Mikro Plastik Problematik, eine Lösung durch Anwendung der Elektrokoagulation (EC)

Mikro Plastik Problematik, eine Lösung durch Anwendung der Elektrokoagulation (EC)

Mikroplastik ist überall, denn Kunststoff wird inzwischen vielseitig eingesetzt: Kleine sowie auch für das Auge unsichtbare Teilchen werden über Wind und Wasser verbreitet. #Mikroplastik findet sich im Wasser, in der Luft, in den Böden und selbst in Meeresregionen wie der Arktis fernab der menschlichen Zivilisation. In Flüssen und im #Meer ist #Mikroplastik allgegenwärtig und auch landwirtschaftliche Felder sind belastet. Es lässt sich quasi nicht wieder aus der #Umwelt entfernen und hat häufig so lange Abbauzeiten, dass diese mit heutigen Testverfahren noch nicht einmal messbar sind.

Die häufigsten Kunststoffe die hier anzutreffen auftreten sind: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephtalat (PET) und Polystyrol (PS). Daneben gibt es noch verschiedene Co #Polymere wie Acrolein Butadien Styrol (ABS) und viele andere Polymere.

Der Abbau dieser Stoffklasse ist aufgrund ihrer Zusammensetzung etwas unterschiedlich, orientiert sich aber an dem Polymer welches am langsamsten abbaubar ist unter normalen Umweltbedingungen und beträgt bis zu 450 Jahren. Es wurde bisher nur eine Gattung von Mikroorganismen gefunden, die in der Lage ist, wenn auch langsam, diese Stoffe zu fermentieren.

Da sich Mikroplastik nur schwer abbaut, wird die Konzentration in der Umwelt immer weiter steigen, wenn nicht aktiv gegengesteuert wird. Mikroplastik ist überall, denn Kunststoff wird inzwischen vielseitig eingesetzt. An dem Mikroplastik mit seiner relativ großen Oberfläche reichern sich zahlreiche Umwelt-gifte aus den Gewässern an, zum Beispiel #Schwermetalle und schwer abbaubare Schadstoffe (POPs) wie PCBs, DDT und andere Pestizide oder Nonyl Phenol.

In Anbetracht ökologischer und gesundheitlicher Vorsorge müssen die Mikroplastik-Einträge aus allen Quellen drastisch reduziert werden. Die Problematik ist zu umfassend, als dass man darauf warten könnte, bis die letzte negative Wirkung auf die Ökosysteme und die menschliche Gesundheit bewiesen ist.

Es gibt erste Schätzungen, wie viel Mikroplastik in die Weltmeere gelangt: Bei den mehr als 12 Millionen Tonnen #Kunststoff jährlich handelt es sind nach Schätzung des Forschungsinstituts Eunomia bei knapp 1 Million Tonnen um primäres Mikroplastik (Eunomia 2016). Dazu kommt das sekundäre Mikroplastik, das aus sich zersetzenden, großen Kunststoffteilen entsteht, die in den Meeren schwimmen.

Mikroplastik (beispielsweise aus Kosmetikprodukten und der Straßenentwässerung sowie synthetische Textilfasern, die sich in der Waschmaschine lösen) gelangen über das Abwasser in die Kläranlagen. Die Kläranlagen filtern Mikroplastik nicht vollständig aus. Die bisheri-gen Studien zeigen Rückhaltequoten von über 90 Prozent – somit passieren bis 10 Prozent des Mikroplastiks (MP) die Kläranlage und gelangen so in die Umwelt. Darüber hinaus kann das im Klärschlamm gebundene Mikroplastik auf landwirtschaftlichen Flächen landen, wenn der Klärschlamm als Dünger eingesetzt wird; sonst müsste eine Verbrennung erfolgen.

Die Verunreinigung von landwirtschaftlichen Flächen mit Makroplastik und Mikroplastik aufgrund von industriellem Kompost und Gärresten aus Biogasanlagen rückt zunehmend in den Blick der Öffentlichkeit. Die Ausbringung von Klärschlämmen auf die Felder ist eine weitere Verschmutzungsquelle. Nach der neuen Klärschlammverordnung von 2017 muss innerhalb der kommenden zehn Jahre mehr Klärschlamm als bisher verbrannt werden. Allerdings fallen 40 Prozent der Klärschlammmenge nicht unter das neue Verbrennungsgebot. Damit kann weiter Klärschlamm, der Mikroplastik enthält, als Dünger auf landwirtschaftliche Felder ausgebracht werden. Auch die Düngeverordnung und die Bioabfallverordnung unterbinden den Eintrag von Kunststoffen nicht vollständig. Weiter bestehen ganz klare Hinweise, dass wir Polymerpartikel bereits in unserem Blut haben.

Die Elektrokoagulation (EC) – eine Lösung der Problematik

Die EC ist eine physikalische Methode, die unter dem Dach der Elektrolyse angeordnet ist. Sie setzt sogenannte Opferanoden ein, die in Lösung gehen und Metallhydroxide bildet. Diese Methode hat sich schon bewährt bei der Entfernung von »micro-pollutants« (zum Beispiel #Arzneimittel Rückstände) aus Abwasser, die sonst aufwendig und kostspielig durch Nachbehandlung mit #Ozon oder #Aktivkohle entfernt werden.

Abgesehen von Filtersystemen, die sehr teuer sind und Druckverluste in hydraulischen Strömen verursachen, und biologischen Systemen, die zu viel Platz benötigen mit dem klaren Nachteil dem Handling der Biomasse, gibt es nicht viele Technologien, die das Problem lösen können.

Mit dem EC Verfahren (bei geeigneter Konstruktion und Elektrodenart) erzielt man hervorragende Ergebnisse bei der Entfernung von MP, da die Mikrokunststoffe an der Oberfläche der Hydroxide adsorbiert werden, die sich während der Elektrolyse bilden. Dabei spielen unterschiedliche physikalisch chemische #Effekte eine Rolle (wie Van der Waals Kräfte und andere).

Adsorption ist ein Oberflächenprozess, der zur Übertragung eines Moleküls von einer flüssigen Masse auf eine feste Oberfläche führt. Dies kann durch physikalische Kräfte oder durch chemische Bindungen geschehen. In der Regel ist er reversibel (der umgekehrte Prozess wird als Desorption bezeichnet); dann ist er nicht nur für den Entzug von Stoffen, sondern auch für deren Freisetzung verantwortlich.

Nach neuen Erkenntnissen ist die Elektrokoagulation (EC) in der Lage, nicht nur das Abwasser zu reinigen, sondern auch den Gehalt an MP signifikant zu senken. Hierbei ist die #Aluminium Legierung (Celdar) als Opferanode mit Vorteilen zu sehen gegenüber Eisenlegierungen als Opferanoden.

Der Flotationseffekt transportiert hierbei die gebildeten Flocken der Hydroxide mit Mikroplastik an die Flüssigkeitsoberfläche. Turm-Reaktoren haben hier durch die längere Flotationsstrecke leichte Vorteile. Eine automatische Kammerfilterpresse bildet feste Kuchen, die ausgeworfen werden. Das so gereinigte Wasser kann dann leichter einer Membranfiltration zugeführt werden, um gegebenenfalls #Trinkwasserqualität zu erzeugen.

Wird das Abwasser mit EC gereinigt werden die gebildeten Metallhydroxide in einer Kammerfilterpresse entwässert. Das gebundene MP verbleibt in dem Filterkuchen, der getrocknet und thermisch wieder zum #Metall recycelt wird – im Hochofen beziehungsweise #Schmelze. Dort verbrennt das gebundene Mikroplastik und wird so dem Kreislauf entzogen.

Bioway Consulting Ltd.

Bioway Consulting Ltd. ist Rechtsnachfolgerin der Bioway GmbH, Schweiz, und eine #Engineering #Company. Der Schwerpunkt ist die Reinigung von #Wasser und #Abwasser mit physikalischen Methoden (Elektrolyse, Elektrokoagulation). Weiter die Entfernung und Inaktivierung von biologischen Partikeln (Corna & Co.), Mikroorganismen und VOCs in situ in real time in der #Luft. Dieses geschieht mit #Short Wave #Infrarot #Strahlung.