Im REPLAWA-Verbund werden die zentralen Fragen zum Thema Plastik in der Umwelt in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und -behandlung untersucht. Das ISWW entwickelt dabei u.a. eine Analysemethodik für die Mikroplastikdetektion in Klärschlämmen. Darauf aufbauend werden großtechnischen Kläranlagen hinsichtlich ihrer Mikroplastikfrachten v.a. in Bezug auf die Schlammbehandlung bilanziert, sowie der Eintrag in die Landwirtschaft durch die Abwasserverregnung und Schlammverwertung evaluiert. Filtrationstechnologien zur Reduktion der Plastikeinträge werden neben der Schlammfaulung gezielt in dotierten halbtechn. Versuchsanlagen untersucht. Aus den Ergebnissen werden Strategien zur Sensibilisierung von Verbrauchern und Betreibern sowie zur Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. Die sozialwissenschaftliche Forschung des ISW-IB im Projektverbund ermittelt, inwiefern die internationale Debatte um die Regulierung von Plastik geeignet sind, die technisch möglichen Lösungen zu realisieren. Dabei interessiert insbesondere die internationale Normgenese im Bereich Mikroplastik und Abwasser. Es wird untersucht, inwiefern politische Lösungen mit den technischen Problemen und Herangehensweisen korrespondieren, sowie das mögliche Verhältnis von konsumentenorientierten Lösungen zu technischen 'End-of-pipe-Lösungen', die im REPLAWA-Verbund untersucht werden. ISWW: AP1: Methodenentwicklung Schlammaufschluss für Mikroplastikanalyse und Dotierung halbtechn. Versuche AP2: Untersuchung Einträge in Landwirtschaft und Grundwasser im Verregnungsgebiet Braunschweig AP3: Bilanzierung Mikroplastikfrachten auf Kläranlage Braunschweig, Unterstützung der TU Berlin bei Beprobung weiterer Kläranlagen AP4: Durchführung halbtechn. Versuche zur weitergehenden Mikroplastikabscheidung sowie Schlammfaulung AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops ISW-IB: AP5: Sozialwissenschaftliche Analyse AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops.
Das Projekt hat drei Schwerpunkte: 1) Die Bewertung und der Vergleich von Analyseverfahren für Submikrometer-Plastikpartikel (teilw. inkl. adsorbierter Spurenstoffe) an definierten Referenzpartikeln im Labor, in Laborkläranlagen und in Umweltproben. 2) Bewertung der Auswirkungen der Partikel auf aquatische Umwelt und menschliche Gesundheit. 3) Problemwahrnehmungen und Bewältigungsstrategien in Bezug auf Submikropartikel in der Umwelt in Gesellschaft und Politik sowie Einbindung der Ergebnisse in Rechtssetzungsprozesse. Das LfU ist an vier Arbeitspaketen (AP) beteiligt. In AP 1 werden in Abstimmung mit den Partnern Modellpartikel festgelegt. In AP 2 entwickelt das LfU eine Analysenmethode für Klärschlamm. Diese wird mit Proben aus AP 4 validiert. Die Proben aus den Laborkläranlagen (LKA) der AP 3 und 4 werden vom LfU aufbereitet und je nach Partikelgröße an die Partner weitergegeben oder selbst mit dem FT-IR-Mikroskop gemessen. Weiter werden Modellpartikel analysiert und die Grenzen der Methode getestet. Im AP 3 untersucht das LfU die Desorption von Spurenstoffen von Plastikpartikeln unter umweltrelevanten Bedingungen. An der TUM-SWW werden Partikel variierender Größe und Materials mit Spurenstoffen belegt, beim LfU in den LKA behandelt und die Spurenstoffe im Kläranlagenablauf und im Klärschlamm gemessen. Im AP 4 stellt das LfU Klärprozesse nach und untersucht den Verbleib der Partikel im System. Zuerst werden die LKA zur Blindwertreduktion optimiert. Daraufhin wird der Rückhalt der Plastikpartikel größen- und materialspezifisch durch kontinuierliche Dosierung verschiedener Partikel in die Anlagen und Messung des Kläranlagenablaufs und des Klärschlamms bestimmt. Es sollen mindestens drei verschiedene Plastikarten sowie bis zu fünf verschiedene Größenbereiche von 50 nm bis 100 Mikro m untersucht werden. Zum Abschluss wird eine größen- und materialspezifische Massenbilanz aufgestellt und mit den vom IUTA durchgeführten Feldmessungen in AP 4 verglichen.
Am IOW wird die Isolierung und Aufreinigung von Mikroplastik (MP) aus Mischwasserentlastungsanlagen, Kläranlagen, Klärschlamm, Gärresten, und Kompostanlagen durchgeführt, wobei insbesondere die Aufarbeitung Organik-reicher Proben optimiert werden wird. Aufreinigung wässriger Proben zur Identifizierung von MP: Wasserproben aus den Transportgefäßen werden über einen 500 Mikro m-Konzentrator größensepariert, um MP größer als 500 Mikro m manuell isolieren und über ein NIR-Spektrometer (microPHAZIR GP des IOW) identifizieren zu können. Die Fraktion wird kleiner als 500 Mikro m wird enzymatisch und chemisch verdaut und aufgereinigt, und anschließend dem IPF zur Identifizierung über Raman oder FT-IR übergeben. Aufarbeitung Organik-reicher Proben: Klärschlammproben werden, angelehnt an den Abschlussbericht Mikroplastik in ausgewählten Kläranlagen des Oldenburgisch- Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) in Niedersachsen (Mintenig et al., 2014), aufgearbeitet. Im Vergleich zu wässrigen Proben wird Klärschlamm wesentlich aggressiver mit 10 molarer Natronlauge bei 60 Grad Celsius für 24 h oxidiert. Dabei muss in Kauf genommen werden, dass dabei einige Kunststoffe in Mitleidenschaft gezogen werden können. Nach abschließendem Dekantieren kann MP auf 10 Mikro m Edelstahlfiltern aufkonzentriert werden. Die MP-Identifizierung erfolgt wie oben beschrieben. Die Bearbeitung von Klärschlammproben ist als äußerst aggressiv und auch teilweise als Plastik-zerstörend anzusehen. Daher sollen hier alternative Chemikalien und Enzyme zur Aufreinigung von MP getestet werden. Dies wird an definierten gespikten Klärschlammproben durchgeführt. Generell besteht wenig Erfahrung in der Isolierung und Aufarbeitung von MP aus Kompost. Daher werden diese Proben vorerst analog zu Klärschlammproben aufgearbeitet, aber die Aufarbeitung spezifisch optimiert. Die genaue Anzahl der zu untersuchenden Proben wird auf dem Kickoff festgelegt.
Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ein Ziel von PLASTRAT ist, Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen zu definieren. Das IPF hat im Vorhaben die Aufgabe Mikroplastik in definierten Proben aus Misch/Regenwasserentlastung, aus Membran-/Sandfiltertechnik und aus Klärschlamm/Gärrest/Kompost mit FTIR- und Raman-Spektroskopie zu identifizieren und quantifizieren. Partikel größer 500 Mikro m werden einzeln mit ATR/FTIR- und Raman-Spektroskopie gemessen und identifiziert. Partikel kleiner als 500 Mikro m werden mit FTIR-Imaging und Raman gemessen. Bei der Raman-Messung werden in allen Proben vor der Messung die Partikelgrößen bestimmt. Nach der FTIR- bzw. Raman-Messung erfolgt für alle Mikroplastik-Partikel die Identifizierung mittels spektraler Datenbanken. Der gesamte Prozess der Partikelerkennung, der FTIR- und Raman-Messung und der Identifizierung mittels Datenbanken soll dabei weitgehend automatisiert werden. Diese Automatisierung ist zwingend notwendig, um in akzeptabler Zeit einen hohen Probendurchsatz zu erreichen. - Vorbehandlung und Filtration aller Proben - Automatisierung der Erfassung der Partikelgrößen und -verteilung - Messung aller Proben mit FTIR- und Raman - Identifizierung der Mikroplastikpartikel in allen Proben mittels spektraler Datenbanken - Entwicklung der für die Identifizierung notwendigen spektralen Datenbanken für Mikroplastik in der Umwelt (Polyme, Copolymeren, Polymerblends, Farb- und. Lackpartikel) und für die in den Proben vorkommenden organischen und anorganischen Stoffe - Entwicklung einer (halb) automatisierten Mess- und Auswertemethodik für alle vorgenannten Arbeitsschritte, mit dem Ziel 80% aller Mikroplastikpartikel zu identifizieren.
*Hintergrund: In der Diskussion über globale Governance-Strukturen steht die Rolle zivilgesellschaftlicher und privatwirtschaftlicher Akteure in der inter- und transnationalen Umweltpolitik im Mittelpunkt. Die Schlagwörter von 'Governance beyond the state'und 'Privatisierung der Weltpolitik' kennzeichnen diesen Trend. Während diese Entwicklung von Kritikern als Kommerzialisierung des Globalisierungsprozesses perzipiert wird, sehen andere darin eine Chance, die Regelungsschwächen des internationalen Systems- mit den Nationalstaaten als den zentralen Akteuren - durch globale politische Ordnungsstrukturen zu beheben. Sie versprechen sich eine Steigerung der Effektivität und Effizienz, aber auch der demokratischen Legitimation des Regierens jenseits des Nationalstaates. Das Forschungsvorhaben wählt diesen Diskurs als Ausgangspunkt und vergleicht den Beitrag von Ankerländern in zwei Normbildungsprozessen und die Umsetzung der Normen und Regeln auf der nationalen Ebene. Es handelt sich um: 1. den Prozess der Normbildung um Kooperationen zur Nutzung grenzüberschreitender Wasservorkommen (inkl. infrastruktureller Maßnahmen), der ausschließlich zwischen Vertretern von Nationalstaaten innerhalb des UN Systems stattgefunden hat. Sein Resultat ist die völkerrechtlich nicht bindende UN Convention an the Law of Non-navigational Uses of International Watersources (UN Water Convention, 1997) 2. den Prozess der Normbildung der World Commission an Dams (WCD, 2000), der als trisektorales Netzwerk zu kennzeichnen ist, in dem staatliche, zivilgesellschaftliche und privatwirtschaftliche Akteure gemeinsam Lösungen für ein transnationales Problem suchen. Sein Resultat sind die unverbindlichen Empfehlungen der WCD. Fragestellung: Dieses Vorhaben untersucht den Beitrag von Ankerländernzur Produktion globaler Güter und wie sich diese Güter in ihrem eigenen Herrschaftsbereich materialisieren. Gefragt wird, ob die Unterschiede in der Prozessstruktur Unterschiede in der nationalen Wirksamkeit begründen. Hierbei wird die Hypothese überprüft,dass die Einbeziehung privater Akteure die Problemlösungsfähigkeit und die Legitimität von Global Governance-Strukturen erhöht, und es wird analysiert, welchen sozialen Mechanismen und Akteuren dies zugeschrieben werden kann. Die Untersuchung konzentriertsich auf den Beitrag, die Strategien und Politiken von Ankerländern, da ihnen ein erheblicher regionaler bzw. internationaler Einfluss zugeschrieben wird, der sich auf verschiedene Aspekte beziehen kann: die Erschließung von Energievorkommen und den Aufbau von regionalen integrierten Energieverbünden, ihre Dominanz (Wasserhegemon) bei der Nutzung von grenzüberschreitenden Wasservorkommen, ihre allgemeine Stellung in regionalen Wirtschaftsbündnissen oder in sich regional entwickelnden Umweltschutzbündnissenetc.
Kunststoffe sind heute wesentlicher Bestandteil unserer Lebensumwelt und haben vielfältige Aufgaben im häuslichen, gewerblichen und industriellen Bereich. Trotz umfassender Gesetzgebung geraten sie in die Umwelt und verweilen aufgrund der sehr langsamen Abbaudynamik möglicherweise über mehrere hundert Jahre in unseren Ökosystemen. Ob und welche Effekte die Nutzung von Kunststoffen auf Mensch und Umwelt hat, wird das Vorhaben 'MiWa - Mikroplastik im Wasserkreislauf' erforschen. Dafür soll eine erste nachvollziehbare und übergreifende Bilanzierung sowie Bewertung für Mikroplastik im Wasserkreislauf - vergleichbar zu den organischen Spurenstoffen - erstellt werden. Diese Bewertung wird auf standardisierten analytischen Verfahren beruhen und damit zuverlässige Daten zum Auftreten von Mikroplastik im Wasserkreislauf liefern. Erkenntnisse zu möglichen biologischen Wirkungen werden dabei miteinbezogen. Im Rahmen des Forschungsprojekts MiWa betreiben die Berliner Wasserbetriebe aktuell einen Polstofffilter als Versuchsanlage und untersuchen, inwiefern er sich im Vergleich zu anderen weitergehenden Abwasserreinigungsverfahren zur Entfernung von Mikroplastik eignet.
In der Tiermittelproduktion anfallende Waschwässer, die sich in ihrer Zusammensetzung bedingt durch die jeweilige Chargenproduktion stark unterscheiden, wurde durch Versuche an einer halbtechnischen Versuchskläranlage die Verwertungsmöglichkeit als externe Kohlenstoffquelle in Abwasserreinigungsanalgen untersucht. Dabei wurden verschiedene Dosierstrategien sowie die Auswirkungen auf den Belebtschlamm, den Abwasserreinigungsprozess und die Schlammeigenschaften betrachtet.
AP 1.1 Nutzung von natürlichen und künstlichen Radionukliden als Tracer in fluvialen Systemen AP 4.1 Bestimmung und Modellierung der Partitionierung von künstlichen und natürlichen Radionukliden in Klärschlamm und Abwasser In AP 1.1 sollen für die wichtigsten Nuklide experimentelle Daten für den Verlauf eines größeren Flusses, vorzugsweise der Weser, gewonnen werden (vorwiegend Sediment, daneben auch Wasser und Schwebstoff). Aufbauend auf den Messdaten soll für jedes Isotop ein fluviales Transportmodell (Eintrag, Ausbreitung, Deposition im Sediment) erstellt und verifiziert werden. In AP 4.1 soll ein Modell für die Partitionierung und Speziation von natürlichen und künstlichen Radionukliden in und außerhalb von Kläranlagen entwickelt werden. Zur Validierung und Verfeinerung des Modells sollen die Nuklidkonzentrationen in den einzelnen Anlagenkompartments experimentell bestimmt werden. Die Aktivitätsbestimmung erfolgt in beiden Arbeitspaketen gammaspektroskopisch.
Zur Entfernung von Mikroverunreinigungen aus kommunalem Abwasser wurden in den letzten Jahren weitergehende Verfahren großtechnisch umgesetzt. Auf kommunalen Kläranlagen, die zur Elimination von organischen Mikroverunreinigungen erweitert wurden und bei denen Pulveraktivkohle (PAK) zum Einsatz kommt, erfolgt bislang die Zugabe der PAK in eine der biologischen Stufe nachgeschaltete Adsorptionsstufe. Ziel des FuE-Projektes SIMPAK sind Untersuchungen zur simultanen Aktivkohlezugabe in die biologische Reinigungsstufe. Insbesondere für Kläranlagen, die keine ausreichende Freifläche für Alternativverfahren haben, bzw. bei denen eine Nutzung von Bestandsbauwerken nicht möglich ist, könnte dieser Ansatz ein betrieblich einfaches, wirtschaftliches und vielerorts schnell umsetzbares Verfahren zur Elimination von Mikroverunreinigungen darstellen. Anhand von Adsorptionsanalysen erfolgt die Beurteilung des Einflusses der Dosierstelle auf die Adsorption zur Festlegung der optimalen Dosierstelle in den halbtechnischen Untersuchungen. Diese werden auf der Versuchskläranlage (HtK) des Landesamts für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) in Neuss durchgeführt. Anhand von zwei parallel betriebenen Reinigungsstufen wird die Effizienz des Verfahrensansatzes untersucht. Einen wesentlichen Aspekt stellt das Maß der Einbindung der PAK-Partikel in den belebten Schlamm bzw. die Vermeidung eines PAK-Abtriebs aus der Nachklärung dar; diese Fragestellungen sollen anhand mikroskopischer Bilder des belebten Schlammes sowie bspw. anhand der Schwarzgradbestimmung des Ablaufs der Nachklärung beantwortet werden. Des Weiteren werden Untersuchungen zum Einfluss der Aktivkohlezugabe auf die biologischen Abbauprozesse sowie auf die Absetzeigenschaften des belebten Schlammes durchgeführt. Im Rahmen der Untersuchungen wird geprüft, welche Aktivkohle-Dosis erforderlich ist, um annährend gleiche Eliminationsgrade wie bei den Verfahren mit nachgeschalteter Adsorptionsstufe (z.B. AFSF-Verfahren) zu erreichen. Die vermehrte Dosierung bzw. die erhöhten Betriebskosten kann/können ggf. durch die geringeren kalkulatorischen Kosten kompensiert werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 24 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 11 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 24 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 24 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 22 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 17 |
| Webseite | 7 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 17 |
| Lebewesen und Lebensräume | 20 |
| Luft | 18 |
| Mensch und Umwelt | 24 |
| Wasser | 24 |
| Weitere | 24 |