Chem. Somborn-Schulz, Fraunhofer UMSICHT

BWK
Landeskongress 2015 in Schwerte
23. April 2015
Mikroplastik - Übersichtsvortrag
Annette Somborn-Schulz
Fraunhofer UMSICHT
Abteilung Prozessintensivierung
Folie 1
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik
Bildquelle: Stephan Glinka / BUND
Folie 2
© Fraunhofer UMSICHT
Zahlen
300 000 000 (t/a weltweite Kunststoffproduktion)
100 000 000 (t beträgt die geschätzte Plastik-Menge in den Meeren)
6 000 000 (t/a Plastikabfälle gelangen weltweit in Meere und Ozeane)
5 000 000 (t/a Kunststoffabfälle in Deutschland)
30 000 (t/a Produktion einer durchschnittlichen Fleece-Fabrik)
(1)
(2)
13 000 (Teile Plastikmüll je km² Meer)
10 000 (Anzahl der Kläranlagen in Deutschland)
2 000 (Kunststofffasern werden pro Waschgang freigesetzt)
500 (t/a Produktionsmenge an Microbeads in D)
400 (Jahre Abbauzeit für eine Plastiktüte aus PE)
71 (Plastiktüten verbraucht der Deutsche pro Jahr, zum Vergleich: Irland 18, EU 198)
(3)
Quellen: UBA, Stern, Plastics Europe, Planet Wissen, UNEP, plastic control, Tianrun Textile, BDWE, WWF, EcoPure, Fraunhofer, BMU, NDR
Folie 3
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik – Definition und Unterscheidung
Kunststoffpartikel < 5mm
Unterscheidung in
primäres Mikroplastik: Industriell hergestellte Formkörper aus Kunststoff
sekundäres Mikroplastik: Bruchstücke aus Kunststoff
(Abweichende Einstufung der Mikrofasern)
microbeads
resin pellets
fibers
fragments
(Mikroperlen, Mikrokugeln)
(Plastik-Pellets, Kunststoffgranulat)
(Mikrofasern)
(Plastikfragmente)
Primäres Mikroplastik
Bildquellen: UMSICHT
Folie 4
© Fraunhofer UMSICHT
Sekundäres Mikroplastik
Mikroplastik – Herkunft
Haushalt
Verwehungen
+
Synthetische Kleidung
Havarien & illegale Entsorgung
Landseitiger Eintrag
Havarien & illegale Entsorgung
Bildquellen: (1, 2, 4) R. Bertling (3) MEV-Verlag
Folie 5
© Fraunhofer UMSICHT
Synthetische Kleidung (1)
Mikroplastik – Herkunft
(1)
(2)
(4)
(3)
Folie 6
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik – Herkunft
Synthetische Kleidung
(1)
Schifffahrt und Fischerei
Plastikabfälle
(4)
(3)
Folie 7
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik – Folgen für die Umwelt
Produkt
Abbaudauer
Papiertaschentuch
2 – 4 Wochen
Kerngehäuse Apfel
2 Monate
Baumwoll-T-Shirt
2 – 5 Monate
Zigarettenkippen
1 – 5 Jahre
Wollsocken
1 – 5 Jahre
Styroporbecher
50 Jahre
Plastikboje
50 Jahre
Plastiktüte
10 – 20 Jahre (bis zu 400!)
Getränkedose
200 Jahre
Plastikflasche
450 Jahre
Wegwerfwindel
450 Jahre
Angelschnur
(4)
600
Jahre
(1)
Wie lange
braucht der Müll
im Meer um
abgebaut zu
werden?
[Quelle: UBA (Hrsg.): Schwerpunkte
(2)
2013]
(3)
Folie 8
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik – Folgen für die Umwelt
(Verschmutzung der Umwelt - ästhetischer Aspekt
(„Plastikstrände“))
Eintrag von Mikroplastik in den Wasserkreislauf
Kunststoffe können Schadstoffe enthalten: Weichmacher,
Flammschutzmittel…
(1)
(2)
An Kunststoffpartikeln können im Wasser
gelöste Schadstoffe (PCB, DDT…) adsorbieren
Aufnahme von Mikroplastik über die
Nahrungskette („Mikroplastik-Kreislauf“)
Gefahr für Meeresbewohner
(Kleinstlebewesen, Muscheln, Krustentiere,
Fische, marine Säugetiere) (4)
und Seevögel
(3)
Bildquellen: Die-reale-Welt; die Welt; UMSICHT; Matthew Cole
Folie 9
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik – Folgen für die Umwelt
Abbau konventioneller
Synthetische KleidungKunststoffe ist bisher wenig untersucht
Ansatz: Alterungstests, die die Verschlechterung der Eigenschaften
(Glanz, Festigkeit etc.) untersuchen
Abbau geschieht vor allem durch UV-Degradation mit anschließender
Oxidation oder Hydrolyse (besonders bei Polyestern, -urethanen und –
amiden)
(1)
Schifffahrt und Fischerei
Bildung von Fragmenten (keine relevante
Mineralisierung)
Plastikabfälle
Aber:
Ab einer Tiefe von mehr als 50 cm ist MP vor der UV-Strahlung
geschützt
Wellenergie ist kaum ausreichend für die Zerkleinerung
(3)
Folie 10
© Fraunhofer UMSICHT
(4)
Reduzierung und Entfernung von Mikroplastik
I Verringerung des Eintrags
Selbstverpflichtung der
Industrie zum Verzicht auf
Microbeads (z. B. Zahnpasta)
„Zero Pellet Loss“-Initiative
(Plastics Europe)
Kläranlagen-Optimierung
hinsichtlich
Mikroplastikentfernung (z. B.
Tuchfilter)
Reduzierung des Plastikmülls
(z. B. EU Begrenzung
Plastiktütenverbrauch)
Substitution von Mikroplastik
und Kunststoffen
Bildquelle: UMSICHT
Folie 11
© Fraunhofer UMSICHT
II Aktive Beseitigungsverfahren
Ocean Cleanup Array (OCA):
Riesenfilteranlage für Plastikmüll (->
sek. Mikroplastik)
Rolle der Kläranlagen
Schlagzeilen vom 30./31. Oktober 2014
Folie 12
© Fraunhofer UMSICHT
Forschungschwerpunkte in Deutschland
Mikroplastik
Untersuchung von Kläranlagen (z.B. Alfred-Wegener-Institut,
Helgoland)
Untersuchung von Sedimenten sowie von Fluss- und Seewasser in
Bayern, Baden Württemberg (z.B. Universität Bayreuth)
Untersuchung von Küstengewässern (z.B. Alfred-Wegener-Institut,
Helgoland, Universität Oldenburg)
Untersuchung von Trinkwasser, Lebensmitteln und Kosmetikartikeln
(z.B. Universität Oldenburg)
Substitutionsprodukte (Fraunhofer UMSICHT)
Folie 13
© Fraunhofer UMSICHT
Aktivitäten von UMSICHT
FuE-Vorhaben: »Mikroplastik in
Kosmetikprodukten und Biowachse als
mögliche Alternative«
»Konsortialstudie Mikroplastik: Fakten,
Hintergründe, Entwicklungen«
Untersuchung der
Fragmentierungsbedingungen und -kinetik
nicht bioabbaubarer Kunststoffe
Entwicklung einer energieeffizienten
Abscheidetechnik für Mikroplastik < 1mm Nutzung von bionischen Ansätzen
Verbund-Projekt: »Entwicklung und
Erprobung einer Methode zum qualitativen
und quantitativen Nachweis von
Mikroplastik in Kläranlagen«
Folie 14
© Fraunhofer UMSICHT
FuE-Ansatz von UMSICHT
Untersucht werden soll das gesamte »Mikroplastik-System« mit der Kläranlage
als zentralem Bestandteil der Prozesskette
Haushalt
Forschung
Kanal
Kläranlage
Vorfluter
Gewässer
Erkenntnis
Einheitliche Methoden für Nachweis und Untersuchung von Mikroplastik
Verbreiterung der Datenbasis durch weitere Studien und Untersuchungen
Entwicklung
Problemlösung
Techniken und Verfahren zur Verringerung des Mikroplastikeintrags
Prozesse zur Entfernung/Rückgewinnung von Mikroplastik aus Gewässern
Optimierung der Kunststoff-Logistik und Kunststoffentsorgung
Substitute für Mikroplastik
Folie 15
© Fraunhofer UMSICHT
Initiative Mikroplastik
Gründung im Nachgang zum Thementisch „Mikroplastik und Kläranlagen“
im November 2014
http://www.initiative-mikroplastik.de
Mikroplastik
Internetplattform rund um
online seit 2/2015
Ziele: Klärung wichtiger Fragestellungen, Informierung, Publikation
Initiative ist offen für interessierte, engagierte Partner
Folie 16
© Fraunhofer UMSICHT
Zusammenfassung
Unterscheidung: primäres und sekundäres Mikroplastik
Es gibt eine Obergrenze für die Partikelgröße, jedoch keine Untergrenze
Mikroplastik gerät aus unterschiedlichen Quellen in die (aquatische)
Umwelt
Mikroplastik existiert in limnischen und marinen Systemen
Mikroplastik kann über die(1)Nahrungskette von Organismen
aufgenommen werden
(2)
Die ökotoxikologischen Folgen von Mikroplastik sind weitestgehend
unbekannt
Es gibt keine verlässlichen Zahlen zur Menge von Mikroplastik, allenfalls
Abschätzungen
Nachweis und Analytik von Mikroplastik sind schwierig
Es gibt keine Standard-Methode
zur Untersuchung von Mikroplastik
(4)
(3)
Folie 17
© Fraunhofer UMSICHT
Mikroplastik – Stand der Forschung
Es gibt Untersuchungen von Gewässern (+) und Kläranlagen (-) auf
Mikroplastik.
Es gibt (noch) keine verlässliche Methode, Mikroplastik aus marinen und
limnischen Systemen wieder zu entfernen!
Mikroplastikeinträge könnten durch gesetzliche und technische Maßnahmen
reduziert werden
(1)
(2)
Die Anzahl an Untersuchungen, Studien und FuE-Aktivitäten ist noch gering.
Es gibt Alternativen für industriell hergestelltes Mikroplastik.
Rückhalt von Mikroplastik in Kläranlagen?
(4)
(3)
Folie 18
© Fraunhofer UMSICHT