Mikroplastik

Mikroplastik (MP) und seine Risiken für Ökosysteme und letztendlich für unsere Gesundheit bewegen Menschen. Bisher beschränkte sich die Forschung hauptsächlich auf die Entwicklung geeigneter Überwachungsmethoden, die quantitative Bewertung der Umweltverschmutzung, die Identifizierung relevanter Pfade und erste Ansätze zur Minimierung des Eintritts sowie auf die Durchführung von Studien. Allen diesen Ansätzen fehlte jedoch ein grundlegendes Verständnis der physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse, denen MP in der Umwelt ausgesetzt ist.

Mikroplastikpartikel, definiert als Kunststoffpartikel < 5 mm, werden zunehmen als Belastung der Umwelt gesehen. Derzeit fokussiert die Forschung auf eine eher deskriptive Erfassung dieser Belastung. Die Dynamiken, wie Eintragswege und deren mögliche Beeinflussung, werden kaum untersucht.

In den folgenden Projekten ist der Lehrstuhl Bioprozesstechnik aktuell involviert:

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Sonderforschungsbereich (SFB )1357 - Mikroplastik: Teilprojekt A05: Einfluss von Mikroplastik auf zellulärer Ebene
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In diesem Teilprojekt wird der Effekt der Aufnahme von MP-Partikeln auf zellulärer Ebene analysiert. Neben der Aufnahme stehen auch die biologische Wirkung und die mögliche Freisetzung der Partikel auf der Tagesordnung. Der Fokus dieses Projekts liegt auf Partikeln zwischen 0,5 und 5 µm. Verschiedene Kunststofftypen werden getestet und mit organischen Cellulosepartikeln und anorganischen Tonpartikeln verglichen. Die immortalisierte Mauszelllinie dient im ersten Schritt als Modellsystem. Darüber hinaus sollten Primärzellen aus aquatischen und terrestrischen Modellorganismen isoliert und getestet werden.

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Sonderforschungsbereich (SFB )1357 - Mikroplastik: Teilprojekt C05: Eintrittspfad von Mikroplastik durch technische Anlagen
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Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung eines wichtigen Eintrittspfades für Kunststoffe aus technischen Anlagen in die Umwelt als Mikroplastik. Gleichzeitig wird ein neuer Ansatz zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit von Standardkunststoffen durch Vermeidung oder Reduzierung von MP untersucht. Zu diesem Zweck werden die Oberflächeneigenschaften von Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Nylon, Poly(ethylenterephthalat), Polyisopren und Poly(vinylchlorid) durch Beschleuniger (in situ) zur Biofilmbildung modifiziert und stellen dadurch den Kunststoff unter Prozessbedingungen für den biologischer Abbau zur Verfügung. Nach diesem Konzept könnten auch Gebrauchskunststoffe im Hinblick auf die Bildung von MP-Partikeln umweltverträglich werden. Damit geht das Projekt über die deskriptiven Untersuchungen zu MP in technischen Anlagen und der Umwelt hinaus.

Forschungspartner:
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• Universität Bayreuth
• LMU München
• TU Berlin
• Leibniz Universität Hannover
• Leibniz Institut für Polymerforschung Dresden
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Förderung:

gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

​Sonderforschungsbereich SFB 1375

MiKoBo - Mikrokunststoffe in Komposten und Gärprodukten aus Bioabfallverwertungsanlagen und deren Eintrag in Böden erfassen, bewerten, vermeiden

MiKoBo betrachtet das vergleichsweise wenig erforschte Umweltsystem Boden. Ein bekannter Eintragsvektor für Mikrokunststoffe (MKS) in Böden war in der Vergangenheit Klärschlamm, der heutzutage in Deutschland aber kaum noch ausgebracht wird. Bislang kaum erfasst ist dagegen die mögliche Belastung der Böden durch MKS in organischen Düngern. In Deutschland werden Bioabfälle getrennt gesammelt und stofflich bzw. stofflich-energetisch verwertet. Die Komposte und Gärreste aus den Bioabfallverwertungsanlagen sind wertvolle organische Dünger. Gleichzeitig finden sich im Bioabfall immer auch Kunststoffverunreinigungen, vor allem Plastiktüten. In MiKoBo, soll abgeschätzt werden, inwieweit organische Dünger aus Bioabfallverwertungsanlagen zur MKS-Belastung von Böden beitragen. Hier ist eine sehr sorgfältige Abwägung notwendig, da der potentielle Nutzen des Düngers deutlich höher als ein möglicher Schaden durch die MKS-Belastung sein kann. Hierzu wird zunächst die gesamte Prozesskette vom Bioabfall über die technische Anlage bis zur Kompostnachbehandlung in Anhängigkeit von verfahrenstechnischen und mikrobiologischen Parametern erfasst. Besondere Aufmerksamkeit wird biologisch abbaubaren Kunststoffen gewidmet, die eventuell eine Teillösung für die Problematik darstellen. Die Ergebnisse der technischen Anlagen werden in Satellitenanlagen mit standardisierten MKS verifiziert und sollen in Handlungsempfehlungen für Politik und Gesetzgebung einfließen.

Forschungspartner:

• ​Lehrstuhl für Tierökologie I, Prof. Laforsch, Universität Bayreuth
• Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA), Prof. Kranert, Universität Stuttgart
• Institut für Kunststofftechnik (IKT), Prof. Bonten, Universität Stuttgart 
• Institut für Bodenmaterialien und biomolekulare Systeme (IBBS), Prof. Weiss, Universität Stuttgart 
• Institut für Bodenkunde und Standortslehre (IBS), Prof. Kandeler, Universität Hohenheim
• Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT), AG Dr. Forberger, Karlsruhe

Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg (BWPLUS Baden-Württemberg Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung), Projektträger Karlsruhe PTKA-BWP

BabbA - Biologisch abbaubare Beutel in der Bioabfallverwertung: Potential zur Verdrängung konventioneller Plastikbeutel, Abbau in der Anlage, Umweltrelevanz

In diesem Projekt soll der Einsatz von bioabbaubaren Kunststoffen untersucht werden. Die Abfall- und Entsorgungswirtschaft in Deutschland steht beim Thema Bioabfall vor einer großen Herausforderung: Einerseits soll ein möglichst reiner, also mit wenig Fremdstoffen (z.B. Plastik) verunreinigter Bioabfall gesammelt werden, andererseits soll sie die Menge des insgesamt gesammelten Bioabfalls steigern, da weiterhin zu viele Bioabfälle über den Restmüll entsorgt werden. Der Einsatz von kompostierbaren Kunststoffen könnte ein möglicher Lösungsansatz sein. In diesem Projekt wird der Lehrstuhl Bioprozesstechnik das Abbauverhalten der kompostierbaren Beutel in Praxis- und Laborversuchen untersuchen. Des Weiteren wird die Einstellung der Bevölkerung zu den Sammelmedien zu Beginn, sowie während und am Ende des Projektes erfragt, um das in den Praxisstudien tatsächlich beobachtete Sammelverhalten mit der subjektiven Wahrnehmung der involvierten Haushalte abzugleichen.

Link zur Hompage des BabbA-Projektes: www.projekt-babba.de

Forschungspartner:

• Lehrstuhl für Tierökologie I, Prof. Laforsch, Universität Bayreuth
• Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT), AG Dr. Forberger, Karlsruhe
• Institut für Bodenkunde und Standortslehre (IBS), Prof. Kandeler, Universität Hohenheim
• BEM Umweltservice GmbH, Ludwigsburg

Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg (BWPLUS Baden-Württemberg Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung), Projektträger Karlsruhe PTKA-BWP