Herausforderung dar. Makroplastik und daraus entstehendes Mikroplastik, zu dem auch Reifenabrieb gehört, gelangt über unterschiedliche Eintragspfade in die aquatische Umwelt und der zunehmende KFZ-Verkehr führt unweigerlich zum vermehrten Aufkommen an Reifenabrieb. Die Mengen an Reifenabrieb und der Eintrag in die aquatische Umwelt über den Straßenabfluss waren bis dahin noch kaum erforscht. Genau dort hat das Verbundprojekt RAU angesetzt. Reifenpartikel aus der Nutzungsphase des Reifens wurden umfassend beschrieben und auf theoretischer Basis Lücken zu Verlusten von Reifenpartikeln über den gesamten Lebenszyklus geschlossen. Es galt, die Eintragspfade von Reifenmaterial in die aquatische Umwelt zu identifizieren, zu bilanzieren und Maßnahmen der Reduzierung aufzuzeigen. Ausgewählte Maßnahmen zur Reduzierung des Eintrags von Reifenmaterial in die aquatische Umwelt wurden verifiziert. Auf Basis dieser wesentlichen Einflussfaktoren wurde eine Bewertungsmatrix entwickelt, die es ermöglicht, für unterschiedliche Standorte geeignete Maßnahmen abzuleiten.

Arbeitsschwerpunkte

Entwicklung eines Probenahmekorbs zur fraktionierten Beprobung einzelner Regenereignisse
Analytische Untersuchungen von Umweltproben auf den Reifenabrieb
Abrieb erfassen, Teilmengen quantifizieren und qualitativ untersuchen
Weiterentwicklung der Schmutzfrachtsimulation
Optimierung der Straßenreinigung

Koordinator

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch
und Daniel Venghaus

Technische Universität Berlin,
Institut für Bauingenieurwesen,
Fakultät VI Planen Bauen Umwelt,
Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft /TUB FG Siwawi
Gustav-Meyer-Allee 25
13355 Berlin
Tel.: +49 30 314 72247
E-Mail: matthias.barjenbruch@tu-berlin.de

Website

https://www.tu.berlin/siwawi/forschung/projekte/projektseite-rau

Partnerinstitutionen

Technische Universität Berlin, FG Systemdynamik und Reibungsphysik / TUB FG Reibung

Continental Reifen Deutschland GmbH / Continental

GKD – Gebr. Kufferath AG / GKD

Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH / IPS

WESSLING GmbH / WESSLING

Assoziierte Partner

ADAC e.V. / ADAC

Berliner Stadtreinigung / BSR

Berliner Wasserbetriebe / BWB