Kunststoffpartikel: Mikroskopisch klein- und gerade deshalb ein großes Problem

Kunststoffpartikel: Mikroskopisch klein- und gerade deshalb ein großes Problem

150 150 Klaus Henning Glitza

 

Was die Waschmaschinen mit der Verschmutzung des Planeten zu tun haben – Interview mit Professor Dr.  Steinhaus

 

Die Verschmutzung unseres Planeten mit Plastik und Mikroplastik ist ein globales Problem gewaltigen Ausmaßes. Ein Thema, mit dem sich Professor Dr. Johannes Steinhaus von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) in seiner Forschung intensiv beschäftigt. Im Interview mit Wissenschaftsredakteur  Martin J. Schulz beleuchtet der Wissenschaftler das Problem der mikroskopisch kleinen Partikel, die über das Abwasser der Waschmaschinen in die Flüsse und Meere gelangen.

Frage: Herr Professor Steinhaus, lassen Sie uns, dem Ausscheiden der deutschen Nationalelf zum Trotz.  über Fußball reden: Das Trikot, das die Spieler der deutschen Mannschaft tragen, sondert offensichtlich bei den ersten fünf Wäschen im Schnitt 68.000 Mikroplastik-Fasern ab. Die Forschungsgruppe Mikroplastik an der Universität Hamburg hat dies herausgefunden. Überrascht Sie das?

Professor Dr. Johannes Steinhaus: Nein, nicht unbedingt. Die Zahl von 68.000 ist zwar ungewöhnlich hoch, und der Hersteller täte gut daran herauszufinden, warum das so ist. Allerdings waschen wir alle sehr viele Kleidungsstücke, die aus Synthetikfasern wie zum Beispiel Polyester, Acryl, Nylon oder Elastan bestehen. Die Fasern, die sich dabei abreiben – typischerweise eher um die 2000 Fasern pro Kleidungsstück und Wäsche – gelangen ungehindert in unsere Kläranlagen und in der Folge zum Teil in den Klärschlamm und zum anderen Teil in unsere Gewässer. Der Grund ist, dass sich die Fasern aufgrund ihrer Größe schlecht aus dem Abwasser filtern lassen. Da Klärschlämme auch gerne als Dünger auf Ackerflächen * ausgetragen werden, kann man davon ausgehen, dass ein Großteil dieser Fasern in der Umwelt landet. Das Waschen von synthetischen Kleidungsstücken ist die Hauptquelle für sekundäres Mikroplastik, also entstanden durch Abrieb und Zerfall größerer Kunststoffprodukte.

Frage: Was bedeutet das für die Umwelt? Und wie könnte eine Lösung aussehen?

“Auswirkungen all dieser Mikroplastikfasern auf die verschiedenen Ökosysteme sind noch relativ unklar”

Johannes Steinhaus: Die Auswirkungen all dieser Mikroplastikfasern auf die verschiedenen Ökosysteme sind noch relativ unklar. Das Ärgerliche daran ist, dass man einfach nur alle Waschmaschinen mit einem Filtersystem ausstatten müsste, die den Eintrag der Fasern von Anfang an verhindern würden. Da die Waschmaschinenhersteller das aber nicht in vorauseilendem Gehorsam machen möchten – ein Nachrüstfilter kostet zirka 80 Euro – müssten da gesetzliche Auflagen her. Am besten EU-weit.

Frage:  Kunststoffe finden sich nicht nur in Textilien, sondern wir begegnen ihnen in unserem Alltag ständig. Täuscht der Eindruck, oder wird immer mehr Kunststoff produziert?

“Heute haben sich die Mengen bei einem linearen Trend etwa verdoppelt”

Professor Dr. Johannes Steinhaus. Foto: Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

Johannes Steinhaus:  Nein, der Eindruck täuscht leider nicht. Laut Statista lagen wir weltweit um die Jahrtausendwende bei etwa 200 Millionen Tonnen Kunststoff-Jahresproduktion.

Heute haben sich die Mengen bei einem linearen Trend etwa verdoppelt. Ein wesentlicher Faktor ist sicherlich der ungebrochene Trend, Waren in Kunststoff zu verpacken.

Frage: Vor allem unsere Supermärkte sind voll von Verpackungen aus Kunststoff. Da wir alles brav in die gelbe Tonne werfen: Wird die Masse der Verpackungen recycelt?

“Großer Teil wird leider immer noch verbrannt” 

Johannes Steinhaus: Könnte man denken. Jedoch wird ein großer Teil des Kunststoffmülls leider immer noch verbrannt. Der Kunststoffeintrag in die Umwelt ist in unseren Breiten durch das Abfallmanagement sicher niedriger als etwa in Asien oder Südamerika. Alles entsorgen wir in Europa aber leider nicht korrekt, wie sich an unserer Umwelt erkennen lässt. Außerdem vergisst man dabei gerne, dass wir Unmengen Mikroplastik über Reifenabrieb und Waschabwässer generieren. Zudem exportieren wir hierzulande große Mengen an Kunststoffmüll nach Südostasien. Das ist der Teil, der sich nur aufwändig oder gar nicht recyceln lässt. Dort wird der Müll auch eher nicht ordnungsmäßig recycelt, sondern oft auf wilden Deponien gelagert oder offen verbrannt. Und so gelangt auch der Müll aus der gelben Tonne in unsere Umwelt.

Erschreckende Mikroplastikbelastung der Schlei. Nicht behördliche Stellen, sondern Schülerinnen und Schüler untersuchten in diesem Fall im  Labor des gymnasialen Internats Louisenlund nach der beispiellosen Verseuchung des Ostsee-Meeresarmes  Wasserproben unter dem Mikroskop. Foto: Sven Meier / Stiftung Louisenlund

Frage: In Ihrer Forschung beschäftigen Sie sich unter anderem mit Mikroplastikanalytik und der Simulation und Lebensdaueranalyse von Gummi-Bauteilen. Was genau ist Gegenstand Ihrer Forschung, und was kann die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg zur Lösung des Problems beitragen?

“Schwer, die vielen Studien über die Mikroplastikbelastung der weltweit genommen Proben miteinander zu vergleichen”

Johannes Steinhaus: Meine aktuelle Forschung im Bereich der Mikroplastikanalytik bezieht sich auf die Aufbereitung von Strand-, Erd- und Sedimentproben. Es ist tatsächlich sehr schwer, die vielen Studien über die Mikroplastikbelastung der weltweit genommen Proben miteinander zu vergleichen, da die Probenaufbereitung teils unter sehr unterschiedlichen Bedingungen erfolgte und auch die sogenannte Wiederfindungsrate der Mikroplastikpartikel signifikant streut. Wir forschen unter anderem in Zusammenarbeit mit dem Alfred-Wegener-Institut/Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven daran, möglichst einfache Verfahren zu entwickeln, die möglichst überall auf der Welt umsetzbar sind

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Interview: Martin J. Schulz. Der Historiker ist  Mitarbeiter der Stabsstelle Kommunikation und Marketing an der  Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.

Oberstes Bild: Oberstes Bild: Zehn bis 30 Mikrometer kleine Kunststoffkügelchen aus PolyPolyethylen in einer Zahnpasta, Auch diese Partikel gelangen naturgemäß ins Abwasser.  Foto;;
Dantor (talk), Wikipedia, CC BY-SA 3.0, Microplastic sperules in tooth paste, about 30 µm in diameter

 

Zur Person

Johannes Steinhaus hat die Professur für Materialwissenschaften an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg inne. Zugleich ist er Geschäftsführer des Instituts für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE). Der Wissenschaftler fungiert außerdem als stellvertretender Arbeitsgruppenleiter der  Kompetenzplattform Polymere Materialien.

Johannes Steinhaus promovierte an der Tomas Bata University in Zlin, (Tschechische Republik)  Faculty of Technology, über “Charakterisierung des Härtungsverhaltens von reaktiven Harzsystemen mittels thermoanalytischer Methoden“. (Echtzeituntersuchung des Härtungsverhaltens von Duroplastsystemen für medizinische und technische Anwendungen. Neben dem Studienabschluss in Polymer Engineering verfügt er über den  akademischen Grad eines Dipl.-Ing. Werkstofftechnik (FH).

Anmerkung

* Die „bodenbezogene Verwertung“ von Klärschlämmen, sprich Aufbringen als Düngemittel auf landwirtschaftlich genutzten Flächen, ist in Deutschland nach Übergangsfristen spätestens ab dem Jahr 2029 nur noch in Ausnahmefällen zulässig. Grundlage ist die überarbeitete Klärschlammverordnung aus 2017 (1) Ausnahmen gelten Klärschlämme mit niedrigen Phosphorgehalten (weniger als 20 Gramm Phosphor je Kilogramm Klärschlamm). Allen anderen Abwasserbehandlungs- und Klärschlammverbrennungsanlagen ist ab dieser „Deadline“ die Pflicht zur Rückgewinnung der lebenswichtigen Ressource Phosphor auferlegt, was ein Aufbringen zu Düngezwecken ausschließt. Weitere Ausnahmen gelten ab 2029 für Abwasserbehandlungsanlagen mit einer Ausbaugröße von bis zu 100.000 Einwohnerwerten. Ab dem Jahr 2032 sind nur noch Klärschlämme aus „kleinen“ Anlagen mit einer Ausbaugröße von bis zu 50.000 Einwohnerwerten zulässig. Das schließt mittlere und große Kläranlagen aus.

In Deutschland fallen pro Jahr zirka 1,8 Mio. Tonnen Klärschlamm-Trockenmasse bei der Siedlungsabwasserbehandlung an. Etwa ein Viertel davon landet nach derzeitiger Praxis auf Feldern und Äckern. Neben dem unzweifelhaften Nährstoffgehalt weisen Klärschlämme kritische Schad- und Störstoffstoffanteile (beispielsweise Schwermetalle, Rückstände von Pharmaprodukten, Mikroplastik) auf und sind oft mit Krankheitserregern belastet.

(1) Verordnung zur Neuordnung der Klärschlammverwertung vom 27. September 2017, in Kraft getreten am 3. Oktober 2017

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