Mikroplastik liegt meist nicht gelöst, sondern als Partikel vor. Im Abwasser können sich die Partikel an:
- Schwebstoffe
- Biomasse
- Flocken
- Sedimente
anlagern.
Dadurch werden sie teilweise bereits in mechanischen und biologischen Reinigungsstufen zurückgehalten. Gleichzeitig können sich Schadstoffe oder Mikroorganismen an Kunststoffoberflächen anlagern und mit den Partikeln transportiert werden.
Auswirkungen auf Umwelt und Behandlungsanlagen
Auswirkungen auf Gewässer
Mikroplastik ist aufgrund seiner Persistenz von Bedeutung. Kunststoffe werden in natürlichen Gewässern nur sehr langsam abgebaut.
Mögliche Auswirkungen sind:
- Anreicherung in Sedimenten
- Aufnahme durch Wasserorganismen
- Transport weiterer Schadstoffe
- langfristige Belastung aquatischer Ökosysteme
Die tatsächlichen Umwelteffekte hängen von Partikelgröße, Polymerart, Konzentration und den jeweiligen Ökosystemen ab.
Auswirkungen auf biologische Verfahren
Biologische Reinigungsverfahren dienen primär dem Abbau gelöster organischer Stoffe und nicht dem biologischen Abbau von Mikroplastik.
Mikroplastik wird überwiegend:
- an Belebtschlamm gebunden,
- in Biofilmen angereichert oder
- mit Überschussschlamm ausgeschleust.
Die Partikel selbst werden dabei in der Regel nicht vollständig biologisch abgebaut.
Auswirkungen auf chemisch-physikalische Verfahren
Chemisch-physikalische Verfahren können Mikroplastik durch:
indirekt entfernen.
Die Wirksamkeit hängt davon ab, ob die Partikel ausreichend aggregiert und anschließend zuverlässig abgetrennt werden können.
Auswirkungen auf Membranverfahren
Membranverfahren gehören zu den wirksamsten Technologien für die Rückhaltung von Mikroplastik.
Insbesondere:
- Mikrofiltration
- Ultrafiltration
- Membranbioreaktoren (MBR)
können einen großen Teil der Partikel zurückhalten.
Allerdings entstehen dabei Konzentrat- oder Schlammströme, in denen die zurückgehaltenen Partikel angereichert werden.
Wie kann Mikroplastik entfernt werden?
Die Auswahl geeigneter Verfahren richtet sich nach Partikelgröße, Konzentration und den Anforderungen an den Ablauf oder die Wasserwiederverwendung.
Mechanische Verfahren
Mögliche Vorbehandlungsstufen:
- Rechen
- Siebe
- Trommelfilter
- Feinfiltration
Diese Verfahren entfernen vor allem größere Kunststoffpartikel.
Chemisch-physikalische Verfahren
Häufig eingesetzte Prozessschritte:
- Koagulation
- Flockung
- Sedimentation oder Flotation
- Schlammabtrennung
Durch die Bildung größerer Agglomerate wird die Abscheidung kleiner Partikel erleichtert.
Biologische Verfahren
Biologische Anlagen können Mikroplastik teilweise mit dem Überschussschlamm austragen. Die eigentliche Reinigungsleistung entsteht jedoch überwiegend durch physikalische Rückhaltung und nicht durch biologischen Abbau.
Membranverfahren
Membranverfahren werden häufig eingesetzt, wenn hohe Ablaufqualitäten oder Wasserrecycling angestrebt werden.
Geeignete Technologien sind:
- Mikrofiltration
- Ultrafiltration
- Membranbioreaktoren
- nachgeschaltete Membranstufen in Recyclinganlagen
Membranverfahren trennen die Partikel vom Wasserstrom, vernichten sie jedoch nicht. Der Umgang mit Konzentraten oder Schlämmen bleibt daher Teil des Gesamtkonzepts. Dies entspricht dem allgemeinen Trennprinzip industrieller Membranverfahren.
Industrielle Herausforderungen
Problem: Sehr unterschiedliche Partikeleigenschaften
Ursache: Polymerart, Dichte, Form und Größe variieren stark.
Auswirkung: Ein einzelnes Behandlungsverfahren kann nicht alle Partikelarten gleich gut entfernen.
Technische Konsequenz: Anlagen müssen häufig mehrere Verfahrensstufen kombinieren.
Lösungsansatz: Mehrstufige Konzepte aus Vorfiltration, Flockung und Filtration beziehungsweise Membrantechnik.
Problem: Wasserrecycling und Kreislaufführung
Ursache: Bei der Wiederverwendung von Wasser können Mikroplastikpartikel im Kreislauf akkumulieren.
Auswirkung: Qualitätsprobleme im Prozesswasser und potenzielle Beeinträchtigungen nachfolgender Anlagenteile.
Technische Konsequenz: Höhere Anforderungen an Aufbereitungsstufen und Monitoring.
Lösungsansatz: Zielgerichtete Partikelentfernung vor der Rückführung des Wassers in den Produktionsprozess.
Problem: Reststoffmanagement
Ursache: Die Partikel werden meist nicht zerstört, sondern in Schlämmen oder Konzentraten angereichert.
Auswirkung: Die Belastung wird in einen Reststoffstrom verlagert.
Technische Konsequenz: Schlammbehandlung und Entsorgung müssen berücksichtigt werden.
Lösungsansatz: Integration des Reststoffmanagements in das Gesamtkonzept der Abwasserbehandlung.
Gesetzliche und technische Anforderungen
Mikroplastik wird auf europäischer und nationaler Ebene zunehmend im Zusammenhang mit Gewässerschutz, Kreislaufwirtschaft und Schadstoffeinträgen betrachtet.
Die konkreten Anforderungen für industrielle Standorte können abhängig sein von:
- Branche
- Produktionsverfahren
- Genehmigungssituation
- Direkteinleitung oder Indirekteinleitung
- kommunalen Vorgaben
- standortspezifischen Auflagen
Technisch gewinnt die Überwachung von Partikelfrachten, die Minimierung von Kunststoffverlusten sowie die Verbesserung von Rückhaltesystemen zunehmend an Bedeutung.
Eine pauschale Aussage zu Grenzwerten oder verbindlichen Anforderungen ist nicht möglich, da diese je nach Rechtsrahmen und Anwendungsfall unterschiedlich ausfallen können.
Fazit
Mikroplastik ist ein bedeutender Schadstoff und Kontaminant in Wasser- und Abwassersystemen. Die Partikel entstehen aus zahlreichen industriellen und nichtindustriellen Quellen und unterscheiden sich stark hinsichtlich Größe, Form und Materialeigenschaften. Für die industrielle Abwasserbehandlung stehen mechanische, chemisch-physikalische und membrantechnische Verfahren zur Verfügung, die Mikroplastik überwiegend durch physikalische Trennung zurückhalten. Eine vollständige Lösung umfasst jedoch nicht nur die Partikelentfernung, sondern auch die Vermeidung von Einträgen sowie den fachgerechten Umgang mit belasteten Schlämmen und Konzentraten. Insbesondere im Wasserrecycling und bei geschlossenen Wasserkreisläufen gewinnt die zuverlässige Rückhaltung von Mikroplastik zunehmend an Bedeutung.
