Mikroplastik-Bedrohung für unsere Gesundheit
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Mikroplastik-Entfernung: SPIONs und Magnetisierung
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Die Illusion der Lösungen: Wenn "Mikroplastik-Entfernung" zur Verlagerung wird
Kläranlagen weltweit werden oft als Lösung für das Mikroplastikproblem gepriesen. Moderne Filtrationstechnologien und Zyklonabscheider erreichen laut eigenen Aussagen beeindruckende Entfernungsraten von bis zu 99% der Mikroplastikpartikel aus dem Abwasser. Auch von sogenannten SPIONs (unser nächster Blogbeitrag widmet sich diesem Thema näher) liest man immer wieder. Diese Zahlen erwecken den Eindruck einer erfolgreichen Problemlösung – doch die Realität ist komplexer und problematischer als es scheint.
Unser neuer Blog-Artikel argumentiert wissenschaftlich fundiert, dass ein echter Lösungsansatz an der Quelle ansetzen muss, statt das Problem nur zu verlagern. Die "Aus den Augen, aus dem Sinn"-Mentalität traditioneller Filtrations- und Zyklon-Technologien führt zu einer unsichtbaren, aber wachsenden Umweltbelastung durch Mikroplastik.
Das Verbleib-Paradox: Wohin verschwindet das Mikroplastik wirklich?
Die angepriesenen hohen Entfernungsraten für Mikroplastik innerhalb der Reinigungsstufen von Kläranlagen bedeuten nicht, dass Mikroplastikpartikel tatsächlich zerstört werden. Kläranlagen werden als Hauptquellen von Mikroplastik-Kontaminationen in der aquatischen Umwelt betrachtet, obwohl sie paradoxerweise als Lösung vermarktet werden.
Fakten zu Mikroplastikkonzentrationen:
- Zufluss: wiederkehrende 30.000 – 100.000 Partikel pro Liter, selten weniger
- Abfluss: immer wieder um die 100, selten weniger als 10, teilweise auch bis 1.000 Partikel pro Liter, je nach Reinigungsstufe, Aufbau und Verfahrenstechnik
- Klärschlamm: wissenschaftlich publiziert zwischen 4.400 bis 240.000 Partikel pro Kilogramm, Reproduzierbarkeit und Wiederfindungsraten fehlen
Der Klärschlamm als Mikroplastik-Reservoir
Etwa 60-99% der Mikroplastikpartikel im Kläranlagen-Zufluss werden letztendlich in den Klärschlamm übertragen, wo sich Konzentrationen von 1.000 bis 186.700 MPs/kg Trockengewicht ansammeln. Diese konzentrierte Anreicherung führt zu einem fundamentalen Problem: Das Mikroplastik verschwindet nicht, sondern wird lediglich in eine andere Umweltmatrix, zum Beispiel in Böden verlagert.
Mikroplastik im Boden © Wasser 3.0
Filtrationstechnologie: Hocheffizient aber unvollständig
Moderne Membrantechnologien wie Mikrofiltration, Ultrafiltration und Reverse Osmose gelten als die effektivsten Methoden zur Mikroplastikabtrennung. Membrantechnologien sind die effektivsten und vielversprechendsten Technologien zur Mikroplastikentfernung aus Wasser und Abwasser. Dennoch bestehen erhebliche Probleme:
- Membranverschmutzung durch Mikroplastik: Mikroplastikpartikel haben unregelmäßige Formen, die Filter abnutzen können und aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften ein hohes Risiko für Membranverschmutzung darstellen.
- Sekundäre Kontamination: Forschung deutet darauf hin, dass in der Reverse Osmose verwendete Kunststoffmembranen möglicherweise selbst Mikroplastik zum Wasser hinzufügen.
- Physikalische Grenzen der Partikelgröße: Zyklonabscheider nutzen Zentrifugalkräfte zur Partikeltrennung und können unter speziellen Bedingungen bemerkenswerte Ergebnisse erzielen. Die kritische Limitation der Hydrozyklon-/ Zyklonabscheider liegt in ihrer geringen Sammeleffizienz für feine Partikel, was für eine vollumfängliche Mikroplastikentfernung (Partikelgemische) sowie für die meisten industrielle Anwendungen nicht wünschenswert ist.
Das Umweltverlagerungsdilemma: Vom Wasser zum Boden: Landwirtschaftliche Kontamination
Die vermeintliche "Lösung" durch Filtration und Zyklone führt zu einem systemischen Umweltproblem. Kläranlagen nehmen die Mikroplastikpartikel im Wesentlichen aus dem Abwasser heraus und konzentrieren sie im Schlamm. Dieser Schlamm wird häufig als landwirtschaftlicher Dünger verwendet.
Daraus ergibt sich die quantitative Dimension des Problems: Bei unsachgemäßer Bewirtschaftung können über den Klärschlamm pro Jahr mehr als 800 Milliarden Mikroplastik- und Plastikpartikel pro Jahr verbreitet werden. Hinzukommt kommen zwei unterschätzte Langzeit-Faktoren: Langzeitakkumulation in Böden sowie minimale natürliche Mobilisierung.
Minimale natürliche Mobilisierung bedeutet, dass Oberflächenwasserabfluss nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Austrag von Mikroplastik aus landwirtschaftlichen Böden hat. Stattdessen findet nahezu eine permanente Anreicherung in terrestrischen Ökosystemen statt.
Unbeabsichtigte Verschärfung des Problems in Kläranlagen bisher kaum beachtet
Neuste Forschung deutet darauf hin, dass Abwasserbehandlungsanlagen möglicherweise einige größere Mikroplastikpartikel über und über durch den Behandlungsprozess zirkulieren lassen und sie zerkleinern, bis sie klein genug sind, um im Abwasser zu entkommen. Die resultiert in einer kontinuierliche Freisetzung trotz angepriesener hoher Effizienz. Selbst bei 90%iger Entfernungseffizienz bedeutet, dass sich die Menge an anthropogenen Plastikabfällen im Bereich von 25 μm - 50 mm, die noch mit dem Abwasser freigesetzt wird, auf rund 300 Millionen Mikroplastik-Partikel pro Tag belaufen kann.
Was hilft den echten Lösungen auf den Weg? Einerseits eine neue, schnelle Mikroplastik-Analytik
Während herkömmliche Detektionsmethoden wie FT-IR- und Raman-Spektroskopie kompliziert, zeitaufwändig und teuer sind, haben wir eine revolutionäre Detektionstechnologie entwickelt, die auf innovativen Fluoreszenzmarkern basiert und eine schnelle, kostengünstige und wissenschaftlich validierte Mikroplastik-Analytik ermöglicht.
Funktionsprinzip des MP-1 Fluoreszenzmarker: Die innovativen Fluoreszenzmarker werden der Wasserprobe zugesetzt und färben selektiv Mikroplastik-Partikel (starke Fluoreszenz), jedoch nicht natürliche Partikel (kein oder nur vernachlässigbares Fluoreszenzsignal). Der von uns entwickelte Marker (MP-1) konnte in langjähriger Forschung entwickelt werden, um selektiv Mikroplastik anzufärben.
Praktische Vorteile gegenüber konventionellen Methoden
Das standardisierte Probennahmeverfahren und die daran unmittelbar angeschlossene Mikroplastik-Analyse erfordert weniger als 45 Minuten Arbeitszeit pro Probe, während herkömmliche Methoden Ergebnisse in teilweise bis zu vier Wochen liefern. Die Technologie wurde bereits in über 700 Proben im Kläranlagenablauf kommunaler Kläranlagen und über 500 Probenpunkten im Gewässermonitoring erprobt und getestet.
Der große Vorteil unseres Verfahrens liegt in der automatisierten Bildgebung. Diese ist weitaus schneller und zuverlässiger als händische Auszählung unter einem Fluoreszenzmikroskop, wodurch menschliche Fehlerquellen minimiert werden.
Und andererseits: Echte Mikroplastik-Entfernung mit Clump & Skim
Im Gegensatz zu konventionellen Filtrations- und Zyklontechnologien haben wir mit unserer Wasser 3.0 PE-X® Technologie einen grundlegend anderen Ansatz entwickelt. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip der Agglomerations-Fixierung (Clump & Skim), wobei sämtliche Mikroplastikpartikel zu Partikelverbünden verklumpt werden - unabhängig von Polymertyp oder Wasserart.
Funktionsweise des Clump & Skim-Verfahrens: Gesundheitlich völlig unbedenkliche Hybridkieselgele werden dem verschmutzten Wasser zugegeben. Durch Umrühren verklumpen die Hybridkieselgele mit dem Mikroplastik zu popcornartigen Agglomeraten, die an die Wasseroberfläche schwimmen und dort filterfrei mit einem Skimmer abgetrennt werden.
Echte Entfernung statt Konzentration: Die Wasser 3.0 PE-X®-Technologie führte zu einer durchschnittlichen Verringerung je nach Aufbau des Gesamtsystems der Mikroschadstoffe um 86 ± 2% im kommunalen Kläranlagenumfeld. Die Entfernungsraten für Mikroplastik liegen reproduzierbar bei über 95%.
Das Plus gegenüber allen anderen Verfahren:
- Für die gebildeten Agglomerate werden grobporige Separationseinheiten eingesetzt, was sowohl Kosten als auch immensen Wartungsaufwand spart
- Das System erfordert 20% niedrigere Kapitalkosten und bis zu 75% niedrigere Betriebskosten im Vergleich zu traditioneller Membranfiltration oder Hydrozyklon-Systemen
Die Weltneuheit: Kreislaufwirtschaftliche Wiederverwertung
Der entscheidende Unterschied zu konventionellen Technologien liegt in der Wiederverwertung: Die sogenannten Agglomerate können nach der Entfernung aus dem Wasser wiederverwertet werden. Aktuell rücken hier Baumaterialien, beispielsweise bei der Zementherstellung, in den Fokus.
Mit unserer Technologie können 100% der entfernten Abfälle wiederverwendet werden, was den Beitrag zur Ressourcenschonung erhöht und gleichzeitig eine neue sekundäre Einkommensquelle über die Wertschöpfungskette schafft.
Maximale Effizienz und Variabilität: Systemische Integration statt Nachrüstung
Die Low-Tech-Anlagen und filterfreien Verfahren können nicht nur in zentralen Abwasserreinigungsanlagen, sondern insbesondere auch innerhalb der Kunststoff-Wertschöpfungskette als Vorsorgemaßnahme kostengünstig implementiert werden. Die Modularität, Skalierbarkeit und hohe Anpassungsfähigkeit der Technologie ermöglichen eine problemlose Kombination als Zusatz zu bestehenden Behandlungsmethoden.
Raus aus den traditionellem Denken: Die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels
Die aktuellen Filtrations- und Zyklontechnologien lösen das Mikroplastikproblem nicht – sie verschieben es lediglich von einer Umweltmatrix in eine andere. Die scheinbar hohen Entfernungsraten aus dem Abwasser kaschieren die tatsächliche Problemverschiebung in terrestrische Ökosysteme, wo sich Mikroplastik langfristig anreichert.
Bei vielen angepriesenen Mikroplastik-Entfernungstechnologien findet man:
- Konzentration statt Elimination: Mikroplastik wird nicht zerstört, sondern nur umverteilt
- Systemische Verlagerung: Vom aquatischen in das terrestrische Ökosystem
- Langfristige Akkumulation: Minimale natürliche Abbauprozesse führen zu permanenter Umweltbelastung
Ein wirklicher Lösungsansatz muss an der Quelle ansetzen: Reduktion des Mikroplastikeintrags, Entwicklung biologisch abbaubarer Alternativen und Technologien zur tatsächlichen Zersetzung oder Transformation von Mikroplastikpartikeln. Die aktuelle "Aus den Augen, aus dem Sinn"-Mentalität führt zu einer unsichtbaren, aber wachsenden Umweltkatastrophe, die zukünftige Generationen mit exponentiell größeren Problemen konfrontieren wird. Bei uns erhalten Sie Antworten und echte Lösungen für mehr Wasser ohne Mikroplastik.
