Mikroplastik gelangt über Kläranlagen in Flüsse und ins Meer, und das Problem besteht darin, dass viele dieser Anlagen nicht darauf ausgelegt sind, es effektiv zurückzuhalten. Diese winzigen, manchmal unsichtbaren Partikel sind zu einem Umwelt- und Gesundheitsproblem geworden.und ihre Erfassung erfordert wesentlich feinere Verarbeitungs- und Messtechnologien als jene, die bei herkömmlichen Verfahren eingesetzt werden.
In Spanien gehen mehrere Initiativen mit sehr unterschiedlichen, aber sich ergänzenden Ansätzen voran: von Ultrafiltrationsmembranen in Kombination mit anaerober Vergärung bis hin zu Biomimetik, die von der Anatomie eines Mittelmeerrochens inspiriert ist, nicht zu vergessen magnetische Fangstrategien oder Schiffssysteme, die das Waschwasser aus Gaswäschern nutzen. Das gemeinsame Ziel ist klar: Mikroplastik in städtischen und industriellen Kläranlagen sowie in... zu verhindern, nachzuweisen und zu beseitigen. Meeresumwelt.
Warum ist es so schwierig, Mikroplastik zurückzuhalten?
Mikroplastik bezeichnet alle Kunststoffpartikel mit einer Größe von unter 5 mm, Nanoplastik hingegen solche im Nanometerbereich. Seine Verbreitung ist weitverbreitet und seine Beharrlichkeit enorm.Sie kommen in städtischen und industriellen Abwässern sowie in Grundwasserleitern und Meeren vor. Die UN hat vor alarmierenden Einleitungszahlen gewarnt, und verschiedene Studien haben diese Partikel in Meerestieren, Schalentieren und auch im menschlichen Körper nachgewiesen.
Abgesehen von der physischen Präsenz dieser Partikel besteht die Sorge, dass sie als Vektoren für toxische Substanzen fungieren können. Sie stehen im Verdacht, Schwermetalle und organische Schadstoffe zu transportieren.mit potenziellen Auswirkungen auf das Verdauungssystem und die Darmflora. Dieses Risiko sowie seine Anreicherung in aquatischen Ökosystemen erfordern, dass die herkömmlichen Behandlungsverfahren von Kläranlagen über die herkömmliche Abwasserreinigung hinausgehen.
Die üblichen Verfahren einer Kläranlage sind für andere Schadstoffe ausgelegt und nicht für die Erfassung von Kunststoffen im Mikrometerbereich oder kleiner. Daher können sie zwar größere Anteile zurückhalten, aber keine vollständige Entfernung garantieren.Die Folge ist, dass ein erheblicher Teil dieser Partikel in Abwässer und Klärschlamm gelangt, wodurch ein Verschmutzungskreislauf entsteht, der ohne fortschrittliche Technologien nur schwer zu durchbrechen ist.
Filtrations- und Trenntechnologien: vom Korn bis zur Nanometrie
Mehrere Verfahrensfamilien werden kombiniert, um Mikroplastik unterschiedlicher Größe abzubauen. Sedimentfilter und Ultrafiltrationsmembranen verbessern die Rückhaltung feiner Partikel.Umkehrosmose kann zwar auch kleinere Partikel entfernen, ist aber mit einem höheren Energie- und Betriebsaufwand verbunden. Einfachere Tischfilter oder Filterpatronen hingegen sind nur gegen größere Partikel wirksam.
Im Bereich der Entwicklungszusammenarbeit zeichnet sich Spanien durch Vorschläge aus, die verschiedene Behandlungsebenen integrieren. Aimplas, das Technologische Institut für Kunststoffe, entwickelt eine Reinigungsanlage mit Ultrafiltrationsmembranen in Kombination mit anaerober Vergärung., mit dem Ziel, eine sehr hohe Effizienz bei der Entfernung von Mikro- und Nanoplastik zu erreichen und deren Entstehung während des gesamten Prozesses zu minimieren.
Im Gegensatz zur üblichen Verwirrung sollte man bedenken, dass nicht alle Lösungen ein Netz beinhalten, das alles aufhält. Es gibt alternative Trennverfahren zur Filtration, wie z. B. selektive Abscheidung und magnetische Aggregation.Diese sind besonders vielversprechend, wenn hohe Durchflussraten und ein kontinuierlicher Betrieb ohne Verstopfung der Membranen erforderlich sind.
Prevenplast und der AnMBR-Prozess: Ultrafiltrationsmembranen mit anaerober Vergärung
Im Rahmen des von der Innovationsagentur Valencia finanzierten Projekts Prevenplast entwickelt Aimplas im Pilotmaßstab ein Verfahren, das Ultrafiltrationsmembranen mit anaeroben Membranbioreaktoren kombiniert. Es wird erwartet, dass eine Eliminierung von Mikro- und Nanoplastik im Abwasser von über 99 % erreicht wird., eine Hürde, die sich für konventionelle Kläranlagen bis heute als schwer zu überwinden erwiesen hat.
Diese Lösung beinhaltet auch eine standardisierte Methodik für die qualitative und quantitative Analyse von Partikeln, die für die tatsächliche Messung der Effektivität der Technologie von entscheidender Bedeutung ist. Mit homogenen Daten können diese Materialien während des gesamten Prozesses identifiziert, gezählt und zurückverfolgt werden.Dadurch wird es einfacher, Leitfäden für bewährte Verfahren zu verfassen, um deren Entstehung zu verhindern und weniger Plastik in die Umwelt freizusetzen.
Das europäische Abwasserbehandlungssystem bietet ein riesiges Anwendungsfeld. Schätzungsweise sind in der EU rund 5.300 Kläranlagen in Betrieb.Daher hätte eine bewährte und stabile AnMBR-Technologie ein enormes Einsatzpotenzial. In Europa ist derzeit kein identisches System im großen Maßstab installiert, weshalb der Sprung in der technologischen und regulatorischen Reife für den Sektor entscheidend sein könnte.
Die Arbeit von Aimplas wird sowohl mit Proben aus Kläranlagen als auch in einer Pilotanlage zur Kunststoffverarbeitung getestet. Das Vorhandensein von Mikro- und Nanoplastik wird an verschiedenen Punkten im Prozess bewertet, die Minimierung ihrer Entstehung und ihre Rückgewinnung mittels Hohlfasermembranen und anaerober Vergärung.Parallel dazu wird die Langzeitstabilität dieser Instrumente aus technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Sicht untersucht, um ihre Ausweitung in der Praxis zu ermöglichen.
Die erwarteten Auswirkungen sind übergreifend: Wasseraufbereitung, Kunststoffverarbeitung und branchenübergreifende Vereinbarungen. Global Omnium, die CALAGUA-Forschungsgruppe der Universität Valencia und das IIAMA der Polytechnischen Universität Valencia arbeiten bei dieser Initiative zusammen., ein Konsortium mit Erfahrung im Wassersektor, das den Transfer von Forschungsergebnissen in industrielle Anwendungen beschleunigt.
Microplast: Sand- und Aktivkohlefilter sowie Membranreaktoren
Parallel dazu fördert Aimplas ein weiteres Projekt, das sich auf städtische und industrielle Abwässer konzentriert. Microplast kombiniert zwei Pilotverfahren: eines basiert auf Sand- und Aktivkohlefiltern, das andere auf Membranreaktoren., mit dem doppelten Ziel, künftige rechtliche Anforderungen zu antizipieren und die Messung dieser Schadstoffe in verschiedenen Wasserquellen zu standardisieren.
Damit der Vergleich sinnvoll ist, muss die Quantifizierungsmethodik so ausgelegt sein, dass sie homogene und vergleichbare Daten liefert. Dies ermöglicht eine genaue Bewertung der Effizienz verschiedener Behandlungsmethoden und Anpassungen an der Gestaltung der Verarbeitungslinien. abhängig von der Art des Abwassers und den Zielen der Wasserqualität.
An dem Projekt sind Aguas de Valencia und die Universität Valencia beteiligt; die Finanzierung erfolgt durch die AVI. Dieser kombinierte Ansatz fördert fundierte Entscheidungen über Investitionen und Betriebsabläufe.Ein Aspekt, der oft fehlt, wenn über neue Technologien für Mikroplastik gesprochen wird.
Biomimikry in Kläranlagen: REMOURE und der Mobula-Rochen
Ein weiterer faszinierender Entwicklungszweig ist die Biomimikry. Im Rahmen des REMOURE-Projekts wurde der Kiemenbogen des Mobula-Rochens mithilfe additiver Fertigungsverfahren nachgebildet. Mittelmeer als Inspiration für ein Filtrationssystem, das in der Wasserleitung von Kläranlagen Anwendung finden kann.
Das Konsortium optimiert die Regelung der hydrodynamischen Prüfgeräte, um Leistung und Integration zu verbessern. Ziel ist es, dieses natürliche Fangmuster auf ein Gerät zu übertragen, das den Druckverlust minimiert und die Rückhaltung maximiert., passend für die Hydraulik der Anlagen ohne größere Umbauten.
Die Entwicklung wurde der Öffentlichkeit auf der VLC Tech X-perience-Veranstaltung in Valencia vorgestellt und für ihre Originalität und ihr Skalierungspotenzial gut aufgenommen. Die Initiative wird aus dem EFRE-Fonds über die Innovationsagentur Valencia finanziert., mit Global Omnium als Koordinator und IMEDMAR-UCV, Vielca Ingenieros, Control de Vertido Industrial und AIDIMME als Technologiepartnern.
REMOURE ist Teil der Produktentwicklungs- und Optimierungslinie von AIDIMME. Das Projekt 22200071, Akte INNEST/2022/131, erstreckte sich von Juni 2022 bis Ende September 2024.Konsolidierung der additiven Fertigungskapazitäten zur Anwendung auf fortschrittliche Umweltlösungen.
Abscheidung auf See: Gaswäscher, die Mikroplastik zurückhalten
Neben Kläranlagen gibt es auch Innovationen an Bord von Schiffen. Wärtsilä und die Grimaldi-Gruppe haben ein System vorgestellt, das das Waschwasser aus offenen Abgaswäschern nutzt. um Mikroplastik während der Schifffahrt aus dem Meerwasser zu entfernen.
Die Idee ist so einfach wie wirkungsvoll: Das Gasreinigungssystem selbst nutzt große Wassermengen, die als Auffangmedium dienen können. Ein 10-MW-Motor bewegt etwa 450 m³ Meerwasser pro Stunde.Dies führt zu einer beträchtlichen Kapazität für die Partikelrückhaltung, insbesondere bei Partikeln unter 10 Mikrometern.
Die ersten Ergebnisse sind ermutigend. Mikroplastik wurde in Konzentrationen von etwa 76 Partikeln pro Kubikmeter aufbereitetem Wasser nachgewiesen.Bei einem Test zwischen Civitavecchia und Barcelona wurden auf einer einzigen Fahrt Zehntausende Partikel gesammelt. All dies mit minimalen Änderungen an Bord und unter Nutzung eines bereits bestehenden Betriebs.
Diese Funktionalität wird in die Waschwasseraufbereitungssysteme von Wärtsilä integriert und unterstreicht damit das Engagement des Unternehmens für modulare Plattformen, die die Einbindung von Umweltinnovationen ermöglichen. Es ist ein mittel-ökonomischer Ansatz: die Luft reinigen und ganz nebenbei zur Säuberung der Ozeane beitragen.und nutzt dabei bereits in Nutzfahrzeugflotten installierte Ausrüstung.
Selektive Messung und Erfassung: Der Vorschlag von Captoplastic
Ohne Messung keine Kontrolle. Captoplastic, ein Spin-off-Unternehmen der Autonomen Universität Madrid, hat Captolab entwickelt, ein Gerät, das Milligramm Mikroplastik pro Liter in verschiedenen Wassertypen quantifiziert.von städtischen Kläranlagen bis hin zu chemischen Industrien mit hohen Qualitätsanforderungen.
Ihr Entfernungsansatz basiert nicht auf einem Sieb, sondern auf Fangchemie. Dem Wasserstrom wird ein Kollektor hinzugefügt, der an den Mikroplastikpartikeln haftet und ein Agglomerat mit magnetischen Eigenschaften bildet.Anschließend trennt ein Magnetfeld dieses Aggregat vom Hauptwasser und verhindert so die Verstopfung, unter der Membranen häufig leiden.
Um den Kreislauf zu schließen, wird das Agglomerat mit einer Salzlösung aufgelöst und der Kollektor kehrt in den Kreislauf zurück, während die Mikroplastikpartikel zur weiteren Entsorgung beiseitegestellt werden. Das Unternehmen fördert außerdem Vereinbarungen, um ihnen ein zweites Leben zu geben, beispielsweise durch die Umwandlung in Kunststoffholz., wodurch der Lösung eine Komponente der Kreislaufwirtschaft hinzugefügt wird.
Hinsichtlich der Skalierbarkeit hat Captoplastic mehrere Pilotanlagen mit einer Kapazität zwischen 3.000 und 5.000 Litern pro Stunde in Betrieb genommen und erzielt Fortschritte bei einer Anlage mit der Autonomen Gemeinschaft Madrid und dem Canal de Isabel II in Móstoles. Diese Anlage soll rund 100.000 Liter Wasser pro Stunde aufbereiten und dabei Mikroplastik auffangen.Parallel dazu wird an kompakten Geräten für die Hauptstromversorgung im Haushalt gearbeitet: der Wäsche.
Gesundheit, Regulierung und Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette
Obwohl die wissenschaftlichen Erkenntnisse über Langzeitwirkungen noch gesammelt werden, bestimmt die Besorgnis über die potenziellen Risiken von Mikroplastik bereits die öffentliche Debatte. Toxintransport, Verdauungsstörungen und Veränderungen der Mikrobiota sind einige der untersuchten Vektoren.Dies sind überzeugende Gründe, sowohl Prävention als auch Entzug an kritischen Punkten zu beschleunigen.
Die Antizipation regulatorischer Entwicklungen ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Projekte wie Microplast sind darauf ausgelegt, zukünftige rechtliche Anforderungen zu antizipieren.Diese Arbeit etabliert Kennzahlen und Technologien, die für die Integration in reale Anlagen geeignet sind. Sie ermöglicht es Betreibern und Industrieunternehmen, Investitionsentscheidungen mit technischer und regulatorischer Sicherheit zu treffen.
Die wirtschaftlichen Auswirkungen dürften in Sektoren wie der Wasseraufbereitung, der Kunststoffverarbeitung und in Branchen mit hohem Bedarf an Prozesswasser erheblich sein. Die Zusammenarbeit zwischen Technologiezentren, Universitäten, Betreibern und spezialisierten Unternehmen beschleunigt den MarkteintrittEs vervielfacht Synergien und reduziert das technologische Risiko bei der Einführung.
Häufig gestellte Fragen zur Mikroplastikfiltration
Können Mikroplastikpartikel in Trinkwasser und Restbetrag? Ja, aber dazu sind spezielle Technologien und oft deren Kombination erforderlich.Sedimentation und Filtration für größere Fraktionen; Ultrafiltration für Mikrometer; und Umkehrosmose für die feinsten Fraktionen, je nach Qualitätszielen und den Kosten, die die jeweilige Anlage tragen kann.
Sind sie gesundheitsschädlich? Die Untersuchung läuft noch, aber es gibt Gründe zur Vorsicht. Ihnen wird die Fähigkeit zugeschrieben, gefährliche Verbindungen zu transportieren und potenzielle Auswirkungen auf das Verdauungssystem zu haben.Daher ist es wichtig, sein Vorkommen im Trinkwassernetz und im Abwasser zu messen, zu reduzieren und zu kontrollieren.
Gibt es so etwas wie Wasser, das völlig frei von Mikroplastik ist? Das lässt sich in allen Kontexten nur schwer garantieren. Mit modernen Aufbereitungssystemen kann die Konzentration erheblich reduziert werden.Die Allgegenwärtigkeit dieser Partikel erfordert jedoch einen umfassenden Ansatz: Prävention an der Quelle, Behandlung in der Anlage und spezifische Lösungen für sensible Anwendungsbereiche.
Jenseits des Wassers: Kreislaufwirtschaft und neue Wertschöpfungswege
Bei der Reduzierung des Plastikverbrauchs geht es nicht nur ums Sammeln, sondern auch ums Umwerten. Aimplas arbeitet an Bioreact, einem Unternehmen, das sich auf stärkebasierte Abfälle wie Säcke oder landwirtschaftliche Mulchmaterialien konzentriert.Derzeit ist es für die Kompostierung oder den biologischen Abbau bestimmt. Das Projekt erforscht seine Umwandlung in Milchsäure und von dort in PLA, einen stark nachgefragten Biokunststoff mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. Mikroplastik-Recycling.
Diese Lösungsansätze schließen den Kreislauf: weniger Abfall, mehr Sekundärrohstoffe und Alternativen mit geringeren Umweltauswirkungen. In Kombination mit Reinigungs- und Abscheidungstechnologien bilden sie ein stimmiges KreislaufwirtschaftspaketJedes dieser Elemente wirkt an einem anderen Punkt im Lebenszyklus des Kunststoffs.
Innovation hört nicht an der Kläranlage auf. Die biomimetische Inspiration von REMOURE, die magnetische Fangtechnologie von Captoplastic und die Bordlagerung in Handelsschiffen eröffnen komplementäre Anwendungsfelder. die dazu beitragen, die Menge an Mikroplastik zu verringern, die in Flüsse, Meere und Grundwasserleiter gelangt.
Wichtige operative Schritte zur Implementierung von Lösungen in Kläranlagen und der Industrie
Vor der Auswahl einer Technologie ist es notwendig, diese zu charakterisieren. Ohne ein solides Protokoll für Probenahme, Identifizierung und Quantifizierung kann die tatsächliche Leistung nicht verglichen werden. von Ultrafiltration im Vergleich zu einem Aktivkohlefilter oder einem Membranreaktor. Die durch valencianische Projekte vorangetriebene Standardisierung ist wegweisend.
Anschließend wird die Integration ausgewertet. Hohlfasermembranen und anaerobe Prozesse haben spezifische Betriebsanforderungen Diese Faktoren beeinflussen Durchflussmengen, Reinigung, Energieverbrauch und Schlammbehandlung. Bei anderen Verfahren, wie beispielsweise der magnetischen Abscheidung, liegt der Schlüssel in der chemischen Zusammensetzung des Abscheiders und der Aufbereitung des abgetrennten Zuschlagstoffs.
Abschließend noch ein Wort zu Nachhaltigkeit und Kosten. Langzeitstabilität, Wartung, Energieverbrauch und die endgültige Entsorgung von Kunststoffabfällen sollten Teil der Analyse sein.Die gute Nachricht ist, dass die Kombination aus Technologien und regulatorischen Impulsen ausgereifte und marktfähige Lösungen näher an den Markt bringt.
Dieses Szenario, mit wegweisenden Projekten wie Prevenplast, Microplast oder REMOURE und komplementären Ansätzen auf hoher See und in industriellen Produktionslinien, zeichnet ein optimistisches Bild. Die Kombination aus zuverlässiger Messung, fortschrittlicher Aufbereitung und Kreislaufwirtschaft ermöglicht eine drastische Reduzierung der Mikroplastikbelastung im Wasser.Dadurch wird es möglich, dass Abwässer immer anspruchsvollere Kriterien erfüllen und eine sichere Wiederverwendung in städtischen und landwirtschaftlichen Umgebungen gewährleistet ist.