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Filtersystem für Mikroplastik

Erst analysieren, dann agieren

| Autor / Redakteur: Michael Kraft* / Christian Lüttmann

Das so genannte Makropor, makroporöses Silizium, hält Mikroplastikpartikel zurück.
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Das so genannte Makropor, makroporöses Silizium, hält Mikroplastikpartikel zurück. (Bild: Smartmembranes)

Das Problem ist bekannt: Mikroplastik in Gewässern. Doch das tatsächliche Ausmaß und welche Gegenmaßnahmen den größten Erfolg bringen, ist schwer einzuschätzen. Um zunächst eine solide Datenbasis zu schaffen, haben Forscher des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik ein neues Filtersystem entwickelt. Dies soll die schnelle und einfache Probennahme und -analyse ermöglichen.

Halle – Der Eintrag von Mikroplastikpartikeln – also Plastikteilchen mit einer Größe von weniger als einem Millimeter – in unser Ökosystem wird zunehmend problematischer. Doch wie gelangt Mikroplastik in Gewässer und Abwässer? Und wie kann es dort untersucht und nachgewiesen werden? Momentan fehlt eine verlässliche, wissenschaftliche Datenbasis über die Quellen, das Vorkommen sowie die Auswirkungen von Mikroplastikpartikeln auf die Umwelt.

Um diese fehlende Datenbasis aufzubauen, entwickelt das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP nun gemeinsam mit dem Unternehmen Smartmembranes ein spezielles Filtersystem als wichtigen Baustein für ein einheitliches und unkompliziertes Verfahren zur Entnahme von Proben. Die Kaskaden-Filtrationsanlage soll spezielle Siliziumfilter mit definierten Lochdichten und -größen einsetzen, in denen die Plastikpartikel hängen bleiben.

Probenentnahme als Schlüsselschritt

„Wesentlich für tragfähige Aussagen über die Mengen von Mikroplastik im Grund-, Trink- sowie Schmutzwasser oder in Oberflächengewässern ist die Methodik für die Probenentnahme. Geplant ist eine Art Probenentnahme-Set, das dazu einen entscheidenden Beitrag leisten soll“, sagt Dr. Christian Hagendorf, der auf Seiten des Fraunhofer CSP für das Forschungsprojekt verantwortlich ist.

„Mithilfe von Laser- und chemischen Ätzprozessen werden wir auf dem Siliziumträger passende Lochgrößen schaffen, in denen die Partikel zurückgehalten werden. Bei der späteren Analyse im Labor machen wir uns die chemische Zusammensetzung von Silizium zunutze, das in einem breiten Wellenlängenbereich des Infrarotlichtes im Transmissionsverfahren durchsichtig ist und darauf liegende Mikroplastikteilchen für die spektroskopische Messtechnik sichtbar macht“, sagt Hagendorf weiter.

Optimierte Materialeigenschaften

Eine weitere wichtige Kenngröße für die Qualität der Filter ist die mechanische Festigkeit. Denn Lastzustände, die durch Wasserströmungen während der Probenentnahme verursacht werden, dürfen nicht zum Bruch der Filter führen. Außerdem müssen die Filter eine optimierte Lochgeometrie und Oberflächenbeschaffenheit besitzen. Ein weiteres Arbeitsziel ist es, zusammen mit den Partnern einen vorgeschriebenen Arbeitsablauf von der Probenahme über die Aufreinigung bis zur Analyse der Mikroplastikpartikel zu definieren. Durch „Smart Sampling“ wird der Nachweis von Mikroplastik von der Probenahme bis zur Schnellanalytik perfekt abgestimmt.

LP-Dossier Mikroplastik In unserem Dossier „Mikroplastik“ haben wir für Sie weitere Forschungsvorhaben und -erkenntnisse zum Thema Mikroplastik zusammengefasst.

Das damit ermöglichte Verfahren zur effizienten und zuverlässigen Mikroplastik-Probenentnahme bietet eine Grundlage für Strategien und Regelungen, die helfen, Mikroplastik im Wasserkreislauf zu verringern. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und findet im Rahmen des Forschungsschwerpunktes „Plastik in der Umwelt“ statt. Beteiligt sind neben dem Fraunhofer CSP sechs weitere wissenschaftliche Einrichtungen sowie drei mittelständische Unternehmen.

* M. Kraft, Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, 06120 Halle

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