Mikroplastik in Abwässern: Technische Lösungen an der “End of Pipe”

Ein Großteil des Mülls in den Meeren stammt von Quellen vom Land. Über welchen Umfang wird dabei geredet? Zitiert werden häufig Quellen der UNEP oder IUCN, nach denen 80 Prozent des Plastikmülls landseitig ins Meer gelangen. Diese Angaben sind jedoch nicht gesichert und schwer zu verifizieren.

Der Haupteintragsweg in Deutschland sind Fließgewässer. Es ist hierzulande weniger der Hausmüll, der Probleme bereitet und in die Flüsse gelangt. Nach Untersuchungen von Dr. Christian Schmidt vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig finden sich in Flüssen hingegen häufig Reste von Verpackungs- und Isolationsmaterial, das von Baustellen stammt. Die aktuelle Studie eines Forschungsteams aus der Schweiz weist nach, dass jährlich rund 10 Tonnen Mikroplastik über den Rhein in die Nordsee gelangen. Für die Donau wurde im Rahmen eines zweijährigen Forschungsprojekts festgestellt, dass die Anzahl der Mikroplastikteile zeitweilig höher war als die dort lebenden Fischlarven. Und eine neue länderübergreifende Untersuchung zu Mikroplastik in den Binnengewässern Süd- und Westdeutschlands stellt fest, dass an allen 52 Messstellen in den 22 unter die Lupe genommenen Fließgewässern im Einzugsgebiet  Mikroplastik gefunden wurde. Der größte  Anteil (88,5 %) der gesammelten Partikel gehörte der Größenklasse kleines Mikroplastik (1 mm bis 20 μm) an. Man kann nach dieser Untersuchung davon ausgehen, dass die meisten Flüsse in Deutschland Mikroplastik enthalten, aber auch viele Seen. So wurden bereits auch im Bodensee Mikroplastik nachgewiesen – ein wertvolles Trinkwasserreservoir für 3,5 Millionen Menschen.

Wie findet das Plastik seinen Weg in Flüsse? In der Regel wird Müll in Deutschland nicht illegal entsorgt. Eine wichtige Quelle für den Plastikeintrag in Flüssen bildet vor allem Starkregen. Hier werden von Zigarettenkippen bis Polystyrol von Baustellen, das bei der Hausdämmung verwendet wird, eine bunte Schar von Plastikpartikeln in die Kanalisation gespült. Im Idealfall nehmen Speicherbecken die Regenmengen vollständig auf und führen sie der Kläranlage zu. Große Regenmengen führen jedoch dazu, dass die Regenrückhaltebecken das eingeleitete Wasser nicht mehr vollständig aufnehmen können. Bei Starkregen, der durchschnittlich in Deutschland an 50 Tagen anfällt, sind die Aufnahmekapazitäten irgendwann erschöpft. Das Wasser fließt an der Kläranlage vorbei und damit auch das darin enthaltene Plastik.

Aber auch das Wasser, das in die Kläranlagen gelangt, bereitet den Betreibern zunehmend Kopfschmerzen. Denn immer öfter findet sich im Niederschlagswasser sowie im Abwasser und im Klärschlamm eine wachsende Menge an Mikroplastik, beispielsweise durch Fasern in Synthetikkleidung wie Fleecejacken. Aber auch Kontaktlinsen aus Kunststoffen werden immer wichtiger. Amerikanische Forscher haben festgestellt, dass 15 bis Prozent der in den USA pro Jahr verkauften 45 Mio. Kontaktlinsen über das Abwasser entsorgt werden.

Bei den anfallenden Reinigungsproblemen könnten innovative End-of-Pipe-Technologien helfen, die dem eigentlichen Prozess der Abwasserreinigung nachgeschaltet sind. Viele der Mikroverunreinigungen ließen sich mit einer weiteren Verfahrensstufe, der sogenannten 4. Reinigungsstufe, herausfiltern. „Gegenwärtig gibt es für die 9.600 öffentlichen Kläranlagen in Deutschland noch keine Richt- oder Grenzwerte für Mikroplastik im Abwasser. Es ist jedoch möglich, dass es künftig verpflichtend sein wird, Mikroplastik aus dem Abwasser zu entfernen“, so Dr. Gunnar Gerdts vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Dies wäre laut einer Studie des Umweltbundesamtes mit relativ niedrigen Zusatzkosten in Höhe von sechs bis sechzehn Euro pro Jahr und Kopf möglich (0,05 – 0,19 €/Kubikmeter Abwasser).

Wie wirksam ist die 4. Reinigungsstufe? Eine im Oktober 2014 veröffentlichte Studie des AWI untersuchte 12 Kläranlagen des Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV). Die Studie zeigte bei der Leistungsfähigkeit der Filtermethoden große Unterschiede. Dies wurde auch für Kläranlagen festgestellt, die mit einem sogenannten Leichtstoffabscheider ausgestattet sind. Bemerkenswert jedoch: Durch die Schlussfiltration bei der Kläranlage in Oldenburg konnte die Mikroplastikfracht um 97 Prozent reduziert werden. Die Ergebnisse in Oldenburg liegen damit auf einem vergleichbaren Niveau wie bei einer früheren Studie, die in St. Petersburg durchgeführt wurde. Die unterschiedlichen Messergebnisse beim OOWV weisen jedoch auf weiteren Forschungsbedarf hin, um die optimale Konfiguration von Kläranlagen zu ermitteln. Hochrechnungen der Studie für den untersuchten Klärschlamm ergaben zudem, dass durch die Ausbringung von Klärschlamm in der Landwirtschaft allein bei den 46 Anlagen geschätzte 23 Milliarden Mikroplastikartikel freigesetzt werden können. Dieses kann von Feldern ausgewaschen und in die Flüsse und Meere gelangen. Klärschlämme müssen demnach so gelagert und verwendet werden, dass die in ihnen enthaltenen Partikel nicht wieder in das Oberflächenwasser gelangen.

Beitrag aktualisiert am 4. September 2018

• Wir leben in einer Plastikwelt. Im Interview mit ESKP | Wissensplattform Erde und Umwelt spricht Meeresbiologe Gunnar Gerdts vom Alfred-Wegener-Institut über Erkenntnisse über Probleme und Gefahren von Mikroplastik im Abwasser.

• Vierte Reinigungsstufe: Stand und Ausblick. Aktuelle Informationen zum Stand der Technik und den erwarteten Kosten durch die „Initiative Mikroplastik“ des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.

• Mikroplastik in Kosmetikprodukten und Biowachse als mögliche Alternative, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

• Bayerisches Landesamt für Umwelt u.a.: Mikroplastik in Binnengewässern  Süd- und Westdeutschlands: Bundesländerübergreifende Untersuchungen in Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz, 08.01.2019.

• Mikroplastik aus der Landwirtschaft: Selbst im Bio-Dünger steckt es drin. Artikel auf DW Wissenschaft, 10.04.2018