Mikroplastik: unfiltriertes Risiko sucht innovative Lösungen

Mikroplastik: unfiltriertes Risiko sucht innovative Lösungen

Mikroplastik ist längst vom Umweltthema zu einem akuten Gesundheitsrisiko für uns alle mutiert. Wir nehmen heute, morgen und jeden weiteren Tag winzige Plastikpartikel auf mit dem Trinkwasser, mit unserer Nahrung und durch die Luft, die wir atmen.
Das abstrakte Umweltproblem hat sich still und schleichend in unseren Alltag, ja, in unseren Körper geschlichen.


Quelle: ARD Mediathek

Das bisschen Plastik im Körper 

Studien aus den letzten Jahren zeichnen ein eindeutiges Bild.
2022 wies ein Forscherteam aus den Niederlanden bei 77 % der untersuchten Personen Mikroplastikpartikel im menschlichen Blut nach. Ein Jahr zuvor fanden Wissenschaftler aus Italien Mikroplastik in der Plazenta ungeborener Kinder. Forscher aus Wien und Tschechien veröffentlichten 2024 eine Studie, die belegt, dass Nanoplastikpartikel die Blut-Hirn-Schranke durchdringen und sich im Gehirn ablagern können.

Plastikpartikel, die oft kleiner als 0,2 Mikrometer (200 Nanometer) sind, winzig genug, um biologische Schutzbarrieren zu überwinden, die normalerweise selbst Krankheitserreger oder Schadstoffe abwehren. Diese Partikel lagern sich im Gewebe ab und lösen dort entzündliche Reaktionen aus, stören Zellfunktionen oder reichern sich in lebenswichtigen Organen etwa in Leber, Lunge oder eben im Gehirn an.
Tierversuche zeigen, dass diese Nanopartikel Verhaltensveränderungen, kognitive Einschränkungen und Schäden an Nervenzellen verursachen.

Es fehlen noch groß angelegte Langzeitstudien am Menschen. Daher wissen wir noch nicht genau, welche Langzeitwirkungen Mikro- und Nanoplastik im Körper entfalten. Was wir jedoch bereits wissen, gibt ausreichend Anlass zur Sorge.

Mikroplastik und Filtertechnologien

Natürlich wird geforscht, intensiv sogar. Hochleistungsfilter wie Hohlfasermembranen oder Umkehrosmoseanlagen können viele Mikroplastikpartikel aus dem Trinkwasser entfernen. Allerdings nicht alle. Gerade die gefährlichsten Nanoplastikpartikel, die unser Gehirn erreichen, sind kleiner als die Partikelgröße, die von handelsüblichen Filtern erfasst werden können.

Diese Technologien stehen noch ganz am Anfang, sind teuer, schwer skalierbar oder bergen sogar neue Risiken.

Smarter Rost 

Der sogenannte „smarte Rost“ besteht aus winzigen Eisenoxid-Nanopartikeln, die mit Phosphonsäuremolekülen beschichtet sind. Diese spezielle Beschichtung sorgt dafür, dass die Partikel wie feine, haarähnliche Strukturen wirken, die verschiedene Schadstoffe darunter Mikro- und Nanoplastik, Rohöl, Herbizide wie Glyphosat sowie Hormone wie Östrogene anziehen und binden.

Dank ihrer magnetischen Eigenschaften lassen sich die Partikel nach der Reinigung einfach mit einem Magneten zusammen mit den daran gebundenen Schadstoffen aus dem Wasser entfernen. So kann Wasser effizient und umweltfreundlich gereinigt werden, ohne chemische Zusätze und ohne giftige Rückstände zu hinterlassen.
Theoretisch ein einfacher, effizienter und chemikalienfreier Prozess.

Doch diese Technologie befindet sich noch im Pilotstadium. Tests in Labor- und Feldversuchen verliefen zwar vielversprechend, etwa an der Universität Erlangen-Nürnberg. Eine breitflächige Anwendung in Kläranlagen oder Trinkwassersystemen fehlt bislang. Zudem besteht die Gefahr, dass nicht alle Nanopartikel rückstandslos entfernt werden, was zu einer sekundären Belastung durch die Filtermaterialien selbst führen könnte. Die Langzeitwirkungen von magnetischen Nanopartikeln in der Umwelt sind ebenfalls noch unzureichend erforscht.

Akustische Filter 

Eine innovative Technologien im Kampf gegen Mikroplastik stammt aus der Akustik. Sogenannte Schallwellenfilter wie das Acousweep-System. Diese Methode arbeitet ohne mechanische Filter oder chemische Zusätze. Stattdessen kommt Ultraschall zum Einsatz, um Mikroplastikpartikel im Wasser zu separieren und zu eliminieren.

Wie funktioniert das genau?

Im Kern nutzt das System eine spezielle Kammer, in der ein Ultraschall-Transducer stehende akustische Wellen erzeugt. Diese erzeugen sogenannte akustische Strahlungskräfte, die Mikroplastikfasern physikalisch beeinflussen. Sie werden dabei aktiv zur Kammerwand gedrückt, wo sie sich konzentrieren. Sobald sich genügend Partikel angesammelt haben, wird ein durch Sensoren gesteuertes kleines Nadelventil geöffnet und die Mikroplastikfasern tropfen in einen Sammelbehälter. Das enthaltene Wasser wird verdampft und die Fasern lagern sich zu größeren Klumpen zusammen. Die werden abschließend recycelt oder weiterverarbeitet.

Keine chemischen Rückstände, energieeffizient, und durch das Plug-and-Play-Design einfach an bestehende Kläranlagen anschließbar. Im Labormaßstab schafft Acousweep derzeit rund 20 Liter Wasser pro Stunde, die geplante Industrieversion soll bis zu 10.000 Liter pro Stunde filtern können.

Besonders spannend ist diese Technologie für die Textilindustrie. Denn ein Großteil des Mikroplastiks im Abwasser stammt von synthetischen Fasern, die beim Waschen von Kleidung freigesetzt werden. Acousweep könnte gezielt in industriellen Waschanlagen oder sogar perspektivisch als Bestandteil von Haushaltswaschmaschinen eingesetzt werden.

Diese Technologie wurde vom Hong Kong Research Institute of Textiles and Apparel (HKRITA) mit Unterstützung der H&M Foundation entwickelt und gewann 2023 mehrere Innovationspreise. Sie gilt als vielversprechende, nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Filtern, die häufig durch Mikrofasern verstopfen

Laserpräzision gegen Mikroplastik

Eine besonders vielversprechende Methode, um Mikroplastik aus dem Abwasser zu filtern, stammt aus der Lasertechnologie. Genauer gesagt vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen. Dort wurde eine hochpräzise Methode entwickelt, bei der sogenannte Ultrakurzpulslaser winzige Löcher mit nur zehn Mikrometern Durchmesser in dünne Metallbleche bohren. Zum Vergleich: Der Durchmesser dieser Löcher ist fünf- bis zehnmal kleiner als der eines menschlichen Haares.

Dabei wird der Laserstrahl so fokussiert, dass das Metall an der gewünschten Stelle verdampft, ohne umliegendes Material zu erhitzen oder zu beschädigen. So entstehen extrem saubere und gleichmäßige Filteröffnungen, die nicht so leicht verstopfen und sehr langlebig sind.

Damit Mikroplastikfilter aus Metall wirtschaftlich im großen Maßstab produziert werden können, braucht es mehr als nur Präzision. Es braucht Effizienz und Geschwindigkeit. Genau hier setzt ein entscheidender technologischer Fortschritt die Multistrahloptik an.

Sie teilt den Laserstrahl in hunderte oder sogar tausende Teilstrahlen auf. So können statt wie bisher Punkt für Punkt Millionen präziser Mikrobohrungen gleichzeitig erzeugt werden. Das verkürzt nicht nur die Fertigungszeit drastisch, sondern macht die Produktion solcher Filterplatten wirtschaftlich interessant für den industriellen Einsatz, etwa in Kläranlagen oder der Prozesswasseraufbereitung.

Im Rahmen des Projekts „SimConDrill“ wird diese Technologie jetzt gemeinsam mit Industriepartnern wie LaserJob GmbH, KLASS Filter GmbH, LUNOVU GmbH und OptiY GmbH für die Praxis in Kläranlagen weiterentwickelt und getestet. Ziel ist es, die Filtermodule so zu optimieren, dass sie große Wassermengen zuverlässig, wirtschaftlich und dauerhaft reinigen können.

Ein gefährlicher Irrtum

Wer glaubt, das Mikroplastikproblem ließe sich allein durch bessere Filtertechnik lösen, verkennt die Dimension der Krise. Ja, die Technologien werden besser, präziser, intelligenter, effizienter. Doch solange wir weiter jeden Tag Milliarden Mikroplastikpartikel produzieren und in Kosmetika, Kleidung, Verpackungen, Reifenabrieb freisetzen, können wir mit noch so ausgefeilten Systemen nur die Symptome bekämpfen, doch niemals die Ursache.

Keine Filteranlage der Welt kann verhindern, dass synthetische Kleidung bei jedem Waschgang neue Fasern ins Wasser abgibt. Kein Laserfilter kann wiedergutmachen, was achtlos weggeworfene Kunststoffverpackungen in Flüssen, Seen und Meeren anrichten. Und kein Labor kann so schnell arbeiten, wie die Plastikflut weltweit wächst.

Wir können jetzt die Weichen stellen.
Durch kluge Gesetze, mutige Innovationen und bewusste Entscheidungen im Alltag.
Jeder Schritt zur Vermeidung zählt, im Bad, im Kleiderschrank, im Einkaufskorb.

Denn, je länger wir untätig bleiben, desto tiefer frisst sich das Mikroplastik in unsere Natur, unsere Nahrungskette und letztlich in uns selbst.

 

Quellen:

Microplastics in human blood
First evidence of microplastics in human placenta
Microplastics blood brain barrier
Toxicity of Microplastics and Nanoplastics in Mammalian Systems
Smart rost zieht Schadstoffe aus dem Wasser
Acousweep sound wave technology separates microplastics from water
Mit dem Laser gegen Mikroplastik

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