Die Gefahr von Mikroplastik für Umwelt und Gesundheit ist in den vergangenen Jahren verstärkt ins Bewusstsein gerückt. Über Abwässer aus Haushalten und von befestigten Flächen abgeleitete Niederschlagswässer gelangt es in den Wasserkreislauf.

Kläranlagen kommt hier eine besondere Bedeutung zu: Wie ein Team um Günter Gruber vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau der TU Graz und Helmut Rechberger vom Institut für Wassergüte und Ressourcenmanagement von der TU Wien gemeinsam mit dem Umweltbundesamt nun belegen konnte, halten sie über 95 Prozent des bestimmbaren Mikroplastiks zurück.

Gemeinsam haben die Forschenden eine standardisierte und praxistaugliche Methode zur Bestimmung von Mikroplastik im Zu- und Ablauf von Kläranlagen entwickelt.

Probenentnahme als potenzielle Fehlerquelle

„Mittlerweile gibt es viele Studien zu Mikroplastik mit einer breiten Palette an Erkenntnissen und Ergebnissen“, sagt Helmut Rechberger von der TU Wien. „Weil es aber nach wie vor keine standardisierte Methode für die Gesamtanalytik gibt, sind die Resultate nur schwer miteinander vergleichbar. Mit der von uns entwickelten Analysemethodik lassen sich nun vergleichbare Ergebnisse erzielen.“

Das Team der TU Graz widmete sich im Rahmen der Untersuchungen, die hauptsächlich an und mit Unterstützung der Kläranlage der Stadt Graz durchgeführt wurden, der schwierigen Aufgabe einer repräsentativen Probenentnahme und der Gewinnung der Feststoffproben. Dieser Vorgang gilt als eine der größten potenziellen Fehlerquellen, denn Mikroplastikpartikel unterscheiden sich stark in Größe, Dichte und Verhalten im Wasser. Dadurch sind sie im Abwasserstrom sehr inhomogen verteilt – manche Partikel schwimmen an der Oberfläche, andere treiben am Boden entlang und der Rest ist irgendwo dazwischen.

Für eine repräsentative Messung waren großvolumige 24-Stunden-Mischproben – 100 Liter im Zulauf und 1000 Liter im Ablauf – nötig, die im Tagesverlauf das unterschiedlich hohe Aufkommen der Abwassermengen berücksichtigen.

Turbulenzen gesucht

Um eine gute Durchmischung sicherzustellen, suchte das Team in der Kläranlage Graz gezielt turbulente Bereiche und entnahm dort über 28 Tage hinweg Proben, die es zur Vermeidung von zusätzlichen Verunreinigungen in Edelstahlbehältern sammelte. In Vorversuchen bestimmte die Forschungsgruppe zudem den idealen Ansaugpunkt, da die Probenentnahme nicht über die gesamte Abflusstiefe erfolgen kann. Dieses Vorgehen validierte das Team abschließend mit weiteren Untersuchungen in der Kläranlage Wiener Neustadt.

Die Filter ermöglichten die Gewinnung von Feststoffproben. (Bildquelle: Gruber – TU Graz)

Das Team der TU Wien befasste sich hauptsächlich mit der Feststoffabtrennung, mit der Probenaufbereitung und mit der Durchführung einer der beiden verwendeten Analysemethoden zur Mikroplastikbestimmung. Hierfür wurde ein Discfiltersystem entwickelt, mit dem die sequenzielle Filtration (zuerst mit einer Maschengröße von 20 µm, dann 10 µm) von Mikroplastikpartikeln großer Probenvolumina zur Gewinnung von Feststoffproben möglich ist. Das Umweltbundesamt steuerte eine zweite Analysemethode bei, mit der sich nicht nur die Masse, sondern auch die Art der Kunststoffe und deren Konzentrationen ermitteln lässt.

Hoher Anteil von Reifenabrieb

„Für uns war spannend zu sehen, dass insbesondere Plastikpartikel von Reifenabrieb sehr stark im Zulauf zur Kläranlage zu finden waren“, sagt Günter Gruber. „Die gute Nachricht ist aber, dass wir im Zuge unserer Messungen herausgefunden haben, dass Kläranlagen eine wunderbare Senke für das Mikroplastik sind. Durch eine in Österreich ab 2033 verbindliche thermische Verwertung des Klärschlamms von Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von größer 20.000 Einwohnerwerten wird es dann praktisch unschädlich gemacht werden.“

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Klima- und Umweltschutz, Regionen und Wasserwirtschaft (BMLUK) mit einem Betrag von 442.830 Euro gefördert.

Kontakt an der TU Graz:
Ass.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Günter Gruber
TU Graz | Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
guenter.gruber@tugraz.at

Kontakt an der TU Wien:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Dr.h.c. Helmut Rechberger
TU Wien | Institut für Wassergüte und Ressourcenmanagement, Forschungsbereich Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement
helmut.rechberger@tuwien.ac.at