Bestandsaufnahme

InRePlast

Stephan.Guertler — Fri, 01 Mar 2019 09:03:22 +0000

InRePlast Stephan.Guertler Fr, 03/01/2019 - 10:03

Umweltpolitische Instrumente zur Reduzierung der Plastikverschmutzung von Binnengewässern über Entwässerungssysteme

Das Vorhaben zielte darauf ab, einen wesentlichen, transdisziplinär geprägten Beitrag zur angewandten Forschung hinsichtlich der Verhinderung von Kunststoffeinträgen in Gewässer über Entwässerungssysteme zu leisten. Beteiligt waren Forscher:innen aus den Bereichen Abwassertechnik, Umweltrecht sowie Umwelt- und Verhaltensökonomik. Das Projekt erfasste in vier Modellgemeinden in kommunalen Kläranlagen und Niederschlagsabläufen innerhalb eines Jahres die Menge und Art der Kunststoffe, die über die Schmutzwasser- und Niederschlagswassererfassung in die Entwässerungssysteme eingeleitet wurden. Auf dieser Basis fand mittels Stoffstromanalyse eine Hochrechnung für Deutschland statt. Mit Blick auf Defizite und Lücken im Rechtsrahmen wurden ausgehend von einer Klassifizierung der in den Kläranlagen gefundenen Produkte Instrumente zur Minderung des Kunststoffeintrags entwickelt, die die Grundlage sowohl für die Formulierung eines Kunststoff-Stammgesetzes und einer Kunststoffstrategie auf nationaler Ebene als auch für die Arbeitshilfe zu kommunalen Handlungsmöglichkeiten bildeten. Ausgewählte Instrumente wurden in einem Laborexperiment und einer Verbraucher:innenbefragung evaluiert. In diesem Zusammenhang kamen auch Instrumente der Einwegkunststoffrichtlinie auf den Prüfstand. Im Ergebnis formulierten die Projektpartner adressiert an die Politik, Kommunen, Unternehmen und Verbände Vorschläge für Ansätze und Maßnahmen, den Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt zu messen, zu mindern und zu vermeiden.

Arbeitsschwerpunkte:

Untersuchung rechtlicher und ökonomischer Rahmenbedingungen, Formulierung eines nationalen Kunststoff-Stammgesetzes und einer nationalen Kunststoff-Strategie.
Empirische Untersuchungen der Kunststoffeinträge in die Entwässerungssysteme von vier Modellgemeinden und daran anknüpfend Erarbeitung einer Arbeitshilfe für Kommunen zur Vermeidung von Kunststoffeinträgen in die Umwelt
Modelltechnische Darstellung der Stoffströme aus den betrachteten Quellbereichen Haushalte, Verkehrswege und Unternehmen der Kunststoffbranche der beteiligten Modellgemeinden.
Evaluierung der Wirkung von Instrumenten im Zusammenhang mit Einstellungen und Umgang mit plastikhaltigen Verbrauchsgütern mittels Laborexperiment und Umfrage.

Arbeitspakete

AP 1: Bestandsaufnahme der Kunststoffeinträge in die Entwässerungssysteme

Ansprechpartner

Dr. Marco Breitbarth, Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e.V. (FIW), jetzt Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen e. V. (FIW) (Kontakt über Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt)

Projektpartner

Stadt Aachen, Stadt Stolberg, Gemeinde Simmerath, Gemeinde Roetgen, Universität Kassel, Hochschule Darmstadt

Kurzbeschreibung

Ziel dieses Arbeitspaketes war die Ermittlung des Status quo von Kunststoffeinträgen in die Entwässerungssysteme in den vier gewählten Untersuchungskommunen, die verschiedene Siedlungsstrukturen abbilden. Hierzu erfolgte eine umfassende Ermittlung der Art und der Menge von Kunststoffprodukten sowie deren Quellen aus den Bereichen Haushalt, Industrie, Verkehr und sonstigen weiteren Aktivitäten, die in Verbindung mit der Schmutzwassersammlung und der Entwässerung befestigter Flächen stehen. Es konnten rund 150 unterschiedliche Plastikprodukte identifiziert werden.

AP2: Entwicklung eines Konzepts der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung

Ansprechpartnerinnen

Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt, Fachbereich Gesellschaftswissenschaften, Fachgebiet Umwelt- und Energierecht, Schöfferstraße 3, 64295 Darmstadt, E-Mail: anja.hentschel@h-da.de

Dr. Maria Daskalakis, Universität Kassel, Institut für Volkswirtschaftslehre, Fachgebiet Wirtschaftspolitik, Innovation und Entrepreneurship, Arbeitsgruppe Umweltpolitik, Nora-Platiel-Str. 4, 34109 Kassel, E-Mail: daskalakis@wirtschaft.uni-kassel.de

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW

Kurzbeschreibung

Ausgehend von einer Untersuchung und Klassifizierung der besonderen Merkmale des Eintrags von Kunststoffen in die Umwelt als Non-Point-Source-Pollution Problematik erfolgte eine verhaltensökonomische Analyse relevanter Verhaltenseffekte bei der Nutzung und Entsorgung von Kunststoffprodukten in Haushalten und Organisationen und möglicher Ansätze, einen veränderten Umgang mit diesen zu motivieren. Zudem wurden die bestehenden rechtlichen Rahmenbedingungen auf nationaler und europäischer Ebene auf Defizite hin untersucht und Ansatzpunkte für die Ableitung von verhaltensorientierten Maßnahmen und Instrumenten identifiziert, deren Wirkungen in Bezug auf ökologische, gesellschaftliche, technische, rechtliche und ökonomische Umsetzbarkeit abgeschätzt wurden. Ergebnis war ein Instrumentenbündel, welches den weiteren Untersuchungen und der Formulierung eines nationalen Kunststoffstammgesetzes samt einer Kunststoffstrategie zugrunde gelegt wurde. Die Arbeiten in diesem Arbeitspaket offenbarten weiterhin, dass in Deutschland mit Stand Juni 2023 keine lückenlose Datenbasis für die Erfassung von kunststoffverarbeitenden Unternehmen existiert, da die amtliche Statistik nur einen Teil der Unternehmen klassifiziert.

AP3: Empirische Analysen der Erfolgs- und Hemmnisfaktoren

Ansprechpartner/innen

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW, Hochschule Darmstadt, Dr. Christoph Bühren, Universität Kassel

Kurzbeschreibung

Die empirische Ermittlung der Erfolgs- und Hemmnisfaktoren von Instrumenten zur Reduktion des Kunststoffeintrags über die Entwässerungssysteme erfolgte auf Basis des Konzepts der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung unter besonderer Berücksichtigung der Non-Point-Source-Pollution -Situation. Der Fokus lag hier auf den Untersuchungen bei der Akteursgruppe Haushalte. Diesen waren Expertengespräche und Tiefeninterviews bei verschiedenen mit der Problemstellung befassten Akteursgruppen vorgelagert. Es kam eine Methodentriangulation zum Einsatz: Neben halbstrukturierten, leitfadengestützten Tiefeninterviews wurden eine Umfrage sowie ein umfassendes Laborexperiment durchgeführt.

AP4: Stoffstrommodelle der Kunststoffeinträge in Kanalnetze und Kläranlagen

Ansprechpartner

Projektpartner

Universität Kassel, Hochschule Darmstadt

Kurzbeschreibung

Für die vier Modellgemeinden wurden Stoffstrommodelle zum Eintrag von Makro- und Mikrokunststoffen aus den ermittelten Quellen in die Entwässerungssysteme erstellt. Anhand der Modellergebnisse wurden die Quellen und Produktarten analysiert und im Hinblick auf die jeweilige Relevanz für den Kunststoffeintrag bewertet. Die Daten der Kommunen wurden sodann in einem allgemeinen Modell auf die Bundesrepublik hochgerechnet. Auf Grundlage der ermittelten Daten wurde eine Arbeitshilfe für Kommunen zur Vermeidung von Kunststoffeinträgen erstellt. Sie enthält einen Vorschlag zur systematischen Vorgehensweise von der kommunalspezifischen Problemanalyse über die Maßnahmenidentifizierung bis hin zum Monitoring sowie konkrete Handlungsansätze und Maßnahmen orientiert an kommunalen Handlungsfeldern.

AP5: Akteursbasiertes Computer-Modell und Simulationen zur Entwicklung von Stoffströmen

Ansprechpartner/innen

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW, Hochschule Darmstadt

Kurzbeschreibung

Die in diesem Arbeitspaket ursprünglich vorgesehene Konzeption und Entwicklung von Multi-Agenten-Systemen in Bezug auf die Akteursgruppen Haushalte und Unternehmen entfiel auf Grund der Auswirkungen der Pandemie.

AP6: Finalisierung des Konzepts der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung

Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt, Fachbereich Gesellschaftswissenschaften, Fachgebiet Umwelt- und Energierecht, Schöfferstraße 3, 64295 Darmstadt, E-Mail: anja.hentschel@h-da.de

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach, FIW

Kurzbeschreibung

Das Konzept der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung wurde unter Berücksichtigung der Erkenntnisse aus den anderen Arbeitspaketen verfeinert. Zugleich erfolgte eine Anpassung des Projektfokus hin zu einer offeneren Betrachtung des Rechtsrahmens. Die ursprünglich allein geplante Abschätzung der Wirkung der mit dem Konzept der multikriteriellen verhaltensorientierten Instrumentierung identifizierten Maßnahmen und Instrumenten und des Kontroll- und Vollzugsaufwandes für die Behörden wurde zugunsten der Erarbeitung eines umfassenden Regulierungsansatzes in Form eines nationalen Kunststoffstammgesetzes nebst einer Kunststoffstrategie ausgeweitet.

AP7: Erarbeitung von Vorschlägen für die Praxis

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr. Anja Hentschel, Hochschule Darmstadt, Fachbereich Gesellschaftswissenschaften, Fachgebiet Umwelt- und Energierecht, Schöfferstraße 3, 64295 Darmstadt, E-Mail: anja.hentschel@h-da.de

Projektpartner

Prof. Dr. Frank Beckenbach

Kurzbeschreibung

Die Projektergebnisse wurden für die politik-praktische Umsetzung aufbereitet. Es wurden Handlungsempfehlungen erarbeitet, die unterschiedliche Akteure adressieren und ihnen Unterstützung bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Vermeidung und Minderung des Eintrags von Kunststoffen in die Umwelt bieten.

Koordinator

Dr. Maria Daskalakis
Universität Kassel, Institut für Volkswirtschaftslehre, Fachgebiet Wirtschaftspolitik, Innovation und Entrepreneurship, Arbeitsgruppe Umweltpolitik
Nora-Platiel-Str. 4
34109 Kassel
Tel.: +49 561 804-3052
E-Mail: daskalakis@wirtschaft.uni-kassel.de

Website

www.inreplast.de

Partnerinstitutionen

Hochschule Darmstadt, Professur für Umwelt- und Energierecht

Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e. V. / FiW

Assoziierte Partner

Wasserverband Eifel-Ruhr / WVER

BKV GmbH

Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.V. / IK

PlasticsEurope Deutschland e.V.

Kunststoff-Zentrum SKZ

Umweltbundesamt

DHB – Netzwerk Haushalt

BildungsCent e.V.

Prof. Dr. Frank Beckenbach, Cusanus Hochschule, Bernkastel-Kues

Laufzeit

Januar 2019

Dezember 2021

Schlagworte

Abfallvermeidung

Abwasser

Beprobung

Bestandsaufnahme

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Governance

Grauwasser

Industrie

Industrielle Emissionen

Multikriterielle Bewertung

Verminderungsmaßnahmen

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Minimierungsstrategien

Regulierung

Projektblatt

Projektblatt-InRePlast-2019.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

PLAWES

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:29:04 +0000

PLAWES KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:29

Mikroplastikkontamination im Modellsystem Weser – Nationalpark Wattenmeer: ein ökosystemübergreifender Ansatz

In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser- Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Mikroplastikbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) von den Quellflüssen bis zur Nordsee durchführen, sowie dabei exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade berücksichtigen. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem fließen die Ergebnisse in neue Lehrmaterialien, um eine Wissensplattform für Lehrer/innen, Schüler/innen und Eltern in Europa bereitzustellen. Daher wird PLAWES einzigartige Daten zur Auswirkung von MP auf ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet und auf die Umwelt generieren. Dies wird nicht nur maßgebend für Entscheidungsträger und Stakeholder sein, sondern auch als Grundlage für wissenschaftsbasierte Lösungen dienen.

Arbeitsschwerpunkte

Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer
Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge
Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota
Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Arbeitspakete

AP 0 Management, Kommunikation und Dissemination

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christian Laforsch, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

AP 0 gewährleistet die gezielte und effiziente Unterstützung des Konsortiums bezüglich Projektmanagement, Kommunikation und Dissemination. AP 0 koordiniert sowohl die Öffentlichkeitsarbeit als auch die Verwertung der erzielten Ergebnisse sowie die Zusammenarbeit aller Projektpartner und steht daher im engen Austausch mit allen Projektbeteiligten. AP 0 koordiniert die Harmonisierung mit dem Verbundprojekt MicroCatch_Balt in Bezug auf Probennahme und Aufarbeitung, Modellierung, Öffentlichkeitsarbeit und Datenhinterlegung sowie darüber hinaus die Kommunikation mit den anderen Verbundprojekten.

AP 1 Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer

Ansprechpartner

Dr. Gunnar Gerdts, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Kurpromenade, 27498 Helgoland, E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Projektpartner

UBT, UOld

Kurzbeschreibung

Das Ziel von AP 1 war, das gesamte Flusssystem Weser bis in die Küstengewässer hinsichtlich der Belastung mit Mikroplastik (MP) zu untersuchen. Die finale Festlegung der exakten Probenahmestellen erfolgte unter Berücksichtigung der für RAUMIS-mGROWA-MePhos und „Gezeitenmodell“ (AP 3) notwendigen Real-Daten. Die gesamte Weser einschließlich Unterweser und Wattenmeer wurde hinsichtlich der Belastung mit MP im Rahmen von zwei Kampagnen zu verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedlicher Wasserführung der Weser untersucht.

AP 2 Eintragspfade – Punktquellen und diffuser Eintrag

Ansprechpartner

Prof. Dr. Andreas Held, Universität Bayreuth, Bay-CEER; Zweitaffiliation: Technische Universität Berlin, Fachgebiet Umweltchemie und Luftreinhaltung, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin, E-Mail: held@tu-berlin.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

Ziel von AP 2 war eine exemplarische Betrachtung der Eintragspfade für Mikroplastik durch Untersuchung wichtiger Punktquellen wie Kläranlagen und Trennwasserkanalisationen sowie des diffusen Eintrags aus Dränagen und Atmosphäre. Dazu wurden ausgewählte Probenahmestellen im Wesereinzugsgebiet unter Berücksichtigung verschiedener Landschaftsräume und Landnutzungsarten charakterisiert. Der Fokus lag dabei auf der Quantifizierung der Eintragspfade von MP. Die Beprobung wurde mit den Probenahmekampagnen an der Weser synchronisiert.

AP 3 Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge

Ansprechpartner

Prof. Dr. Frank Wendland, Forschungszentrum Jülich IBG-3, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, E-Mail: f.wendland@fz-juelich.de

Projektpartner

TI, NLWKN

Kurzbeschreibung

Ziel war eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Modelliert wurden die MP-Einträge aus unterschiedlichen Arten von diffusen Eintragspfaden und Punktquellen. Die Arbeiten bauen auf den Modellen mGROWA, MEPhos, RAUMIS, sowie einer Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt.

AP 4 Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota

Ansprechpartner

Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Straße 13, 60438 Frankfurt am Main, E-Mail: oehlmann@bio.uni-frankfurt.de

Projektpartner

AWI, UBT, UOld

Kurzbeschreibung

In AP 4 wurden die ökosystemischen Auswirkungen von MP auf das Modellsystem Weser-Wattenmeer anhand von den zwei ökologisch besonders relevanten Aspekten „Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen“ und „Interaktion mit aquatischen Invertebraten“ beschrieben.

Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen:

Da Biofilme Orte erhöhten genetischen Austausches sind und unterhalb von Kläranlagen erhöhte Antibiotikaresistenzen auftreten, könnte Plastik nicht nur zur Dispersion von pathogenen Organismen, sondern auch von Resistenzgenen beitragen. Die Folgen eines solchen Transfers sind gegenwärtig noch nicht absehbar. Deshalb hat das AWI Kunststoffproben aus der Weser mit molekularen „microbial source tracking“ Techniken (DNA/ RNA-Arrays zum Nachweis von pathogenen Bakterien, Viren, Protozoen und Virulenz/Resistenzgenen) untersuch.

Interaktion mit aquatischen Invertebraten:

Um Expositionsdaten zu generieren, wurden verschiedene Molluskenarten in situ in der Weser, im Tidebereich und Wattenmeer ausgebracht. Aufgenommenes MP wurde im Verdauungstrakt und in Gewebeproben untersucht und parallel mittels Pyrolyse-GC-MS und spektroskopischen Verfahren bestätigt. Historische Muschelproben (ab 1986) aus der Umweltprobenbank des Bundes (UBA) wurden mittels Pyrolyse-GC-MS untersucht. Die chronische Toxizität von MP wurde in Laborexperimenten mit Muscheln und Würmern charakterisiert. Verschiedene Polymere wurden in situ konditioniert und in chronischen Expositionsexperimenten toxikologisch charakterisiert.

AP 5 Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Ansprechpartner

Prof. Dr. Franz X. Bogner, Universität Bayreuth, Didaktik der Biologie, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: franz.bogner@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI, UOld

Kurzbeschreibung

Das AP 5 hat neben der ethischen Bewertungskompetenz von Schüler*innen das vorhandene individuelle Umweltwissen einbezogen. Innovative Lehrmaterialien mit fundiertem Alltagsbezug wurden für ein holistisches Verständnis bzgl. der Belastung mit Plastik im Modellsystem bewertet und über ein Internet-Lehr-/Lernportal disseminiert. Innerhalb des Arbeitspaketes übernahm UBT die Bereitstellung einer Handreichung für Lehrer*innen und „Öffentlichkeitsarbeiter*innen“.

Koordinator

Prof. Dr. Christian Laforsch
Universität Bayreuth,
Lehrstuhl für Tierökologie I / UBT
Universitätsstraße 30
95447 Bayreuth
Tel.: +49 921 / 55-2651
E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Dr. Gunnar Gerdts
Alfred-Wegener-Institut
Helmholtz-Zentrum für Polarund Meeresforschung / AWI
Kurpromenade
27498 Helgoland
Tel.: +49 4725 / 819-3245
E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Website

www.bayceer.uni-bayreuth.de/PLAWES/

Partnerinstitutionen

Forschungsstelle Küste im Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz / NLWKN

Forschungszentrum Jülich / FZJ

Goethe-Universität Frankfurt / GU

Johann Heinrich von Thünen- Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei / TI-LR

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres / UOld

Laufzeit

September 2017

April 2021

Schlagworte

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Grauwasser

Industrielle Emissionen

Informations- und Lehrmaterialien

Infrarot

Infrarot-Spektroskopie

Kläranlagen

Klärschlamm

Kommune

Kommunikationsstrategie

Mischwasserentlastung

Polyethylen mit hoher Dichte PE-HD

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Probenahme

Probenaufreinigung

Pyrolyse-GC

Raman-Mikrospektroskopie

Umweltverträglichkeit

Vermeidung

Verminderungsmaßnahmen

Weser

Additive

Bodenwasser

Chronische Exposition

Rasterelektronenmikroskopie

Weichmacher

Projektblatt

Infoblatt_PLAWES_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

MikroPlaTaS

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 08:53:43 +0000

MikroPlaTaS KALEH Mi, 12/20/2017 - 09:53

Mikroplastik in Talsperren und Staubereichen: Sedimentation, Verbreitung, Wirkung

Die Verbreitung von Mikroplastik in Flüssen verdeutlicht, dass es entlang des Flussverlaufs neben Quellen auch Senken gibt. Wichtige und bisher wenig untersuchte Kompartimente des Gewässersystems sind Talsperren und Stauhaltungen, wo sich Nutzen und Risiko der Sedimentation von Mikroplastik besonders gut exemplarisch untersuchen lassen. Eine besondere Bedeutung bei Transport und Sedimentation von Mikroplastik wird darauf wachsenden Biofilmen zugeschrieben. Ziele des Projektes waren (I) die Bestimmung und Charakterisierung von Mikroplastik in Wasser, Sediment und Aufwuchs, (II) das Verständnis der Bildung von Biofilmen auf Plastik und der Sedimentation dieser bewachsenen Partikel, (III) die Erfassung der Wirkung und Aufnahme von Mikroplastik von Einzelorganismen bis zu Gemeinschaften im Freiland und Modellökosystemen sowie (IV) die Synthese der wissenschaftlichen Ergebnisse und Erarbeitung praktischer Empfehlungen. Ein Schwerpunkt dieser Synthese war es, Eliminationspfade für Mikroplastik zu identifizieren und daraus gemeinsam mit Praxispartnern Maßnahmenvorschläge und Risikoabschätzungen abzuleiten.

Arbeitsschwerpunkte

Verbreitung und Sedimentation von Mikroplastik und Fauna in situ
Charakterisierung von Mikroplastik hinsichtlich Biofilmgemeinschaften und Sedimentationsmechanismen
Direkte Wirkungen von Mikroplastik auf Invertebraten-Arten und komplexe Biozönosen
Einfluss von Plastik auf die Nahrungsqualität von Biofilmen für Grazer

Arbeitspakete

AP 1 Survey Plastik und Meio-/Mikrofauna in Talsperren und Stauhaltungen

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Ziel war es, die Belastung verschiedener gestauter Gewässer mit Mikroplastik abzuschätzen, die relevanten Polymere zu identifizieren und die jeweils typische Makro- und Meiofauna zu ermitteln. Es wurden verschiedene Brauchwasser-Talsperren (z.B. Bautzen in Sachsen) sowie die gestaute Ems, die Lippe und die ehemaligen Rieselfelder Münster in Nordrhein-Westfalen untersucht.

AP 2 In situ-Experimente zu Sedimentationsraten und Besiedlung

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Ziel war die Ermittlung von Freiland-Sedimentationsraten im Jahreslauf bezüglich Gesamtmasse und Mikroplastik. Dazu wurden mindestens an den tiefsten Stellen der Gewässer Sedimentfallen ausgebracht und monatlich hinsichtlich Gesamtmasse, Plastik und Organismen der Meiofauna ausgewertet. Im Ergebnis wurde eine Beziehung hergestellt zwischen Plastikbelastung in der Wassersäule, Gesamt-Sedimentationsrate und Plastik- Sedimentationsrate.

AP 3 Charakterisierung der Biofilme auf verschiedenen Polymeren

Ansprechpartner

Prof. Dr. Bodo Philipp, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie, Corrensstraße 3, 48149 Münster, E-Mail: bodo.philipp@uni-muenster.de

Projektpartner

UFZ, UP, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket wurden die mikrobiellen Gemeinschaften auf Plastikpartikeln hinsichtlich taxonomischer Zusammensetzung und Funktion untersucht, um Hypothesen zu Besiedlungsprozessen an den Standorten abzuleiten, die in den Arbeitspaketen 4, 5 und 6 überprüft wurden. Es wurde geprüft, ob es eine charakteristische Mikroflora auf Mikroplastikpartikeln gibt und ob sich einzelne Plastikarten darin unterscheiden. Weiterhin wurden Mechanismen der Biofilmbildung auf Mikroplastikpartikeln aufgeklärt. Kultivierungsabhängige und -unabhängige Untersuchungen wurden mit Proben aus AP1 und AP2 sowie später mit Mesokosmos- Proben (AP5) durchgeführt. Eine Stammsammlung wurde im ersten Projektjahr generiert, um sie für AP5 und AP6 einsetzen zu können.

AP 4 Einfluss von Biofilmbesiedlung, Licht und Redoxprozessen auf Mikroplastik- Sedimentation

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Durch Experimente unter kontrollierten Bedingungen wurde ermittelt, wie Licht und Redoxverhältnisse (Konzentration von O2 und Eisen) direkt oder über die Steuerung der Besiedlung die Sedimentation von Plastikpartikeln beeinflussen. Der Einfluss dieser Faktoren auf die Sedimentation wurde studiert, um den Übergang vom pelagischen zum benthischen Lebensraum zu simulieren. Es wurde aufgeklärt, in welchem Ausmaß Licht oder Dunkelheit und oxische oder anoxische Bedingungen an sich, aber auch deren Wechsel das Sinkverhalten von Plastikpartikeln steuern können.

AP 5 Direkte Wirkung von Plastikpartikeln auf Invertebraten

Ansprechpartner

Prof. Dr. Walter Traunspurger, Universität Bielefeld, Abteilung Tierökologie, Konsequenz 45, 33615 Bielefeld, E-Mail: traunspurger@uni-bielefeld.de

Projektpartner

WWU, UP, Ecossa, Mesocosm

Kurzbeschreibung

Die Aufnahme und Wirkung von Mikroplastik für aquatische Organismen wurde in experimentellen Systemen (single-species bis zu Modellökosystemen) getestet, um Risiken für die pelagische und benthische Fauna abzuschätzen. Eine Schadwirkung im Organismus setzt eine Aufnahme in den Körper voraus, entweder durch die Ingestion der Partikel selbst oder durch Weitergabe im Nahrungsnetz (Biomagnifikation). Im Falle einer Schädigung können indirekte Effekte (top-down, bottom-up) auftreten und somit auch nicht direkt von Mikroplastik betroffene Organismen beeinflussen. Um das Nahrungsnetz möglichst vollständig bewerten zu können, wurden für pelagische und benthische Invertebraten Experimente mit zunehmender ökologischer Komplexität und Relevanz durchgeführt, um die Wirkung auf Organismen, Populationen und Gemeinschaften aufzuklären und die Interpretationslücke zwischen Labor- und Freilandergebnissen zu verkleinern.

AP 6 Einfluss von Plastik auf die Nahrungsqualität von Biofilm für Meio- und Makro-Grazer

Ansprechpartnerin

Dr. Friederike Gabel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Heisenbergstraße 2, 48149 Münster, E-Mail: gabelf@ uni-muenster.de

Projektpartner

UP, Universität Bielefeld, UFZ

Kurzbeschreibung

Ziel dieses AP war es, indirekte Auswirkungen von Mikroplastik auf Meio- und Makrofauna-Organismen durch Beeinflussung der Nahrungsgrundlagen zu identifizieren. Biofilme (v.a. Bakterien, Pilze, Protozoen) bilden eine wichtige Nahrungsgrundlage für Meio- und Makrofauna in Gewässern. Die Qualität dieser Biofilme kann daher einen wesentlichen Einfluss auf die Zusammensetzung und Vitalität der sie jeweils beweidenden Organismen haben. Für Grazing-Versuche wurden Makroinvertebraten unterschiedliche bewachsene Plastikstreifen zum Beweiden angeboten. Dabei wurden Ingestions- bzw. Exkretionsraten, das Wachstum und bei Schnecken auch die Reproduktion der Organismen untersucht.

AP 7 Koordination, Öffentlichkeitsarbeit, Wissenstransfer

Ansprechpartnerin

Dr. Friederike Gabel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Heisenbergstraße 2, 48149 Münster, E-Mail: gabelf@ uni-muenster.de PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

UP, Universität Bielefeld, Ecossa, Mesocosm

Kurzbeschreibung

Ziel war es, Projektergebnisse sowohl innerhalb des Konsortiums als auch der breiten Öffentlichkeit (Kinder, Studierende, Behörden und Wissenschaftler*innen) zielgruppenspezifisch zu kommunizieren. Dabei hatten die Praxispartner (Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen, Untere Wasser- und Landschaftsbehörde der Stadt Hamm, Natur- und Umweltschutzakademie NRW) eine wichtige Rolle. Durch die Multiplikatorwirkung der adressierten Zielgruppen wurden die Projektergebnisse und das Thema Plastik in der Umwelt präsenter und es konnte mit dieser Sensibilisierung eine breitere Akzeptanz geschaffen werden für die Handlungsempfehlungen, die aus dem Forschungsschwerpunkt heraus entstanden sind.

Koordinator

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ,
Department Seenforschung
Brückstraße 3a
39114 Magdeburg
Tel.: +49 391 8109810
E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Website

https://www.uni-muenster.de/Mikroplatas/

Partnerinstitutionen

Westfälische Wilhelms-Universität Münster / WWU

University of Potsdam / UP

Universität Bielefeld

Ecossa

Institut für Gewässerschutz Mesocosm GmbH

Laufzeit

Januar 2018

September 2021

Schlagworte

Informations- und Lehrmaterialien

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Projektblatt

Infoblatt_MicroPlaTas_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

EmiStop

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 16:41:32 +0000

EmiStop KALEH Di, 12/19/2017 - 17:41

Identifikation von industriellen Plastik-Emissionen mittels innovativer Nachweisverfahren und Technologieentwicklung zur Verhinderung des Umwelteintrags über den Abwasserpfad

Inhalt des Vorhabens war die systematische Erfassung der Kunststoffemissionen im Abwasser relevanter Industriebranchen. Dabei wurden emittierte Frachten entlang der Wertschöpfungskette (Herstellung, Transport, Weiterverarbeitung und Reinigung von Kunststoffen) betrachtet.

Ziel war es, Abwasseraufbereitungstechnologien auszuwählen und hinsichtlich einer Reduktion dieser Eintragsfrachten zu optimieren. Dazu wurden vorhandene Technologien zur Partikelabtrennung evaluiert, Abscheideleistungen ermittelt und technische Optimierungsansätze ausgearbeitet. Die Optimierung bezog auch Technologieentwicklung (z.B. Flockungsmittel) mit ein. Dazu wurden sowohl Labor- als auch Pilotversuche durchgeführt und ausgewählte großtechnische Abwasserbehandlungsanlagen bei Industriebetrieben untersucht.

Aufgrund der bestehenden analytischen Unsicherheiten wurden zur Bewertung der vorhandenen und entwickelten Technologien folgende Nachweisverfahren eingesetzt:

Dynamische Differenzkalometrie zur Qualifizierung und Quantifizierung (Konzentrationen)
Raman-Spektroskopie zur Qualifizierung und Quantifizierung (Partikelzahlen)
Korrelationen der Kunststoffkonzentrationen zu wasserchemischen Routineanalysen (zur rückschließenden Abschätzung der Kunststofffrachten)
Tracer-Test mit magnetischen Kunststoffpartikeln (einfache und zuverlässige Quantifizierung in großen Verdünnungen) zur Bilanzierung in Labor- und Pilotversuchen

Der Fokus lag neben technischen auch auf sozioökonomischen Aspekten. Daher wurden die Maßnahmen zur Verhinderung von Verlusten bzw. zur Rückgewinnung gemeinsam mit den assoziierten Industriebetrieben überprüft und mit Partnern aus Wissenschaft, Verbänden und anderen Interessensgruppen bewertet.

Video zum Vorhaben

Arbeitsschwerpunkte

Standardisierung der Probenahme und Probenaufbereitung für industrielles Abwasser (im Abgleich mit PlastikNet und anderen Verbundforschungsvorhaben)
Quantitative und qualitative Erfassung der Kunststoffkonzentrationen in industriellem Abwasser mittels Raman-Spektroskopie und Dynamischer Differenzkalorimetrie
Erweiterte Datenerhebung bei den beprobten industriellen Abwasserbehandlungsanlagen zur Ableitung der Kunststofffrachten und Prüfung einer Korrelation der Messergebnisse mit wasserchemischen Routineanalysen
Entwicklung von magnetischen Kunststoffpartikeln im Mikrometerbereich mit den physikalischen Eigenschaften relevanter Kunststoffsorten
Entwicklung eines Tracerversuchs mit magnetischen Kunststoffpartikeln
Bilanzierung von Technologien zur Partikelabtrennung hinsichtlich des Rückhalts von (Mikro-)Kunststoffpartikeln
Optimierung von Technologien zur Partikelabtrennung
Entwicklung von Flockungsmitteln zur gezielten Verbesserung des Rückhalts einzelner Kunststoffsorten und deren Mischungen
Delphi-Befragungen von Industrie und Branchenverbänden sowie von Politik und Wissenschaft zur Identifikation der wahrgenommenen Risiken und Hemmnisse sowie Chancen und Mitwirkungsbereitschaft
Multikriterienanalyse zur Entwicklung von gewichteten, ökologischen und sozio-ökonomischen Kriterien zur Nachhaltigkeitsbewertung der Projektergebnisse

Arbeitspakete

AP 1 Entwicklung analytischer Methoden für Plastikpartikel

Ansprechpartner*innen

Prof. Dr. Jutta Kerpen, Hochschule RheinMain, Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Abwasseraufbereitung, Am Brückweg 26, 65428 Rüsselsheim, E-Mail: jutta.kerpen@hs-rm.de

Prof. Dr. Susanne Lackner, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwasserwirtschaft, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, E-Mail: s.lackner@iwar.tu-darmstadt.de

Prof. Dr.-Ing. Markus Engelhart, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, E-Mail: m.engelhart@iwar.tu-darmstadt.de

Projektpartner

EnviroChemie

Kurzbeschreibung

Ein routinemäßig anwendbares Probennahmeund Probenaufbereitungsverfahren zur Schaffung einer einheitlichen und vergleichbaren Datenbasis für industrielles Abwasser wurde ausgearbeitet. Zur anschließenden Qualifizierung und Quantifizierung von Mikrokunststoff in (industriellen) Abwasserproben wurden die Methodiken der Dynamischen Differenzkalorimetrie und Raman-Spektroskopie auf industrielles Abwasser hin angepasst.

Die jeweiligen Analyseergebnisse wurden mit standardisierten Routinemessungen und betrieblicher Eigenanalytik zur Ermittlung von Korrelationen verglichen.

AP 2 Tracer-Test

Ansprechpartner*innen

Prof. Dr. Susanne Lackner, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwasserwirtschaft, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, E-Mail: s.lackner@iwar.tu-darmstadt.de

Dr. Kyriakos Eslahian, BS-Partikel GmbH, Nestléstr. 41, 55120 Mainz, E-Mail: eslahian@bs-partikel.de

Kurzbeschreibung

Um einzelne Verfahrenstechniken zum Kunststoffpartikelrückhalt in realen Wassermatrizes zu bilanzieren, wurde ein Verfahren zur Quantifizierung magnetischer Kunststoffpartikel mittels magnetischer Suszeptibilitätswaage etabliert. Dazu wurden Partikel im Größenbereich von 1 μm bis 300 μm mit möglichst großer magnetischer Suszeptibilität synthetisiert, welche die Morphologien und chemischen Eigenschaften von Umwelt-Kunststoffpartikeln imitieren.

Weiter wurde eine kontinuierliche Methode zur Herstellung dieser Partikel etabliert, um eine möglichst gute Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit für nachfolgende Anwendungen sicherzustellen.

AP 3 Identifikation industrieller Eintragspfade

Ansprechpartner*innen

Prof. Dr. Susanne Lackner, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwasserwirtschaft, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, s.lackner@iwar.tu-darmstadt.de

Prof. Dr. Jutta Kerpen, Hochschule Rhein- Main, Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Abwasseraufbereitung, Am Brückweg 26, 65428 Rüsselsheim, E-Mail: jutta.kerpen@hs-rm.de

Prof. Dr.-Ing. Markus Engelhart, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, E-Mail: m.engelhart@iwar.tu-darmstadt.de

Projektpartner

EnviroChemie, inter 3

Kurzbeschreibung

Die Eintragspfade von Mikrokunststoff aus industriellem Abwasser in Oberflächengewässer wurden durch einheitliche Charakterisierung und Bezifferung der Kunststoffemissionen einzelner Industriebetriebe erfasst. Durch kongruente Bewertung der Plastikemissionen anhand von Masseströmen, Variationen und Produktionsinformationen mit Kennzahlensystem und Bilanztools werden Hotspots und zeitliche Variationen des Partikeleintrags identifiziert.

AP 4 Bilanzierung technischer Systeme

Ansprechpartner/innen

Dr.-Ing. Eva Gilbert, EnviroChemie GmbH, F&E, In den Leppsteinswiesen 9, 64380 Rossdorf, E-Mail: eva.gilbert@envirochemie.com

Prof. Dr.-Ing. Markus Engelhart, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, E-Mail: m.engelhart@iwar.tudarmstadt. de

Projektpartner

TU-AW, inter 3, HSRM

Kurzbeschreibung

In Labor- und Pilotversuchen wurden verschiedene Verfahrenstechniken (Filtration in verschiedenen Filtereinheiten (z.B. Membrananlagen, Zweischichtfilter, Tuchfilter), Flockung in Kombination mit Filtration, Flotation oder Sedimentation) hinsichtlich der Kunststoffpartikelentfernung bewertet. Dazu wurden die in AP 2 entwickelten Tracerpartikel eingesetzt, die die Verwendung synthetischer und realer industrieller Abwässer ermöglichen. Weiter wurde die vorhandene großtechnische Verfahrenstechnik an verschiedenen Industriestandorten evaluiert und hinsichtlich der Abscheidung von Kunststoffpartikeln optimiert.

AP 5 Optimierung des Plastikrückhalts

Ansprechpartner*innen

Dr.-Ing. Eva Gilbert, EnviroChemie GmbH, F&E, In den Leppsteinswiesen 9, 64380 Rossdorf, E-Mail: eva.gilbert@envirochemie.com

Prof. Dr.-Ing. Markus Engelhart, Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik, Franziska-Braun-Straße 7, 64287 Darmstadt, E-Mail: m.engelhart@iwar.tudarmstadt. de

Projektpartner

TU-AW

Kurzbeschreibung

Aufbauend auf den Ergebnissen aus AP 4 wurden die Pilotanlagen durch gezielte konstruktive Veränderungen (z.B. Strömungsführung, Schlammabzug, Fördertechnik) angepasst und hinsichtlich ihrer Wirkungen in weiteren Bilanzierungsversuchen evaluiert.

Für die betrachteten Industrien wurden neben konstruktiven Optimierungen der Verfahrenstechnik insbesondere auch produktionsintegrierte Maßnahmen zur Reduktion der Kunststoffemissionen abgeleitet. Als Grundlage hierfür dienten die in AP 3 erhobenen Produktionsinformationen.

AP 6 Entwicklung von Flockungsmitteln für Kunststoffsorten

Ansprechpartner*innen

Dr.-Ing. Eva Gilbert, EnviroChemie GmbH, F&E, In den Leppsteinswiesen 9, 64380 Rossdorf, E-Mail: eva.gilbert@envirochemie.com

Projektpartner

TU-AT, TU-AW

Kurzbeschreibung

In Becherglasversuchen wurden zunächst einzelne Polymere zur gezielten Flockung von Partikeln verschiedener Kunststoffsorten im Größenbereich von 10 bis 300 μm getestet. Mit den Ergebnissen wurden dann gezielt Mischungen aus Polymeren getestet, um möglichst stabile Flocken der Partikel einzelner Kunststoffsorten zu erzeugen. Mit diesen Ergebnissen wurden die Versuche und Entwicklungen auf Mischungen verschiedener Kunststoffsorten ausgedehnt.

Die Laborergebnisse wurden dann durch Pilotversuche mittels den in AP 2 entwickelten Tracerpartikeln ergänzt.

AP 7 Risiko- und Potenzialanalyse

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Wolf Raber, inter 3 GmbH - Institut für Ressourcenmanagement, 10585 Berlin, E-Mail: raber@inter3.de

Kurzbeschreibung

Zur Maximierung der Breitenanwendung der EmiStop-Optimierungsansätze und -Vermeidungsstrategien wurden deren Risiken und Potenziale aus Sicht der zentralen Akteure erhoben, ausgewertet und zu einem frühen Technologie-Reifegrad in den Projektverbund eingespeist. Weiterhin wurde ein expertengestütztes Set aus sozio-politischen, ökonomischen und ökologischen Bewertungskriterien und eine aussagekräftige Indikatorik abgeleitet, um die EmiStop-Optimierungsansätze und -Vermeidungsstrategien multikriteriell zu analysieren und zu bewerten und Implementierungs- und Diffusionsstrategien abzuleiten.

AP 8 Management und Kommunikation

Ansprechpartner*innen

Dr.-Ing. Eva Gilbert, EnviroChemie GmbH, F&E, In den Leppsteinswiesen 9, 64380 Rossdorf, E-Mail: eva.gilbert@envirochemie.com

Dr. Anja Steglich, inter 3 GmbH - Institut für Ressourcenmanagement, Otto-Suhr-Allee 59, 10585 Berlin, E-Mail: steglich@inter3.de

Projektpartner

TU-AT, TU-AW, , HSRM, BS-Partikel

Kurzbeschreibung

Zur Verbreitung und Umsetzung der Projektergebnisse wurden Industrieunternehmen einbezogen und der Dialog mit Expert*innen relevanter Branchenverbände (z.B. Plastics Europe e.V. oder GKV Gesamtverband Plastikverarbeitende Industrie e.V.) aktiv geführt. Die Kollaboration wurde dazu eingesetzt, a) die Ergebnisse zu einer konsensfähigen Gesamtperspektive zu entwickeln, b) diese zu handlungsorientierten und umsetzungsfähigen Leitlinien aufzubereiten und c) über eingeführte Kanäle und Multiplikatoren bspw. die Responsible Care Initiative der chemischen Industrie zur Verfügung zu stellen.

Koordinator

Dr.-Ing. Eva Bitter
EnviroChemie GmbH
In den Leppsteinswiesen 9
64380 Rossdorf
Tel.: +49 6154-6998-57
E-Mail: eva.bitter@envirochemie.com

Website

http://www.emistop.de/

Partnerinstitutionen

Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik / TU-AT

Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwasserwirtschaft / TU-AW

Hochschule RheinMain, Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik / HSRM

inter 3 GmbH-Institute for Resource Management

BS-Partikel GmbH

Laufzeit

Januar 2018

Dezember 2020

Schlagworte

Industrielle Emissionen

Polyethylenterephthalat (PET)

Polymeranalytik

Polypropylen (PP)

Polystyrol (PS)

Polyvinylchlorid (PVC)

Verminderungsmaßnahmen

Projektblatt

Infoblatt_EmiStop_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

REPLAWA

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 16:24:02 +0000

REPLAWA KALEH Di, 12/19/2017 - 17:24

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

Das REPLAWA-Projekt untersuchte innerhalb der Thematik des Plastiks in der Umwelt die Fragestellungen und Aufgaben zum Schutz der Ressource Wasser in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und Abwasserbehandlung. Die Eintragspfade ins Gewässer durch Kläranlagen, Niederschlagswassereinläufe und Mischwasserentlastungen sowie die Senken bei der Abwasserbehandlung und im Klärschlamm wurden ermittelt und quantitativ beurteilt. Verschiedene Verfahren zur Reduktion und Elimination des Eintrags von Plastik bei der Abwasserbehandlung wurden praktisch erprobt und bewertet. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen und Auswertungen internationaler Regulierungsansätze wurden Strategien zur Reduzierung von Plastikeinträgen und zur Sensibilisierung von Entscheidungsträgern und Anlagenbetreibern sowie zur Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet.

Aufgrund der spezifischen Gegebenheiten lag der Fokus bei dem in diesem Vorhaben thematisierten Plastik im Abwasser vor allem auf den Mikroplastik- Fraktionen, für die die größten Herausforderungen in Bezug auf die genannten Ziele bestehen.

Die erarbeiteten Ergebnisse ermöglichen einen unmittelbaren ökologischen und auch ökonomischen Nutzen durch die Gewinnung und Verbreitung von technischem Knowhow für die Auswahl und Integration geeigneter Technik zum Rückhalt von Plastik bei der Abwasserbehandlung. Zudem profitieren die zuständigen politischen und behördlichen Entscheidungsträger von den im Projekt erarbeiteten Bestandsaufnahmen und Hinweisen zur Strategieentwicklung im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft.

Arbeitsschwerpunkte

Weiterentwicklung und Überprüfung geeigneter Probenahme-, Probenaufbereitungs- und Analysenmethodik für Plastikpartikel in Abwasser und Klärschlamm
Bestandsaufnahme und Einordung der Einträge ins Gewässer über Mischwasserentlastungen, Niederschlagswasser, Kläranlagenabläufe und diffuse Quellen
Bestandsaufnahme und Bilanzierung auf großtechnischen Kläranlagen
Bewertung und Weiterentwicklung verschiedener technischer Lösungen zur Abscheidung von Plastik bei der Abwasserbehandlung mittels Vergleichsversuchen
Sozialwissenschaftliche Analyse und Einordnung der abwasserbezogenen Regulierungsvorschläge und -maßnahmen weltweit
Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft und der damit verbundenen Regulierung des Plastikeintrages

Arbeitspakete

AP 1 Probenahme- und Analysenmethodik

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Institut Bauingenieurwesen, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin; E-Mail: matthias.barjenbruch@tu-berlin.de

Projektpartner

Emscher Wassertechnik GmbH, TU Braunschweig ISWW, Lippeverband

Kurzbeschreibung

Definition und Anwendung der Probenahme- und Analysenmethodik.

Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Zusammenstellung von Anforderungen an die Probenahme, Probenaufbereitung und Analytik für Mikroplastik
Auswahl der geeigneten Analysentechnik für das Verbundvorhaben
Aufbau der technischen und personellen Kapazitäten am Standort Berlin
Definition der Probenahme- und -vorbereitungsmethodik für Abwässer und Klärschlamm
Weiterentwicklung und Validierung der Probenahme und Analytik
Erarbeitung der methodischen Vorgehensweise zur Mikroplastikdotierung für Abscheideuntersuchungen

AP 2 Bestandsaufnahme der Einträge in Gewässer

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Holger Scheer, Emscher Wassertechnik GmbH, Brunnenstr. 37, 45128 Essen, E-Mail: scheer@ewlw.de

Projektpartner

TU Berlin FG Siwawi, TU Braunschweig ISWW, Lippeverband, Stadtentwässerung Braunschweig GmbH

Kurzbeschreibung

Bestandsaufnahme und Bewertung der Eintragswege von Mikroplastik ins Gewässer, in die Landwirtschaft und ins Grundwasser. Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Datenerhebung, Überprüfung und Auswahl geeigneter Flussgebietsabschnitte, Grundwasserkörper und landwirtschaftlicher Flächen
Festlegung eines detaillierten Mess- und Probennahmeprogramms
Darstellung und Verifizierung der Einleitungen und Randbedingungen
Beprobung und Analysen
ergänzende Erhebungen und Datenauswertung hinsichtlich des Eintrags ins Abwasser
Auswertung der Messdaten, quantitative Beurteilung der Eintragspfade, Bewertung

AP 3 Bestandsaufnahme und Bilanzierung auf großtechnischen Kläranlagen

Ansprechpartner

Projektpartner

Emscher Wassertechnik GmbH, TU Braunschweig ISWW, Lippeverband, Stadtentwässerung Braunschweig GmbH

Kurzbeschreibung

Untersuchung, Bewertung und Optimierungsansätze zum Mikroplastikrückhalt von großtechnischen Kläranlagen.

Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Zusammenstellung von Anforderungen an die Kläranlagen mit konventionellem Belebungsverfahren und Verfahren mit weitergehendem Feststoffrückhalt
Auswahl und Abstimmung mit den großtechnischen Anlagen
Detaillierte Aufnahme von Anlagenkenndaten und Randbedingungen
Beprobung und Analysen
Auswertung der Messdaten, Bilanzierung der Stoffströme, Bewertung
Ableitung weiterer Anforderungen: technische und betriebliche Optimierungsansätze für die großtechnischen Anlagen und für die halbtechnischen Untersuchungen (AP 4) im Hinblick auf die Rückhaltung von Mikroplastik

AP 4 Halbtechnische Untersuchungen zur Weiterentwicklung technischer Lösungen zum Abscheidung von Plastik

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Norbert Dichtl, Technische Universität Braunschweig, Institut für Siedlungswasserwirtschaft, Pockelsstraße 2a, 38106 Braunschweig, E-Mail: n.dichtl@tu-braunschweig.de

Projektpartner

Emscher Wassertechnik GmbH, TU Berlin FG Siwawi, Mecana Umwelttechnik GmbH, Nordic Water GmbH, MARTIN Membrane Systems AG, Stadtentwässerung Braunschweig GmbH

Kurzbeschreibung

Bewertung und Optimierung der Rückhalteleistung von Mikroplastik auf Kläranlagen durch Untersuchungen im halbtechnischen Maßstab zur (nachgeschalteten) Filtration von Abwasser und zur Klärschlammfaulung mit dotiertem Mikroplastik.

Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Auswahl der Anlagentechnik für Abscheideverfahren mittels Membran, Tuchfilter und Sandfilter
Aufstellung des Versuchs- und Messprogramms
Aufbau halbtechnischer Versuchsanlagen für Vergleichsuntersuchungen am Standort Braunschweig
Durchführung des Versuchsbetriebs, Beprobung und Analysen
Technische und betriebliche Optimierung der Anlagen im Hinblick auf die Rückhaltung von Mikroplastik
Finale Auswertung und Bewertung von Messdaten und Anlagenbetrieb

AP 5 Sozialwissenschaftliche Analyse von Regulierungsvorhaben und -maßnahmen weltweit

Ansprechpartnerin

Univ.-Prof. Dr. phil. habil. Anja P. Jakobi, Technische Universität Braunschweig, Fachgebiet Internationale Beziehungen, Institut für Sozialwissenschaften, Bienroder Weg 97, 38106 Braunschweig, E-Mail: a.jakobi@tu-braunschweig.de

Projektpartner

Emscher Wassertechnik GmbH

Kurzbeschreibung

Zusammenstellung von internationalen Regulierungskonzepten zu Mikroplastik im Abwasser, mit Analyse von Akteursinteressen, Bewertung von politischen Maßnahmen im Hinblick auf Problemlösung sowie die Zusammenstellung von politischen Handlungsoptionen für den Bereich der Siedlungswasserwirtschaft.

Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Interviews mit nationalen, europäischen und globalen Akteuren
Inhaltliche Vernetzung mit den anderen Akteuren zu übergeordneten Themen des Forschungsschwerpunkts
Analyse von Akteursinteressen (staatlich, privat) und deren Auswirkungen auf Regulierung (deskriptiv und kausal)
Kausale Analyse der Regulierungsergebnisse (qualitativ, wenn möglich auch statistisch – abhängig von Datenqualität)
Bewertung der politischen Maßnahmen im Hinblick auf Problemlösung

AP 6 Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Holger Scheer, Emscher Wassertechnik GmbH, Brunnenstraße 37, 45128 Essen, E-Mail: scheer@ewlw.de

Projektpartner

TU Berlin FG Siwawi, TU Braunschweig ISWW, TU Braunschweig IB-ISW, Mecana Umwelttechnik GmbH, Nordic Water GmbH, MARTIN Membrane Systems AG, Lippeverband, Stadtentwässerung Braunschweig GmbH

Kurzbeschreibung

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

Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Handlungsempfehlungen zu den Gewässereinleitungen, der Niederschlagswasserbehandlung und der landwirtschaftlichen Verwertung
Beschreibung technischer Möglichkeiten zur Elimination und Reduktion auf Kläranlagen, Kläranlagenertüchtigung
Upscaling der Ergebnisse für unterschiedliche Kläranlagengrößenklassen
Aufzeigen, wie regulatorische Ansätze und Veränderungen initiiert bzw. beeinflusst werden können
Erarbeitung von weiteren Handlungsempfehlungen und Hinweisen zur übergeordneten Strategieentwicklung inkl. der Ergebnisse der sozialwissenschaftlichen Analysen

AP 7 Koordination des Verbundprojekts

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Holger Scheer, Emscher Wassertechnik GmbH, Brunnenstraße 37, 45128 Essen, E-Mail: scheer@ewlw.de

Projektpartner

TU Berlin FG Siwawi, TU Braunschweig ISWW, TU Braunschweig IB-ISW, Mecana Umwelttechnik GmbH, Nordic Water GmbH, MARTIN Membrane Systems AG, Lippeverband, Stadtentwässerung Braunschweig GmbH

Kurzbeschreibung

Fachliche und organisatorische Koordination des Verbundprojekts bei der Ergebnisfindung und Unterstützung bei der Ergebnisverbreitung.

Dazu wurden u. a. bearbeitet:

Fachliche Koordination von Querschnittsthemen
Abstimmung mit dem übergeordneten wissenschaftlichen Begleitvorhaben
Organisation von verbundübergreifenden Projektreffen und Workshops
Erstellung und Durchführung eines Kommunikationskonzepts
Unterstützung bei der Verbreitung der Ergebnisse
Verfolgung der Zeit- und Arbeitsplanung

Koordinator

Prof. Dr.-Ing. Holger Scheer
Emscher Wassertechnik GmbH
Brunnenstraße 37
45128 Essen
Tel.: +49 201 3610-120
E-Mail: scheer@ewlw.de

Website

http://www.replawa.de/

Partnerinstitutionen

Technische Universität Berlin, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft / TU Berlin FG Siwawi

Technical University of Braunschweig, Institute of Sanitary and Environmental Engineering / ISWW

Technische Universität Braunschweig, Institut für Sozialwissenschaften / IB-ISW

Nordic Water GmbH

MARTIN Membrane Systems AG

Lippeverband

Unterauftragnehmer

Mecana Umwelttechnik GmbH

Stadtentwässerung Braunschweig GmbH

Laufzeit

Januar 2018

Dezember 2021

Projektblatt

Infoblatt_REPLAWA_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

KuWert

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 16:12:48 +0000

KuWert KALEH Di, 12/19/2017 - 17:12

Schiffgestützte Behandlung von Kunststoffen zur Implementierung von Wertschöpfungsketten in wenig entwickelten Ländern sowie zur Vermeidung von Kunststoffeinträgen in die Umwelt und insbesondere in marine Ökosysteme

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung von Konzepten und Vorplanungen zur Implementierung einer Infrastruktur zur Erfassung, schiffsgestützten Behandlung und Vermarktung von Kunststoffabfällen, um den Eintrag von Kunststoffabfällen in die Umwelt und in marine Ökosysteme zu reduzieren. Zielregionen des Vorhabens waren dabei vor allem wenig entwickelte Länder des Globalen Südens. Am Beispiel Westafrikas wurden Strategien zur Reduzierung des Kunststoffeintrags (hier Makrokunststoffen) in die Umwelt erforscht, denn der Eintrag von Makrokunststoffen in die Umwelt ist besonders hoch, wenn funktionierende Abfallerfassungs- und Entsorgungssysteme fehlen. Stakeholder-Dialoge wurden durchgeführt, um abzuschätzen, ob eine Warenkette auf Basis von Plastik-Rezyklaten an der westafrikanischen Küste möglich ist. Der Prototyp eines Modellschiffes wurde entwickelt und zur Kostenermittlung herangezogen.

Arbeitsschwerpunkte

Datensammlung, Analyse und Bewertung (Rahmenbedingungen vor Ort in wenig entwickelten Ländern)
Vorplanung von Abfallbehandlungsanlagen
Entwurf eines Konzepts für geeignete Schiffsund Anlagentechnik
Entwicklung von Strategien zur Implementierung von Wertschöpfungsketten in wenig entwickelten Ländern
Analyse und Bewertung der Ergebnisse (ökonomisch, ökologisch)

Arbeitspakete

AP 1 Grundlagenermittlung – Erfassung von Kunststoffabfällen

Ansprechpartner

Prof. Dr. Martin Wittmaier, IEKrW, Neustadtswall 30, 28199 Bremen, E-Mail: wittmaier-office@hs-bremen.de

Projektpartner

TECHNOLOG, Nehlsen, University of Mauritius, University of Sierra Leone

Kurzbeschreibung

Für die Bearbeitung des Gesamtvorhabens war es von größter Bedeutung, für wenig entwickelte Länder Kenntnis über die Zusammensetzung der potenziell zu erfassenden Kunststoffabfälle zu erlangen. Hierzu erfolgte zunächst die Sammlung, Analyse und Bewertung von Daten und Informationen (Kunststoffabfallarten, -qualitäten, -quantitäten, Rahmenbedingungen, Logistik, usw.), u.a. auch vor Ort in den Beispielländern Sierra Leone und Mauritius.

AP 2 Vorplanung einer Behandlungs- und Verwertungsanlage

Ansprechpartner

Dr. Sven Rausch, Nehlsen GmbH & Co. KG, Wilhelm-Karmann-Str. 5, 28237 Bremen, E-Mail: sven.rausch@nehlsen.com

Projektpartner

TECHNOLOG, IEKrW, University of Mauritius, University of Sierra Leone

Kurzbeschreibung

In diesem AP wurden Abfallbehandlungsanlagen in verschiedenen Varianten vorgeplant. Hierzu wurden nationale und internationale Rahmenbedingungen, die mit der Errichtung und dem Betrieb der zu entwickelnden schiffsgestützten Anlagen verbunden sind, ermittelt. Verschiedene bekannte Verfahren wurden bewertet und hinsichtlich ihrer Eignung geprüft, ebenso wie Anforderungen an Betrieb, Wartung und Reparatur. Auf dieser Basis erfolgte die Definition der Ziele einer Behandlung von Kunststoffabfällen mit anschließender Entwicklung von Konzeptentwürfen.

AP 3 Konzeptentwicklung (Schiffs- und Anlagentechnik)

Ansprechpartner

Fridtjof Rohde, TECHNOLOG, Vorsetzen 50, 20459 Hamburg, E-Mail: fridtjof.rohde@tlg-services.biz

Projektpartner

IEKrW, Nehlsen

Kurzbeschreibung

In diesem AP wurden für bis zu drei Varianten von Trägerschiffen/Halbtauchern zur Behandlung von Kunststoffabfällen Vorentwürfe entwickelt mit alternativen schiffsgebundenen Logistikkonzepten. Die Grobplanung beinhaltete die Raumplanung und prozessgerechte Anordnung von Einrichtungen, die Ausrüstungen an maritimer Technik, Ausrüstung an Abfallbehandlungsanlagen etc. Ebenso wurden Gestehungskosten und Energiebedarf ermittelt, und es erfolgte ein ökonomischer Vergleich der Varianten.

AP 4 Vermarktungspotenzial von Sekundärrohstoffen

Ansprechpartner

Dr. Sven Rausch, Nehlsen GmbH & Co. KG, Wilhelm-Karmann-Straße 5, 28237 Bremen, E-Mail: sven.rausch@nehlsen.com

Projektpartner

IEKrW, TECHNOLOG

Kurzbeschreibung

In diesem AP wurde der Markt für Sekundärrohstoffe untersucht, da diese grundsätzlich werthaltig sind. Handelbare Produkte aus Kunststoffabfällen wurden identifiziert und die zu erfüllenden Qualitätsanforderungen spezifiziert. Dabei wurden auch mögliche Erlöse abgeschätzt. Die hieraus resultierenden technischen Anforderungen an die Aufbereitungstechnik und das Qualitätsmanagement wurden in den anderen AP berücksichtigt. Auf Basis der Ergebnisse wurden Strategien für eine möglichst wirtschaftliche Aufbereitung und Vermarktung der aus Kunststoffabfällen erzeugten Produkte entwickelt.

AP 5 Wirtschaftlichkeitsanalyse und ökobilanzielle Bewertung

Ansprechpartner

Prof. Dr. Martin Wittmaier, IEKrW, Neustadtswall 30, 28199 Bremen, E-Mail: wittmaier-office@hs-bremen.de

Projektpartner

TECHNOLOG, Nehlsen

Kurzbeschreibung

Die in dem Vorhaben entwickelten Konzepte und Vorplanungen zur schiffsgestützten Erfassung, Aufbereitung und Vermarktung von Kunststoffabfällen aus wenig entwickelten Ländern wurden unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet. Auf Basis der Ergebnisse wurden die ökologische Vorteilhaftigkeit (Verringerung des Eintrags von Kunststoffen in die Umwelt, Ressourcenschutz durch Verwertung von Kunststoffabfällen) ermittelt. Durch die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit wurden die Realisierungschancen abgeschätzt und ein Planungsrahmen für potenzielle Investoren, Fördermittelgeber und Betreiber einer schiffsgestützten Erfassungs- und Aufbereitungsanlage für Kunststoffabfälle gegeben.

AP 6 Projektmanagement, Öffentlichkeitsarbeit, Verwertungskonzept

Ansprechpartner

Fridtjof Rohde, TECHNOLOG, Vorsetzen 50, 20459 Hamburg, E-Mail: fridtjof.rohde@tlg-services.biz

Projektpartner

IEKrW, Nehlsen

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des AP 6 wurden Arbeiten zur internen und externen Kommunikation (Projektmeetings, Workshops, Kommunikation zwischen nationalen und internationalen Partnern einschließlich Kontaktpflege mit interessierten Schifffahrtsunternehmen/ Reedern, Öffentlichkeitsarbeit etc.) und des Projektmanagements (administratives und inhaltliches Berichtswesen, Arbeits- und Fortschrittskontrolle und -koordination etc.) durchgeführt.

Koordinator

Fridtjof Rohde
TECHNOLOG Services GmbH
Vorsetzen 50
20459 Hamburg
Tel.: +49 40 7070768-20
E-Mail: fridtjof.rohde@tlg-services.biz

Website

http://www.KuWert.hs-bremen.de

Partnerinstitutionen

Institut für Energie und Kreislaufwirtschaft an der Hochschule Bremen GmbH / IEKrW

Nehlsen GmbH & Co. KG

Laufzeit

August 2017

Dezember 2019

Schlagworte

Abfallvermeidung