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Statuspapier Mikroplastik-Analytik

hannes.schritt@ecologic.eu — Mon, 28 Jun 2021 13:22:16 +0000

Statuspapier Mikroplastik-Analytik hannes.schritt… Mo, 06/28/2021 - 15:22

Titelbild

Beschreibung

Das Statuspapier fasst die Inhalte der Verbundprojekt-übergreifenden Diskussionen und Abstimmungen innerhalb des Querschnittsthemas (QST) "Analytik und Referenzmaterialien" des Forschungsschwerpunkts Plastik in der Umwelt zusammen. Die vorliegenden Verfahrensempfehlungen beruhen auf dem aktuellen Wissensstand zur Analytik von MP und richtet sich an Akteur*innen in der Wissenschaft als auch Anwender*innen in der Praxis.

Die vorliegende Fassung wurde aus dem Diskussionspapier (Link Dokument Stand Oktober 2018) entwickelt. Dieser kontinuierliche Entwicklungs- oder Erarbeitungsprozess wurde durch eine Reihe von Veranstaltungen zwischen 2018 und 2020 innerhalb des Forschungsschwerpunktes organisatorisch untermauert.

Motivation dieses Statuspapiers ist es, die im Forschungsschwerpunkt "Plastik in der Umwelt" verwendeten physikochemischen Untersuchungsverfahren zur Analytik von Mikroplastik zusammenzuführen. Dadurch sollen möglichst validierte Methoden und vergleichbare Ergebnisse in den verschiedenen Projekten für die jeweils spezifische Fragestellung erreicht werden – insbesondere für zukünftige Projekte. Am Ende soll ein möglichst einheitlicher Methodenpool für die relevanten Fragestellungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung zur Verfügung stehen.

Weiterführende Links

Zum Statuspapier

Jahr

2020

Ergebnistyp

Diskussionspapiere & Statuspapiere

Zu zitieren als

Braun, Ulrike & Stein, Ulf & Schritt, Hannes & Altmann, Korinna & Bannick, Claus Gerhard & Becker, Roland & Bitter, Hajo & Bochow, Mathias & Dierkes, Georg & Enders, Kristina et al. (2020): Statuspapier im Rahmen des Forschungsschwerpunktes Plastik in der Umwelt. Mikroplastik-Analytik Probenahme, Probenaufbereitung und Detektionsverfahren.

Schlagworte

Abwasser

Analytik

Beprobung

Boden

Raman-Mikrospektroskopie

Publikationstyp

MicBin

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:13:16 +0000

MicBin KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:13

Mikroplastik in Binnengewässern – Untersuchung und Modellierung des Eintrags und Verbleibs im Donaugebiet als Grundlage für Maßnahmenplanungen

Im Rahmen des Projekts MicBin wurde erstmalig der Eintrag von Makro-, Meso- und insbesondere Mikroplastik (MP) für das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an den wesentlichen Donau-Zuflüssen bilanziert.

Durch Anwendung verschiedener, sich ergänzender Analysemethoden wurden Mikroplastikpartikel (Partikel < 5 mm) untersucht. Der Fokus lag dabei auf besonders kleinen, visuell nicht sichtbaren Partikeln mit einer Größe unter 300 μm, da für diese Partikel die Datengrundlage nach heutigem Erkenntnisstand noch sehr gering ist. Quellen, Senken, Transportprozesse sowie Fragmentierung von Plastik wurden über Frachten in separaten Stoffflussmodellen für Mikro- und Makroplastik abgebildet. Die Relevanz von bisher kaum beachteten Eintragspfaden wie landwirtschaftlichen Flächen oder atmosphärischer Deposition wurde durch gezielte, vereinheitlichte Probennahmen und ergänzende Laborexperimente geklärt.

Ergebnisse wurden in bestehende Modelle implementiert, die Modelle validiert und eine Plastikbilanz für das deutsche Donaueinzugsgebiet erstellt. Durch Szenarienanalysen wurde es möglich, Maßnahmen zur Reduktion der Plastikbelastung auf der Ebene ganzer Flusseinzugsgebiete zu identifizieren.

Arbeitsschwerpunkte

Eintragsbilanzierung von Makro-, Meso- und insbesondere Mikroplastik (MP) im deutschen Donaueinzugsgebiet durch einheitliche Probennahmekampagnen, Modellierung und ergänzende Laborversuche
Bilanzierung von bisher unberücksichtigten Quellen und Senken, wie zum Beispiel Eintrag von Kunststoffen durch die Landwirtschaft, atmosphärische Deposition von MP und Degradationsprozesse von Plastik in der Umwelt
Ableitung von Minimierungsstrategien

Arbeitspakete

AP 1 Koordination

Ansprechpartnerin

Dr. Nicole Zumbülte, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, E-Mail: nicole.zumbuelte@tzw.de

Projektpartner

UOS, UniA, BfG, THK, LfU, BKV

Kurzbeschreibung

Das TZW übernahm die wissenschaftliche und allgemeine interne Abstimmung im Verbund, sorgte für den Austausch des Verbundes mit externen Partnern und Forschungsverbünden und war für die Öffentlichkeitsarbeit zuständig.

Dies beinhaltete unter anderem die Organisation der Probennahmekampagnen und Probenverteilung auf die einzelnen Partner, Koordination der Probenanalytik, die Organisation von Projekttreffen zum Austausch zwischen den Verbundpartnern sowie die Pflege des wissenschaftlichen Austauschs mit anderen Konsortien und Projekten auf nationaler und internationaler Ebene.

AP 2 Analytik von Plastik in Umweltproben

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

LfU, TZW, UOS

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket wurden mit drei sich ergänzenden Verfahren die Proben aus AP 3 und AP 4 analysiert. Ausgehend von einem hohen Probenaufkommen, wurden diese im Vorfeld von der BfG mithilfe eines effektiven Screeningverfahrens vorselektiert (geringer Probenvorbereitungsaufwand, Probenanalyse mittels Pyrolyse-Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie). Proben, deren Gehalte über einem noch zu definierenden Schwellenwert lagen, wurden einer deutlich aufwendigeren und genaueren Analyse mittels Raman- (TZW) und IR-Spektroskopie (LfU) unterzogen. Diese Verfahren lieferten detaillierte Informationen über Partikeleigenschaften (Konzentration, Größe, Polymerart und Form).

AP 3 Identifizierung von Einträgen / Quellen

Ansprechpartner

Dr. Korbinian Freier, Bayerisches Landesamt für Umwelt, Demollstr. 31, 82407 Wielenbach, E-Mail: korbinian.freier@lfu.bayern.de

Projektpartner

THK, BKV, UOS

Kurzbeschreibung

Zur Massenbilanzierung des punktuellen und diffusen Eintrags von Mikroplastik bedarf es im ersten Schritt einer Charakterisierung sämtlicher potentieller Quellen. Ziel von AP 3 war es deshalb, punkt- und flächenhafte Einträge in limnische Systeme zu untersuchen und zu quantifizieren. Die Ergebnisse flossen in AP 5 ein. Schwerpunkte waren die atmosphärische Deposition, linienhafte Einträge im Zusammenhang mit Littering, Kläranlagen, Deponiesickerwässer und die Verwitterung von Plastik.

AP 4 Transport, Verteilung und Verbleib: Prozessverständnis Wasser, Boden, Luft

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

BKV, LfU, UniA, TZW, UOS, THK

Kurzbeschreibung

Neben Senken wie Wasserkraftwerken, Böden und Grundwasser wurden in diesem AP Transport- und Umlagerungsprozesse von Mikroplastik und mögliche Zwischenspeicher für Mikroplastik wie landwirtschaftlich genutzte Böden oder Gewässerabschnitte mit geringer Strömung betrachtet. Außerdem wurden Abbau- und Zerkleinerungsprozesse von Plastik in Laborexperimenten untersucht. Senken bzw. Reservoire für MP wurden durch koordinierte Probennahmen im Gewässer und die Massenbilanzierung eines Gewässerabschnitts identifiziert. Die Ergebnisse von AP 4 flossen in die Modelle des AP 5 mit ein.

AP 5 Aufstellen von Bilanzen durch Modellierung und Ableitung von Maßnahmen

Ansprechpartner

Dr. Jörg Klasmeier, Universität Osnabrück, Institut für Umweltsystemforschung, Barbarastraße 12, 49078 Osnabrück, E-Mail: jklasmei@uos.de

Projektpartner

LfU, UniA, BKV, TZW

Kurzbeschreibung

Einträge in Gewässer wurden unter Berücksichtigung der verschiedenen Quellen und Senken bilanziert und eine Einschätzung der Gesamtfracht im Donau-Fluss-System ermöglicht. Dazu wurden prozessorientierte klein- bis mittelskalige Modelle für MP (UniA, UOS) und überregionale Modelle für MP sowie für Meso- und Makroplastik (BKV) mit den in den verschiedenen Arbeitspaketen gewonnenen experimentellen Daten und vorhandenen Daten zu Kläranlagen (LfU, UOS) gespeist. Aus den Ergebnissen aller Arbeitspakete erfolgte eine zusammenfassende Bewertung der Quellen und Senken mit Empfehlungen für Maßnahmen zur Reduzierung der Gewässerbelastung.

AP 6 Kommunikation

Ansprechpartnerin

Dr. Nicole Zumbülte, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, E-Mail: nicole.zumbuelte@tzw.de

Projektpartner

LfU, THK

Kurzbeschreibung

Die MicBin Homepage informiert die Öffentlichkeit über Inhalte, Aktionen und Projektergebnisse. Zudem wurde projektbegleitend ein Kurzfilm erstellt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Durch eine Müllsammelaktion am Gewässer und die Beteiligung der Projektpartner an den Deutschen Tagen für Nachhaltigkeit wurde eine Sensibilisierung der Bevölkerung für die Mikroplastik-Problematik erzielt. Stakeholder aus Forschung, Behörden und Wirtschaft wurden im Rahmen von Workshops informiert und einbezogen.

Fallstudien

Das Projekt MicBin konzentrierte sich auf die Bilanzierung des Eintrags von Makro-, Meso- und insbesondere Mikroplastik (MP) für das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an den wesentlichen Donau-Zuflüssen. Berücksichtigt wurden unter anderem auch landwirtschaftliche Einträge sowie Transport- und Verlagerungsprozesse.

Koordinator

Dr. Nicole Zumbülte
DVGW Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches e. V. – Technisch-wissenschaftlicher Verein – Bonn
TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser,
Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit
Karlsruher Straße 84
76139 Karlsruhe

Website

www.micbin.de

Partnerinstitutionen

DVGW-Technologiezentrum Wasser / TZW

Universität Osnabrück / UOS

Universität Augsburg / UniA

Bundesanstalt für Gewässerkunde / BfG

Technische Hochschule Köln, STEPs / THK

Bayerisches Landesamt für Umwelt / LfU

BKV GmbH / BKV

Laufzeit

Oktober 2017

März 2021

Schlagworte

Mikroplastik

Eintragspfade

Modellierung

Minimierungsstrategien

Infrarot-Spektroskopie

Projektblatt

Infoblatt_MicBin_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

TextileMission

KALEH — Wed, 06 Dec 2017 15:39:44 +0000

TextileMission KALEH Mi, 12/06/2017 - 16:39

Mikroplastik textilen Ursprungs – Eine ganzheitliche Betrachtung: Optimierte Verfahren und Materialien, Stoffströme und Umweltverhalten

Textilien aus Synthesefasern können bei der Haushaltswäsche Mikropartikel verlieren, die in Flüsse, Seen und Meere gelangen. Diese Umweltbelastung zu reduzieren, war das Ziel von TextileMission. Die Projektpartner aus der Sportartikelindustrie, der Forschung, der Waschmittel- und der Haushaltsgerätebranche sowie dem Umweltschutz verfolgten einen interdisziplinären Ansatz: Zum einen sollten durch textiltechnische Forschung und die Optimierung von Produktionsprozessen Sport- und Outdoor-Textilien mit einem im Vergleich zu heute deutlich geringeren Mikroplastikausstoß entwickelt werden. Dabei testeten die Textilforscher mit den beteiligten Sportbekleidungsherstellern auch biologisch abbaubare Fasern als umweltschonende Alternative. Hierbei wurde mit Unterstützung des WWFs darauf geachtet, auch andere Aspekte der Nachhaltigkeit zu berücksichtigen. Zum anderen sollte ein Beitrag zur Optimierung der Kläranlagentechnologie geleistet werden. Praxistaugliche Innovationen an dieser Stelle konnten auch dabei helfen, den Mikroplastikeintrag aus nicht-textilen Quellen zu reduzieren. Parallel dazu wurden zum besseren Verständnis von Stoffströmen mittels Wasch- und Laborkläranlagentests systematisch Daten zu Ausmaß und Reichweite des Mikropartikelausstoßes unterschiedlicher Textilien erhoben.

Arbeitsschwerpunkte

Status-quo-Analyse: Der Mikroplastikausstoß marktgängiger Textilien
Kläranlagentechnologie: Die Rückhaltefähigkeit verschiedener Klärstufen
Ganzheitlicher Blickwinkel: Nachhaltigkeitsaspekte alternativer Materialien
Textilforschung: Biologisch abbaubare Materialien/neuartige Schnitt- und Verarbeitungsmöglichkeiten
Produktentwicklung: Herstellung und Test von Prototypen

Arbeitspakete

AP 1 Projektleitung, Kommunikation und projektbegleitende Forschung

Ansprechpartner

Alexander Kolberg, Bundesverband der Deutschen Sportartikel-Industrie e.V., Adenauerallee 134, 53113 Bonn, E-Mail: alexander.kolberg@bsi-sport.de

Kurzbeschreibung

Der Bundesverband der Deutschen Sportartikel-Industrie e.V. (BSI) übernahm die Projektkoordination und verantwortete die Öffentlichkeitsarbeit in Absprache mit dem WWF. Hierzu gehörten neben der Pflege der Webseite und dem Versand von Pressemitteilungen auch die Organisation von Multi-Stakeholder-Veranstaltungen. Zudem führte der BSI eine Studie über die Verbreitung von Mikropartikeln und den mit der Haushaltswäsche verbundenen polyesterbasierten Mikropartikelausstoß durch und erhob Daten zum jährlichen Ausstoß von textilen Polyester-Mikropartikeln. Schließlich wurden Empfehlungen dazu gegeben, wie neue Materialien, neue Herstellungsverfahren, optimierte Kläranlagentechnik etc. helfen können, den Mikropartikelausstoß nachhaltig zu reduzieren.

AP 2 Entwicklung textiler Strukturen für den Sport- und Outdoor-Bereich mit reduzierter Partikelemission in der Textilwäsche und auf der Basis biologisch abbaubarer Polymere

Ansprechpartnerinnen

Prof. Dr. Maike Rabe, Prof. Dipl.-Des. Ellen Bendt, Hochschule Niederrhein – Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik – Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung, Reinarzstraße 49, 47805 Krefeld, E-Mail: maike.rabe@ hs-niederrhein.de

Kurzbeschreibung

Im Sinne einer Status-quo-Analyse wurde in Kooperation mit der TU Dresden und dem BSI das Risiko der Mikropartikelemissionen aus Textilien während der Haushaltwäsche ermittelt. Hierfür wurden Standardartikel deutscher Haushalte, Problemartikel aus Fleece sowie „Topseller“ der beteiligten Industriepartner gewaschen und die freigesetzten Mikropartikel quantifiziert. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung alternativer Materialien, Schnitt- und Verarbeitungsmöglichkeiten. Hierzu wurden emissionsarme Konstruktionen, Verarbeitungs- und Veredlungsverfahren erforscht und Materialien aus oder in Kombination mit Biopolymeren erstellt. Am Ende wurde als Empfehlung für die Textilindustrie eine Methode zur Vorhersage des Emissionsrisikos bei Neuentwicklungen textiler Artikel vorgelegt.

AP 3 Mikroplastik textilen Ursprungs – Eine ganzheitliche Betrachtung: Optimierte Verfahren und Materialien, Stoffströme und Umweltverhalten

Ansprechpartnerin

Hilke Anna Patzwall, VAUDE Sport GmbH & CO. KG, VAUDE Straße 2, 88069 Tettnang, E-Mail: hilke. patzwall@vaude.com

Kurzbeschreibung

Der Spezialist für Outdoor-Bekleidung VAUDE stellte Materialien und Fertigprodukte für die Status-quo-Analyse zur Verfügung und war bei der Auswahl weiterer Testmaterialien und -produkte behilflich. In Abstimmung mit den Verbundpartnern wurden die von der Hochschule Niederrhein neu zu entwickelnden Materialien/ Materialkonstruktionen im hauseigenen Testlabor geprüft. Nach bestandener Performance-Prüfung wurden die Materialien dann zu Prototypen konfektioniert. Die während der Verarbeitung in der Konfektion gesammelten Erkenntnisse wiederum wurden in den Forschungsverbund rückgespiegelt – hier ging es u.a. um die Verarbeitbarkeit der Materialien auf konventionellen Nähmaschinen.

AP 4 Polyester-Fasern: Reduktion der Mikropartikel-Freisetzung und Stoff- Strom-Analyse in der Umwelt

Ansprechpartner

Prof. Dr. Stefan Stolte, Technische Universität Dresden, Institut für Wasserchemie, Lehrstuhl für Hydrochemie und Wassertechnologie, 01062 Dresden, E-Mail: stefan.stolte@tu-dresden.de

Kurzbeschreibung

An der TU Dresden wurde eine Analyse- und Probenvorbereitungsmethode etabliert, die es ermöglicht, Mikropartikel aus Abwasserströmen zu quantifizieren und nach Größe zu fraktionieren. Zudem untersuchten die Forscher die Rückhaltekapazität textiler (fluoreszenzmarkierter) Mikropartikel in den unterschiedlichen Stufen einer Laborkläranlage und identifizierten effiziente Rückhaltestufen. Stoffströme wurden analysiert und eine erste Abschätzung der deutschlandweiten textilen Mikroplastikfracht aus Abwasser in Gewässer/ Böden vorgenommen. Darüber hinaus wurde das biopolymerbasierte Mikroplastik (an der Hochschule Niederrhein aus Waschversuchen mit alternativen Materialien gewonnen) hinsichtlich seiner Umweltstabilität getestet und Designvorschläge abgeleitet.

AP 5 Berücksichtigung von im Bezug zum Projekt stehenden anderen Umweltthemen, Einbindung von Stakeholdern und Kommunikation zum Abschluss des Projektes

Ansprechpartner

Dr. Bernhard Bauske, WWF Deutschland, Kaiserstraße 70, 60329 Frankfurt, E-Mail: bernhard.bauske@ wwf.de

Kurzbeschreibung

Der WWF Deutschland sorgte im Projektverlauf dafür, dass auch solche Nachhaltigkeitsaspekte berücksichtigt werden, die nicht unmittelbar mit dem Thema Mikroplastik verknüpft sind. Die Umweltorganisation behandelte in einer Studie mögliche Spannungsfelder, die bei alternativen Fasern aus biobasierten Kunststoffen und aus Holz entstehen können. Beispiel: Anbau von Textilrohstoffen vs. Anbau von Nahrungsmitteln. Eine weitere Studie widmete sich der Retention von textilen Mikrofaserpartikeln durch verschiedene Reinigungsstufen in Kläranlagen. Gleichzeitig hat der WWF wichtige Stakeholder von NGOs, Verbraucherverbänden und der Wissenschaft in das Vorhaben eingebunden.

Assoziierte Partner und ihre Beiträge:

adidas AG stellte Materialien und Fertigprodukte für die Status-quo-Analyse zur Verfügung und war bei der Auswahl weiterer Testmaterialien und -produkte behilflich. Der Sportartikelhersteller untersuchte die an der Hochschule Niederrhein neu entwickelten Materialien auf allgemeine Marktfähigkeit und beteiligte sich an der Herstellung und dem Test von Prototypen. Das Unternehmen unterstützte darüber hinaus den BSI im Rahmen der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit.

Henkel AG & Co. KGaA beriet die Hochschule Niederrhein beim Aufbau des Prüfstandes. Zudem unterstützte das Unternehmen die Haushaltswäsche- und Tragetests, indem es seine Expertise über typische Wasch- und Trockenparameter im Haushalt einbrachte.

Miele & Cie. KG stellte der Hochschule Niederrhein für den Projektverlauf vier Haushaltswaschmaschinen zur Verfügung. In Kooperation mit Henkel AG & Co. KGaA begleitete der Waschmaschinenhersteller die Haushaltswäschetests und unterstützte durch seine Expertise bei der Modifikation der Waschverfahren.

Polartec LLC: Der weltgrößte Fleece-Produzent Polartec LLC unterstützte das Projekt mit seiner Fachexpertise zur Fleece-Herstellung und stellte marktübliche Vergleichsprodukte zur Verfügung. Außerdem wurden in den Polartec-Produktionsstätten von der Hochschule Niederrhein entwickelte Materialien auf Skalierbarkeit getestet und Stoffe für die Prototypenherstellung produziert.

Koordinator

Alexander Kolberg
Bundesverband der Deutschen
Sportartikel-Industrie e.V. / BSI
Adenauerallee 134
53113 Bonn
Tel.: +49 228/926593-0
E-Mail: alexander.kolberg@bsi-sport.de

Website

http://textilemission.bsi-sport.de/

Partnerinstitutionen

Hochschule Niederrhein

Technische Universität Dresden

Vaude Sport GmbH & Co. KG

Assoziierte Partner