Chem. Somborn-Schulz, Fraunhofer UMSICHT
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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