Mikroplastik Analyse und Entfernung

Definition und Wirk-/Funktionsprinzip

Mikroplastik – Kunststoffpartikel kleiner als 5 mm – zählt zu den zentralen Herausforderungen der modernen Wasserwirtschaft. Es entsteht durch den Zerfall größerer Kunststoffe und gelangt über Alltagsquellen wie Kosmetika, Waschmittel, synthetische Textilien sowie industrielle Abwässer in Gewässer. Die Partikel werden von Tieren und Menschen aufgenommen, können Schadstoffe anreichern und entlang der Nahrungskette weitergegeben werden. Daraus ergeben sich potenzielle Gesundheitsrisiken und langfristige ökologische Schäden – ein zentrales Handlungsfeld für GreenTech-Lösungen.

Die Analyse von Mikroplastik erfordert aufgrund der geringen Partikelgrößen eine mehrstufige und hochsensitive Methodik. Zunächst erfolgt die Probenahme, bei der Oberflächenwasser mittels Netzen (z. B. 300 µm) und Trinkwasser über Membranfiltration (0,45–1 µm) erfasst wird. In der anschließenden Aufbereitung werden organische Bestandteile durch oxidative oder enzymatische Verfahren entfernt und die Partikel auf Filtern konzentriert. Die Identifikation erfolgt über mikroskopische Methoden sowie spektroskopische Verfahren wie FTIR- und Raman-Spektroskopie zur polymerspezifischen Analyse. Ergänzend ermöglicht die Pyrolyse-GC-MS eine quantitative Bestimmung. Für Trinkwasser sind besonders niedrige Nachweisgrenzen (<10 µm) erforderlich, was den Einsatz hochsensitiver Analytik voraussetzt.

Zur Entfernung von Mikroplastik aus Wasser werden verschiedene physikalische und chemische Verfahren eingesetzt, die in der Praxis meist kombiniert werden. Mechanische Filtrationsverfahren bilden die Grundlage: Sand- und Kiesfilter entfernen vorwiegend Partikel >50 µm, während Membranprozesse wie Ultra-, Nano­filtration und Umkehrosmose eine Abtrennung bis in den Submikrometerbereich (<1 µm) ermöglichen. Diese Verfahren zeichnen sich durch hohe Abscheidegrade aus, sind jedoch kosten- und energieintensiv. Ergänzend kommen Flotation und Sedimentation zum Einsatz, bei denen Partikel durch Dichteunterschiede oder Luftblasen separiert werden, insbesondere im Bereich größerer Partikelfraktionen (>100 µm). Die Koagulation und Flockung verbessert die Entfernung feindisperser Mikroplastikpartikel durch Zugabe von Metall­salzen (z. B. Aluminium- oder Eisen(III)-Salze), wodurch aggregierbare Flocken entstehen. In der modernen Wasseraufbereitung werden diese Prozesse in mehrstufigen Systemen kombiniert, häufig ergänzt durch Aktivkohleadsorption und UV-Desinfektion, um eine hohe Reinigungsleistung und Trinkwasserqualität sicherzustellen.

Die Entfernung von Mikroplastik, insbesondere <10 µm, bleibt schwierig, da faserartige Partikel nur schlecht aggregieren. Die Analyse ist aufwendig und teuer, und die langfristigen Auswirkungen von Nanoplastik <1 µm sind noch weitgehend unerforscht.