GWF Wasser Abwasser
Mithilfe der Ramanspektroskopie, die die Wechselwirkung eines Laserstrahls mit dem untersuchten Stoff nutzt, werden Mikroplastikteilchen analysiert.

Laser gegen Plastikmüll

Plastikmüll in Gewässern ist eines der aktuellsten und wichtigsten Themen in der Wasseranalytik. Das Projekt OPTIMUS forscht an einem innovativen Messsystem.

Das kürzlich gestartete Forschungsprojekt OPTIMUS will Plastikmikropartikel in Trinkwasserströmen identifizieren und analysieren. Die insgesamt neun Partner des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts haben vor, ein innovatives Messsystem zu entwickeln, das mit optischen Methoden wie der Ramanspektroskopie und der holografischen Mikroskopie arbeitet. Damit soll erstmals eine ständige Kontrolle von fließendem Trinkwasser auf Plastikmikropartikel möglich werden – inklusive der Erkennung von Plastiksorte, Partikelgröße und -menge sowie vorherrschender Kontamination durch Spurenstoffe. Das hierzu geplante Gerät arbeitet berührungsfrei in Echtzeit.

Schadstoffsammler

Plastikteilchen an sich gelten als ungefährlich und dürfen laut Gesetz auch in Kosmetika enthalten sein, wirken im Wasser aber wie Sammler für Schadstoffe. Diese können sowohl gefährliche und toxische organische Schadstoffe wie PCB, Dioxine und Insektizide als auch Schwermetalle (z.B. Arsen und Blei) sein. Mikroplastikpartikel und ihnen anhaftende Verunreinigungen sind mittlerweile in der Umwelt allgegenwärtig. Sie werden weltweit im Meerwasser genauso gefunden wie in Flüssen und Seen. Auch im Trinkwasser und in trinkwasserbasierten Produkten wie Bier und Limonaden finden sich in zunehmend besorgniserregendem Maße Mikroplastikteilchen.

Derzeitige Verfahren ungeeignet

Mikroplastik fasst dabei als Oberbegriff die Partikel unterschiedlichster Formen, Größen und Materialien zusammen. Dies macht Mikroplastik im Gegensatz zu natürlich auftretenden Sedimenten zu einer Herausforderung für etablierte Nachweis- und Reinigungsverfahren. Die derzeitigen Verfahren zum Nachweis und zur Identifikation von Mikroplastik erlauben bisher nur Stichproben und sind zur ständigen Kontrolle des Wassers auf Mikroplastik eher ungeeignet. Die dem Mikroplastik anhaftenden ökotoxischen Spurenstoffe können aufgrund ihrer geringen Konzentrationen nur durch aufwändige chemische Laboruntersuchungen nachgewiesen werden. Die Verbundpartner von OPTIMUS entwickeln ein Gerät, das eine ständige Kontrolle von Trinkwasserströmen auf Plastikmikropartikel ermöglicht.

Laserquelle muss entwickelt werden

Die einzelnen Partner entwickeln Teile des Geräts, für die sie spezielles Know-how haben. So muss die für die fortschrittliche Ramanspektroskopie benötigte Laserquelle entwickelt werden. Sie stellt technisch in ihren Leistungsdaten eine innovative und anspruchsvolle Erweiterung dar. Der Dauereinsatz des Geräts und die automatische Echtzeitanalyse der Mikroplastikteilchen sind wichtige Kriterien für das Gesamtsystem. Das OPTIMUS-Projekt startete am 1. März 2016 und wird mit insgesamt 1,26 Millionen Euro im Rahmen des Programms „Photonik Forschung Deutschland“ vom BMBF gefördert. Der Förderungszeitraum beträgt drei Jahre. Das Konsortium setzt sich aus einem Institut und einem Forschungszentrum der Leibniz Universität Hannover, drei assoziierten Partnern und vier privaten Firmen zusammen.

Das Konsortium:

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