Folie 1© Fraunhofer UMSICHT

BWKLandeskongress 2015 in Schwerte23. April 2015

Mikroplastik - Übersichtsvortrag

Annette Somborn-SchulzFraunhofer UMSICHTAbteilung Prozessintensivierung

Folie 2© Fraunhofer UMSICHT

Mikroplastik

Bildquelle: Stephan Glinka / BUND

Folie 3© Fraunhofer UMSICHT

Zahlen

Quellen: UBA, Stern, Plastics Europe, Planet Wissen, UNEP, plastic control, Tianrun Textile, BDWE, WWF, EcoPure, Fraunhofer, BMU, NDR

(2)(1)

(3)

� 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)

� 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)

Folie 4© Fraunhofer UMSICHT

� Kunststoffpartikel < 5mm

� Unterscheidung in

� primäres Mikroplastik: Industriell hergestellte Formkörper aus Kunststoff

� sekundäres Mikroplastik: Bruchstücke aus Kunststoff

� (Abweichende Einstufung der Mikrofasern)

Mikroplastik – Definition und Unterscheidung

Bildquellen: UMSICHT

microbeads(Mikroperlen, Mikrokugeln)

fragments(Plastikfragmente)

fibers(Mikrofasern)

resin pellets(Plastik-Pellets, Kunststoffgranulat)

Primäres Mikroplastik

Sekundäres Mikroplastik

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Mikroplastik – Herkunft

Bildquellen: (1, 2, 4) R. Bertling (3) MEV-Verlag

Havarien & illegale Entsorgung

Haushalt Verwehungen

Landseitiger Eintrag

+

Synthetische Kleidung (1)

Synthetische Kleidung

Havarien & illegale Entsorgung

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Mikroplastik – Herkunft

(2)(1)

(3)

(4)

Folie 7© Fraunhofer UMSICHT

Mikroplastik – Herkunft

(1)

Plastikabfälle

(3)

Synthetische Kleidung

Schifffahrt und Fischerei

(4)

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Mikroplastik – Folgen für die Umwelt

(2)(1)

(3)

(4)

Wie lange braucht der Müll im Meer um abgebaut zu werden?[Quelle: UBA (Hrsg.): Schwerpunkte 2013]

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 600 Jahre

Folie 9© Fraunhofer UMSICHT

Mikroplastik – Folgen für die Umwelt

Bildquellen: Die-reale-Welt; die Welt; UMSICHT; Matthew Cole

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� 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) und Seevögel

� (Verschmutzung der Umwelt - ästhetischer Aspekt („Plastikstrände“))

� Eintrag von Mikroplastik in den Wasserkreislauf

� Kunststoffe können Schadstoffe enthalten: Weichmacher, Flammschutzmittel…

Folie 10© Fraunhofer UMSICHT

Mikroplastik – Folgen für die Umwelt

(1)

Plastikabfälle

(3)

Synthetische Kleidung

Schifffahrt und Fischerei

(4)

� Abbau konventioneller Kunststoffe 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)

� Bildung von Fragmenten (keine relevante Mineralisierung)

� Aber:

� Ab einer Tiefe von mehr als 50 cm ist MP vor der UV-Strahlung geschützt

� Wellenergie ist kaum ausreichend für die Zerkleinerung

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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

II Aktive Beseitigungsverfahren

� Ocean Cleanup Array (OCA): Riesenfilteranlage für Plastikmüll (-> sek. Mikroplastik)

Bildquelle: UMSICHT

Folie 12© Fraunhofer UMSICHT

Schlagzeilen vom 30./31. Oktober 2014

Rolle der Kläranlagen

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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)

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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«

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FuE-Ansatz von UMSICHT

Untersucht werden soll das gesamte »Mikroplastik-System« mit der Kläranlage als zentralem Bestandteil der Prozesskette

Forschung � 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

Haushalt Kanal Kläranlage Vorfluter Gewässer

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Initiative Mikroplastik� Gründung im Nachgang zum Thementisch „Mikroplastik und Kläranlagen“

im November 2014

� http://www.initiative-mikroplastik.de �Internetplattform rund um Mikroplastik

� online seit 2/2015

� Ziele: Klärung wichtiger Fragestellungen, Informierung, Publikation

� Initiative ist offen für interessierte, engagierte Partner

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Zusammenfassung

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(4)

� 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 Nahrungskette von Organismen aufgenommen werden

� 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

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Mikroplastik – Stand der Forschung

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(4)

� 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

� Die Anzahl an Untersuchungen, Studien und FuE-Aktivitäten ist noch gering.

� Es gibt Alternativen für industriell hergestelltes Mikroplastik.

� Rückhalt von Mikroplastik in Kläranlagen?