RUSEKU

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Representative Research Strategies for an Integrative System Understanding of Specific Inputs of Plastics into the Environment
Description

The project aims to develop representative research methods and strategies for an integrative system understanding of relevant plastic entry paths into the environmental compartment of water.

Sampling methods to be developed are evaluated in terms of their enrichment potential, location factors, sampling flow rate and selectivity for particles of different properties, sizes and shapes. For this purpose, defined microplastic particles are produced realistically and tested for representative recovery in laboratory and semi-technical simulation facilities for the sampling procedures. The methods developed this way are to be converted into specific investigation strategies and adapted to and used in real environmental compartments for different transport paths in the urban wastewater system. The adaptation is carried out with the help of supporting simulation methods.

In addition to the academic understanding of microplastic entry sources, causes and paths, market-ready procedures for efficient microplastic sampling are to be developed in cooperation with the participating companies, which form a basis for legislative evaluation and for standardization.

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 erfolgt 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) werden 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 tragen die weiteren Projektpartner zur Charakterisierung dieser Modellmaterialien bei.

AP 2 Entwicklung von Methoden zur Probenentnahme

Ansprechpartner

Dr. Claus G. Bannick, Umweltbundesamt, Wörlitzer Platz 1, 06844 Dessau-Roßlau, E-Mail: claus-gerhard.bannick@uba.de

Projektpartner

UGT, CSP, SMB, TUKL, GEA, GKD, SVEI Kurzbeschreibung Im Arbeitspaket 2 werden in der Fließgewässersimulationsanlage am UBA effiziente, zuverlässige und reproduzierbare Probenentnahmeverfahren und -strategien für die MP Modellpartikel unterschiedlicher Sorten, Dichten, Größen und Formen erarbeitet. Es wird deren Einsatzfähigkeit und Reproduzierbarkeit auch im Routinebetrieb untersucht sowie eine Bewertung der Verfahren durch Experimente mit Wiederfindungsraten vorgenommen. Die einzelnen Projektpartner optimieren 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 Arbeitspaket 2 werden mit begleitenden Simulationen unterstützt. Diese Simulationen resultieren in einer Beschreibung der vertikalen Verteilungen von Spheroiden bei unterschiedlichen Partikelgrößen und -formen in einem turbulenten Oberflächengewässer oder der Fließgewässersimulationsanlage. Die Modelle und Ergebnisse werden in eine Software integriert, die geometrisch-komplexe, anwendungsnahe Fälle simuliert. Aus den Simulationsergebnissen wird eine Probeentnahmestrategie abgeleitet. Relevante Materialparameter der Partikel wie Größenverteilung, reale Dichte oder Oberflächeneigenschaften aus Arbeitspaket 1 ebenso wie von Partnern aus Arbeitspaket 5 werden eingepflegt.

AP 4 Beprobung Reales Umweltkompartiment

Ansprechpartnerin

Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz, Technische Universität Kaiserslautern, FG Siedlungswasserwirtschaft, 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 werden die Erkenntnisse zur Probenentnahme aus Arbeitspaket 2 umgesetzt und methodisch weiterentwickelt. Weitere Arbeitsschwerpunkte sind die Probenaufbereitung und -konservierung zur Bewertung der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Probenentnahmestrategien. Die Untersuchungen konzentrieren 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. Ulrike Braun, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 5.3 Mechanik der Polymerwerkstoffe, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin, E-Mail: ulrike.braun@bam.de Projektpartner CSP, TUM, FHI

Kurzbeschreibung

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

Fallstudien

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

Außerdem soll im Grenzbereich zu vergleichbaren Beprobungsorten auch eine Beprobung von Luft erfolgen. Hier sind jedoch Standorte in Berlin und im Großraum Halle/Leipzig eingeplant. Die geplanten Lysimeterversuche werden in Berlin durchgeführt und lassen so eine Bewertung der Grundwasserneubildung in Berlin und Brandenburg zu.

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