Auf- und abtauchendes Hydrogel entwickelt Reinigungsgel soll Meeresboden von Mikroplastik befreien

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Plastik in der Umwelt verbleibt dort Jahre und Jahrzehnte, wenn es im Meer versinkt sogar noch länger. Einen neuen Ansatz gegen Mikroplastik vom Meeresboden haben Forscher aus Hannover entwickelt. Sie wollen die Kunststoffpartikel mit einem Hydrogel aufsammeln und zur Zersetzung an die Oberfläche bringen.

(dpa) Sie sind winzig – und sie sind überall: Kleinste Teilchen aus Plastik verschmutzen Meere, Gebirge und Flüsse, sind sogar in menschlichen Organen und im Gehirn nachweisbar und können im Körper Entzündungen auslösen. Mikroplastik ist eines der großen Probleme unserer Zeit. Und die winzigen Partikel sind, einmal in die Umwelt gelangt, kaum wieder dort herauszuholen. Selbst wenn der „Nachschub“ an freigesetztem Plastikmüll komplett unterbunden würde, blieben die bestehenden Kunststoffreste noch Jahrzehnte bis Jahrhunderte stabil.

Forschern aus Hannover ist nun ein Durchbruch beim Abbau der schädlichen Kunststoffpartikel gelungen. Sie haben ein neues Material entwickelt, das Mikroplastik im Wasser aufnehmen und zersetzen kann: ein so genanntes Hydrogel.

Wie funktioniert das Reinigungsgel für Mikroplastik?

Das Hydrogel besteht aus einem thermoresponsiven Polymer, porösen Organosilikat-Nanopartikeln und einem Photokatalysator. Bei niedrigen Temperaturen in der Tiefe des Meeres quillt das Polymer und saugt Mikroplastik sowie Glukose an. Diese ist in geringen Konzentrationen im Wasser enthalten und dient als eine Art Treibstoff. Eingebettete Katalysatoren aus einem Enzym und Platin-Nanopartikeln wandeln Glukose zu Wasserstoffperoxid und dann zu Sauerstoff um, der in den Poren der Silikat-Partikel gespeichert wird. Das erzeugt Auftrieb: Wird genug Gas gebildet, steigt das Gel mit dem Mikroplastik an die Oberfläche – „Wie ein Heißluftballon unter Wasser“, erklärt Dennis Kollofrath, Chemiker im Team um Chemieprofessor Sebastian Polarz am Institut für Anorganische Chemie der Leibniz Universität Hannover und Erstautor der neuen Studie.

An der Oberfläche produziert der Photokatalysator reaktive Sauerstoffmoleküle, die das angesammelte Mikroplastik zersetzen – nur das Gel selbst bleibt von den Reaktionen unversehrt. Je nach Katalysator könnten den Forschern zufolge künftig unterschiedliche Kunststoffe zersetzt werden.

Mit der katalytischen Zersetzung ist der Prozess aber noch nicht beendet. Durch das Sonnenlicht erwärmt sich das Hydrogel, schrumpft und gibt die gespeicherten Gasblasen frei – der Auftrieb verschwindet, das Gel sinkt ab und der Zyklus beginnt erneut. „Dieses Konzept gibt es so noch nicht“, sagt Kollofrath. „Wir waren beeindruckt, wie reibungslos es im Labor funktioniert hat.“

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Tests unter Realbedingungen erforderlich

Die einzelnen verwendeten Stoffe seien ungiftig, untersucht werden müsse aber die „Bio-Kompatibilität“ des Gels, betont der Chemiker. Man wolle prüfen, ob eine Gefahr für Tiere und Pflanzen besteht - wenn etwa ein Fisch das Hydrogel verschluckt.

Grundsätzlich gilt: Ein Gramm Gel kann pro Zyklus 53 Milligramm Mikroplastik zersetzen, wie Kollofrath erklärt. Um in der Umwelt Wirkung zu erzielen, müsste das Gel seiner Einschätzung nach im „Kilogramm- oder Tonnen-Maßstab“ eingesetzt werden.

Das Verfahren rund um das Hydrogel der Chemiker aus Hannover soll zunächst unter möglichst realen Bedingungen getestet werden, um zum Beispiel zu untersuchen, inwiefern das Gel mit Sedimenten wechselwirkt. Wie es mit dem Projekt weitergeht, sei laut Kollofrath zwar noch offen – klar sei aber, dass die Forschenden daran weiterarbeiten werden.

Originalpublikation: Kollofrath, D., Kuhlmann, F., Requardt, S. et al. A self-regulating shuttle for autonomous seek and destroy of microplastics from wastewater, Nat Commun 16, 6707 (2025); DOI: 10.1038/s41467-025-61899-4

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