REPLAWA

Reduktion des Eintrags von Plastik über das Abwasser in die aquatische Umwelt

REPLAWA

Das Projekt

Mikroplastik wird auch über die verschiedenen Abwasserpfade (Schmutz-, Misch- und Niederschlagswasser) in die aquatische Umwelt eingetragen. Das REPLAWA-Team hat innerhalb des BMBF-Forschungsschwerpunkts „Plastik in der Umwelt“ die Mikroplastik-Thematik im Zusammenhang mit der Abwasserableitung und -behandlung untersucht. Dazu wurden Mikroplastik-Einträge in Gewässer über Kläranlagen, Niederschlagswassereinläufe und Mischwasserentlastungen sowie die Senken bei der Abwasserbehandlung quantitativ beurteilt.

Verschiedene Filtrationsverfahren zur Reduzierung des Eintrags von Plastik bei der Abwasserbehandlung wurden praktisch erprobt und bewertet.

Aufgrund der spezifischen Gegebenheiten im Abwasserbereich lag der Fokus auf den kleineren Mikroplastik-Fraktionen (1 – 1000 µm), für die die größten Herausforderungen in Bezug auf die genannten Ziele bestehen.

Mit den Projektergebnissen wird eine Bewertung des Rückhalts von Mikroplastik bei der Abwasserbehandlung ermöglicht. Es wurde aufgezeigt, dass Kläranlagen nur einen geringen Beitrag zu den Mikroplastik-Einträgen in Gewässer leisten. Große Einträge werden insbesondere bei unbehandelten Einleitungen von Misch- und Niederschlagswasser gesehen.

Basierend auf einer Analyse von Regulierungsansätzen in internationalen Organisationen und den 193 UN-Staaten wurden aktuelle Strategien zur Verringerung der Plastik-Einträge in die Umwelt dargelegt.

Arbeitsschwerpunkte

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Weiterentwicklung und Validierung geeigneter Probenahme-, Probeaufbereitungs- und Analysenmethodik für Mikroplastik in Abwasser und Klärschlamm

A

Bestandsaufnahme und Einordung der Einträge in Gewässer über Kläranlagenabläufe, Mischwasserentlastungen und Niederschlagswasser

A

Bestandsaufnahme und Bilanzierung von Mikroplastik auf großtechnischen Kläranlagen

A

Vergleich und Bewertung verschiedener Filtrationsverfahren zur Abscheidung von Mikroplastik bei der Abwasserbehandlung mittels Vergleichsversuchen

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Sozialwissenschaftliche Analyse und Einordnung von Regulierungsvorschlägen und -maßnahmen weltweit

A

Handlungsempfehlungen für den Bereich der Siedlungswasserwirtschaft

Arbeitspakete

Probenahme- und Analysemethodik

Entwicklung und Anwendung von Methoden zur Probenahme, Probenaufbereitung und Analytik für die Mikroplastik-Bestimmung.

  • Auswahl einer geeigneten Analysetechnik für das Forschungsvorhaben -> TED-GC/MS
  • Aufbau der technischen und personellen Kapazitäten an der TU Berlin
  • Entwicklung der Probennahme- und -aufbereitungsmethodik für Abwässer und Klärschlamm
  • Entwicklung der Analysemethodik für wässrige und Feststoffproben mittels TED-GC/MS
  • Erarbeitung der methodischen Vorgehensweise zur Mikroplastikdotierung und Fluoreszenzmikroskopie für Abscheideuntersuchungen

Bestandsaufnahme der Einträge in Gewässer

Bestandsaufnahme und Bewertung der Eintragswege von Mikroplastik in Gewässer, in die Landwirtschaft und in Grundwasser.

  • Auswahl geeigneter Gewässerabschnitte an der Lippe sowie Standorte für Grundwasser- und Bodenuntersuchungen und auf landwirtschaftlichen Flächen in Braunschweig
  • Beprobung und Analysen
  • Quantitative Bewertung und Verifizierung von Mikroplastik-Einträgen und deren Randbedingungen für relevante Eintragspfade

Bestandsaufnahme und Bilanzierung auf groß­technischen Kläranlagen

Untersuchung, Bewertung und Optimierungsansätze zum Mikroplastikrückhalt auf Kläranlagen.

  • Auswahl und Abstimmung geeigneter Anlagen
  • Aufnahme von Anlagenkenndaten und Randbedingungen
  • Beprobung und Analysen
  • Bilanzierung der Stoffströme, Bewertung des Mikroplastikrückhalts
  • Ableitung weiterer Anforderungen, technische und betriebliche Optimierungsansätze für großtechnische Anlagen im Hinblick auf den Rückhalt von Mikroplastik

Halbtechnische Untersuchungen zur Weiterentwicklung technischer Lösungen zum Abscheidung von Plastik

Bewertung der Rückhalteleistung von Mikroplastik auf Kläranlagen durch Untersuchungen im halbtechnischen Maßstab mit nachgeschalteten Filtrationsanalgen sowie zur Klärschlammfaulung mittels dotiertem Mikroplastik.

  • Vergleichende Untersuchungen von Abscheideverfahren mittels Membran, Mikrosieb, Polstofffilter (Tuchfilter) und kontinuierl. Sandfilter
  • Untersuchungen der Mikroplastik-Stoffströme anhand einer halbtechnischen Versuchsanlage auf der Kläranlage Steinhof in Braunschweig
  • Beprobung und Analysen
  • Technische und betriebliche Optimierung der Anlagen im Hinblick auf die Rückhaltung von Mikroplastik
  • Bewertung des Rückhalts von Mikroplastik

Sozialwissenschaft­liche Analyse von Regulierungsvorhaben und -maßnahmen weltweit

Erhebung von internationalen Regulierungskonzepten zur Plastik-Problematik, mit Analyse von Akteursinteressen, Zusammenstellung und Bewertung von politischen Handlungsoptionen.

  • Recherchen zu internationalen Akteuren
  • Aufbau von Datenbanken zu staatlichen und zivilgesellschaftlichen Regulierungen
  • Analyse von Akteursinteressen (staatlich, privat) und deren Auswirkungen auf Regulierung
  • Kausale Analyse der Regulierungsergebnisse
  • Bewertung der politischen Maßnahmen im Hinblick auf die Problemlösung

Handlungsempfehlungen zur Strategie­entwicklung im Bereich der Siedlungs­wasser­wirtschaft

Erarbeitung von Handlungsempfehlungen zur Bewertung und Reduzierung des Eintrags von Mikroplastik über das Abwasser in die natürliche Umwelt einschließlich der Einordung von regulatorischen Ansätzen.

  • Erkenntnisse zur komplexen Mikroplastik-Bestimmung
  • Einordnung von Mikroplastik-Einträgen über Abwasser in Gewässer
  • Handlungsempfehlungen zu den verschiedenen Eintragspfaden
  • Bewertung technischer Möglichkeiten zur Rückhaltung von Mikroplastik in Kläranlagen
  • Aufzeigen des weietren Untersuchungsbedarfs