Wie man Mikroplastik aus dem Meer entfernt

Studien zeigen, dass Mikrokunststoffe verheerende Auswirkungen auf die Meeresumwelt haben. In einem dänischen Forschungsprojekt haben Membranbioreaktoren von AlfaLaval bewiesen, dass sie eine wirksame Technologie zur Entfernung dieser unsichtbaren Bedrohung aus Abwasser darstellen.

DATUM 2020-09-16 AUTOR Richard Orange

 

Derzeit könnten ganze 50 Billionen (50.000.000.000.000) Mikroplastikpartikel in den Weltmeeren schwimmen. Diese Kunststoffteilchen von Verbraucherprodukten und Industrie, jedes mit einem kleineren Durchmesser als fünf Millimeter, wurden in 16 von 17 Meersalzmarken, vier von fünf Trinkwasserproben und 80 Prozent der britischen Muscheln gefunden.

„Das Problem mit Mikroplastik ist, dass es nicht in der Umwelt verschwindet“, so Claudia Sick, Biologin und Projektmanagerin bei der dänischen NGO Plastic Change. „Plastik braucht extrem lange, um vollständig abgebaut zu werden – viele hundert Jahre oder mehr –, und während dieser langen Zeit stellen die unterschiedlich großen Partikel eine Gefahr für viele verschiedene Organismen dar.“

Klein, aber gemein

Die meisten von uns treffen nur selten auf die größeren Teile der Verschmutzung durch Plastik, die die sichtbarsten Komponenten der Meeresmüllkippen sind, wie den Great Pacific Garbage Patch, einen Strudel von konzentriertem Plastik, der 1985 entdeckt wurde und der größer ist als Texas. Doch wir alle schlucken regelmäßig Mikroplastikteilchen. Und auch wenn die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit unbekannt sind, gibt es immer mehr Anhaltspunkte dafür, dass sie für Tiere gefährlich sind, insbesondere in den Meeren.

„Diese kleinen Partikel blockieren oder reduzieren physisch die Funktion lebenswichtiger Organe.
Mikroplastikteilchen in einer Muschel können an ihren Organen für die Nahrungsfilterung anhaften und bei Fischen an den Kiemen oder in ihren Verdauungssystemen“, sagt Sick. Dadurch können die Organismen unter Umständen keine Nahrung mehr aufnehmen oder verdauen, unter Stress geraten oder sogar nicht mehr richtig atmen.

Laut Emmanuel Joncquez, einem Spezialisten für Membranbioreaktoren bei Alfa Laval, wird dieses globale Problem gerade erst erforscht, auch wenn es zunehmend wahrgenommen wird. Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen hat dieses Jahr sein „Clean Seas Project“ gestartet, das die Länder dazu aufrufen soll, Maßnahmen wie das Verbot der Verwendung von Mikroplastik in Kosmetik zu ergreifen.

„Es könnte noch schlimmer sein, als wir glauben, da Mikroplastik sehr schwer zu finden und zu messen
ist“, sagt Joncquez. Nur wenige Meeresschleppnetze haben versucht, Partikel unter 0,3 mm Durchmesser
aufzunehmen, und zwischen diesem Durchmesser und 0,005 mm gibt es noch immer keine wissenschaftlich anerkannte Quantifizierungsmethode. „Wenn man bis auf diese Größe filtert, haben die herkömmlichen Analysesysteme Schwierigkeiten, festzustellen, ob es sich um Kunststoff oder ein anderes Material handelt“, so Joncquez.

Woher kommt Mikroplastik?

Mikrokunststoffe werden unterschieden in „Primärmaterialien“ – Mikroplastik, das zum Beispiel für Peeling in kosmetischen Pflegeprodukten oder beim Luftabstrahlen von Lack und Rost verwendetet wird – und „Sekundärmaterialien“. Letztere sind Fragmente, die durch die Zersetzung größerer Kunststoffteile entstehen, wie Fasern von Textilien, Autoreifen und Verpackungsmaterial.

7 main sources of nature beating microplastics

Preisgekröntes Pilotprojekt

Alfa Laval hat mit Plastic Change, der Universität Aarhus, der Universität Roskilde und EnviDan zusammengearbeitet, um die Mengen an Mikroplastik zu messen, die aus der Abwasserkläranlage in Bjergmarken in den dänischen Roskilde Fjord gelangen. Alfa Laval finanzierte, installierte, verwaltete und betrieb die Pilotanlage eines Membranreaktors (MBR). Der MBR kann bis zu 0,2 μm (Mikrometer) filtern – ein Tausendstel des Durchmessers der Netze oder Filter, die in Standard-Plastikschleppnetzen eingesetzt werden. Die Anlage half der Forschung durch die 50-fache Konzentration gelöster Feststoffe im zurückgehaltenen Wasser, damit sie untersucht werden konnten.

„Die Konzentration von Kunststoffen im dänischen Abwasser ist heute glücklicherweise nicht so hoch, dass man einfach eine geringe Wassermenge entnehmen kann, um eine angemessene und repräsentative Probe zu erhalten. Daher muss man eine große Menge an Wasser filtern“, erklärt Sick. „Und hier war der MBR von Alfa Laval eine große Hilfe, da er aus einer großen Menge Abwasser ein Konzentrat des Plastiks schaffen konnte.“ 

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Membrantechnologie zum 'Auffangen' von Mikroplastik

"Am interessantesten fand ich bisher, dass etwa ein bis fünf Prozent des Mikroplastiks, das durch die Kläranlage läuft, im behandelten Abwasser auftauchen und dass 80 Prozent sich im Schlamm finden."

Über 50 Prozent des dänischen Schlamms werden als Dünger in der Landwirtschaft genutzt. So gelangt das Plastik im Schlamm bei der Anlage, der viele Fragmente von schwarzem Gummi enthielt, vermutlich von Reifen, wieder auf Ackerland. Dort könnte es, so befürchtet Sick, das Verhalten und die Gesundheit wichtiger Bodenorganismen verändern, bevor es dann möglicherweise in Flüsse, Fjords oder ins Meer geschwemmt wird.

Für Alfa Laval stützt die Studie vorangegangene Untersuchungen, die zeigen, dass der MBR-Prozess eine effiziente Möglichkeit zum Entfernen von Mikroplastik ist. Bislang wurden in Abwasser, das von der Pilotanlage geklärt wurde, noch keine Mikroplastikpartikel gefunden, die Analyse bezog dabei einen Durchmesser von mindestens 50 μm mit ein. „Das bestätigt, dass MBR mehr Mikroplastik zurückhält als herkömmliche Technologien“, sagt Joncquez.

Die Membranbioreaktor-Technologiembrane ist auch heute noch kosten- und energieintensiver als
Sedimentierungstanks. Dies beschränkt ihren Einsatz auf Orte mit geringem Platzangebot, spezifischen Anforderungen an das Ergebnis oder hohen Grundstückspreisen. Laut Joncquez beginnen skandinavische Gemeinden, über MBR als Lösung für das Mikroplastik-Problem nachzudenken. 

Kommende Regelungen

“Die Menschen wissen, dass eine Vorschrift über Plastik auf sie zukommen könnte, und sie suchen nach Lösungen.“ Doch Joncquez meint, die Wissenschaftler werden ein paar Jahre brauchen, um eine effektive,
standardisierte Methode zum Messen der Menge von Mikroplastik in Wasser zu entwickeln.

Die Behörden sind jedoch auf der Seite der Versorgung bereits aktiv: Großbritannien und Schweden versprechen ein Verbot des Verkaufs von Kosmetik mit Mikroperlen ab 2018 und folgen damit ähnlichen Schritten in den USA, Kanada und den Niederlanden.

Doch Joncquez glaubt, dass es noch ein weiter Weg ist. „Es ist wirklich wichtig, zu vermeiden, dass noch mehr Plastik ins Meer gelangt, und das sollte wirklich geschehen“, sagt er. „Doch wie bei den Vorschriften zum Klimawandel könnte auch dies 50 Jahre dauern.“ Bis dahin wird es sehr viel mehr aufzuräumen geben, wenn man bedenkt, dass die Menschen jedes Jahr zwischen vier und 14 Millionen Tonnen Plastik ins Meer gelangen lassen. Doch dank einer Resolution der Vereinten Nationen vom Dezember 2017, die alle Mitglieder dazu auffordert, „solchen Strategien höchste Priorität einzuräumen, die vermeiden, dass Schifffahrtsabfall und Mikroplastik in die Meeresumwelt gelangen“, beginnt sich das Blatt zu wenden.

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„Das bestätigt, dass MBR mehr Mikroplastik zurückhält als herkömmliche Technologien“

EMMANUEL JONCQUEZ Spezialist für Membranbioreaktorprozesse bei Alfa Laval.

WUSSTEN SIE SCHON, DASS

...eine dänische Studie, die im Roskilde-Fjord durchgeführt wurde, im Durchschnitt ein Plastikteilchen in jeder Muschel und ein bis vier Teilchen in jedem Fisch fand?

... in Bermuda wurde eine Schildkröte mit mehr als 2.000 Stücken Mikroplastik in ihrem Inneren gefunden - und sie starb. Eine Studie der Universität von Queensland schätzt, dass mehr als die Hälfte der Meeresschildkröten der Welt Plastik verschluckt haben.

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Die Auszeichnung wird jährlich von der Energy Globe Foundation an Umweltprojekte auf der ganzen Welt verliehen.

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