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Plastik in der UmweltForscher entwickeln System zur Filterung von Mikroplastik

Lichtmikroskopische Aufnahme eines prototypischen Silizium-Filters nach der Laser-Mikrobearbeitung mit Porengrößen im Bereich von 50 µm Durchmesser
Lichtmikroskopische Aufnahme eines prototypischen Silizium-Filters nach der Laser-Mikrobearbeitung mit Porengrößen im Bereich von 50 µm Durchmesser. (Bildquelle: © Fraunhofer CSP)

Mikroplastikpartikel im Wasser belasten zunehmend die Umwelt. Forscher arbeiten nun an einem Filtersystem, mit dem sich die Belastung von Gewässern schneller und einfacher messen und mithilfe der resultierenden Daten dann auch verringern lässt.

03.08.2018 – Sie sind in Verpackungen, Kosmetik, Zahnpasta oder Babywindeln – Mikroplastikpartikel. Unsichtbar für das menschliche Auge gelangen sie in großen Mengen in unsere Wasserkreisläufe. Forscher des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP suchen daher nun gemeinsam mit Partnern nach einem optimierten Filtersystem, um Mikroplastikpartikel im Wasser möglichst nachhaltig zu reduzieren. Das Forschungsprojekt unter Federführung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) will eine Datenbasis schaffen, um die Belastung von Gewässern analysieren und anschließend verringern zu können.

Mikroplastikpartikel im Ökosystem zunehmend problematisch

Der Eintrag von Mikroplastikpartikeln in unser Ökosystem werde zunehmend problematischer, so die Wissenschaftler. Doch wie genau gelangen die Plastikteilchen mit einer Größe von weniger als einem Millimeter in unsere Gewässer und Abwässer? Und wie kann es dort untersucht und nachgewiesen werden?

Zunächst einmal fehle momentan eine verlässliche, wissenschaftliche Datenbasis über die Quellen, das Vorkommen sowie die Auswirkungen von Mikroplastikpartikeln auf die Umwelt, stellten die Forscher fest und starteten das Forschungsprojekt RUSEKU: In dessen Rahmen wollen sie bis zum Jahr 2021 ein Untersuchungsverfahren entwickeln, mit dem sich der Partikeleintrag in Gewässer einheitlich und schneller messen lässt. Damit soll sich auch feststellen lassen, an welchen Orten eine besonders hohe Belastung von Gewässern durch Mikroplastik vorliegt. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP entwickelt dafür gemeinsam mit der SmartMembranes GmbH ein spezielles Filtersystem als wichtigen Baustein für ein einheitliches und unkompliziertes Verfahren zur Entnahme von Proben. Eine sogenannte Kaskaden-Filtrationsanlage soll spezielle Siliziumfilter mit definierten Lochdichten und -größen einsetzen, in denen die Plastikpartikel hängen bleiben.

Mikroplastikteilchen sichtbar machen

„Wesentlich für tragfähige Aussagen über die Mengen von Mikroplastik im Grund-, Trink- sowie Schmutzwasser oder in Oberflächengewässern ist die Methodik für die Probenentnahme. Geplant ist eine Art Probenentnahme-Set, das dazu einen entscheidenden Beitrag leisten soll“, erläutert Christian Hagendorf, der auf Seiten des Fraunhofer CSP für das Forschungsprojekt verantwortlich ist. „Mithilfe von Laser- und chemischen Ätzprozessen werden wir auf dem Siliziumträger passende Lochgrößen schaffen, in denen die Partikel zurückgehalten werden“, erklärt er die Vorgehensweise. „Bei der späteren Analyse im Labor machen wir uns die chemische Zusammensetzung von Silizium zunutze, das in einem breiten Wellenlängenbereich des Infrarotlichtes im Transmissionsverfahren durchsichtig ist und darauf liegende Mikroplastikteilchen für die spektroskopische Messtechnik sichtbar macht.“

Zielsetzung: Mikroplastik im Wasserkreislauf verringern

Eine weitere wichtige Kenngröße für die Qualität der Filter sei die mechanische Festigkeit, erläutern die Forscher weiter: Lastzustände, die durch Wasserströmungen während der Probenentnahme verursacht werden, dürften nicht zum Bruch der Filter führen. Außerdem müssten die Filter eine smarte, optimierte Lochgeometrie und Oberflächenbeschaffenheit besitzen. Ziel sei es, einen vorgeschriebenen Arbeitsablauf von den Probenahmen über die Aufreinigung bis zur Analyse der Mikroplastikpartikel zu definieren. Das daraus resultierende Verfahren sollte dann eine Grundlage für Strategien und Regelungen bieten, um Mikroplastik im Wasserkreislauf zu verringern. na / Fraunhofer CSP


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