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Analytik von Umweltproben Mikroplastikanalyse in der Schall-Falle

Autor / Redakteur: Dr. Florian Aigner* / Christian Lüttmann

Mikroplastik ist längst auf der ganzen Welt in den Ozeanen nachweisbar. Um die Analytik dieser Fremdstoffe zu erleichtern, hat ein Forscherteam aus Wien eine neue Methode entwickelt, mit der man auf den Filtrationsschritt bei der Probenvorbereitung verzichten kann. Sie fangen die Teilchen stattdessen mit Schall ein.

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Eine Raman-Sonde als Teil des neuen Messsystems, das Mikroplastik mithilfe von Ultraschall in der Probe aufkonzentriert.
Eine Raman-Sonde als Teil des neuen Messsystems, das Mikroplastik mithilfe von Ultraschall in der Probe aufkonzentriert.
(Bild: usePAT)

Wien/Österreich – Mikroplastik ist ein weltweites Umweltproblem: Wenn Plastikmüll deponiert wird, findet ein Teil davon seinen Weg ins Meer. Das Plastik zerbricht und wird im Lauf der Zeit in winzige Partikel umgewandelt. Diese gelangen in die Nahrungskette und können für viele Tiere zum Gesundheitsproblem werden. Häufig besteht das Mikroplastik in den Weltmeeren aus den üblichen Kunststoffen, mit denen Menschen im Alltag zu tun haben, z.B. Polypropylen, Polyethylen, PET oder Polystyrol (Styropor). Die Partikelgrößen können sehr unterschiedlich sein: Als „Mikroplastik“ gilt alles unterhalb einer Größe von fünf Millimetern, aber auch Partikel im Mikrometerbereich lassen sich im Meerwasser finden.

Wie viel Mikroplastik von welchen Kunststoffsorten eine Umweltprobe enthält, ist schwierig zu messen. „Die übliche Methode, Mikroplastik nachzuweisen, war bisher filtern und scannen“, sagt Dr. Christoph Gasser von Use-Pat, einem Spin-Off der Technischen Universität Wien. „Man filtert eine große Wassermenge und analysiert das konzentrierte Partikelsubstrat dann mithilfe von Raman-Spektroskopie. Doch dieses Verfahren ist langsam und aufwändig, und man konnte zeigen, dass die Ergebnisse manchmal durch die verwendeten Filter verfälscht werden.“ Gasser hat mit seinem Team eine neue Methode entwickelt, die die Analyse erleichtern soll.

Gefangen im Schwingungsknoten

Die neue Analytikmethode zur Untersuchung von Mikroplastik in Umweltproben kommt ganz ohne Filter aus – stattdessen setzen die Entwickler auf Schall: Im Probebehälter wird eine stehende Ultraschall-Welle erzeugt. „Eine stehende Welle zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwingung an manchen Punkten sehr stark ist und es dafür an den Knotenpunkten der Welle überhaupt keine Schwingung gibt“, erklärt Dr. Stefan Radel aus dem Projektteam. An den Schwingungsknoten sammeln sich die Partikel, nur dort können sie sich halten. Von den Orten, an denen die Schallwelle stärker ist, werden sie weggestoßen.

Auf diese Weise lässt sich das Mikroplastik an bestimmten Punkten ohne Filter konzentrieren. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung kann dann wie bisher üblich per Raman-Spektroskopie erfolgen. Dabei nutzt man die Tatsache, dass Moleküle die Wellenlänge von Laserlicht auf charakteristische Weise verändern. Die Nachfrage in der Industrie an der neuen Technik sei bereits groß, sagen die Entwickler.

* Dr. F. Aigner, Technische Universität Wien, 211040 Wien/Österreich

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