Mikroplastik ist eine weitgehend unsichtbare Bedrohung für Mensch und Umwelt, deren Konsequenzen als dramatisch eingeschätzt werden. Immer mehr gesetzliche Massnahmen haben deshalb auf internationaler Ebene die Eindämmung von Mikroplastik zum Ziel. Helbling erarbeitet mit seinen Kunden innovative Lösungen in diesem Bereich, die den kompletten Lebenszyklus eines Produkts umfassen. Insbesondere liegt ein Fokus auf Wasserfiltration und der lokalen Separation von Mikroplastik.
Kunststoffe sind im Alltag allgegenwärtig: in Verpackungsmaterialien, Elektronikgeräten oder auch synthetischen Kleidungsstücken. Alle bestehen gänzlich oder zum Teil aus erdölbasierten Kunststoffen. Die Vorteile liegen auf der Hand – Kunststoffe sind leicht zu formen und dadurch vielseitig einsetzbar. Sie sind zudem einfach in der Handhabung, kostengünstig in der Herstellung und langlebig. Doch genau diese Langlebigkeit wird zum Problem, wenn Kunststoffe in die Umwelt gelangen. Einerseits betragen die Zersetzungszeiten von Kunststoffen mehrere hundert Jahre, andererseits entstehen durch Abrieb Kunststofffragmente, welche für Mensch, Tier und Umwelt zu erheblichen Problemen führen. Die Rede ist von Mikroplastik. Dies künftig so stark wie möglich zu reduzieren, ist ein Ziel von Helbling. Umgesetzt wird es nicht nur im Rahmen des Eco-Design-Ansatzes in der Produktentwicklung. Interdisziplinär arbeiten etwa Fachleute der Bereiche Prozessentwicklung und Verfahrenstechnik an innovativen Projekten insbesondere im Bereich der Haushaltswaren.
Was ist Mikroplastik und wieso ist es problematisch?
Als Mikroplastik werden wasserunlösliche Kunststoffpartikel bezeichnet mit einem Durchmesser bis maximal fünf Millimeter. Laut Schätzungen der Weltnaturschutzunion (IUCN) gelangen jährlich rund 3.2 Millionen Tonnen Mikroplastik in die Umwelt, wovon rund die Hälfte in den Weltmeeren enden.
Mittlerweile ist Mikroplastik fast überall in der Natur zu finden. Auch gelangt durch die Nahrungsaufnahme ein beachtlicher Teil an Mikroplastik in den menschlichen Körper: Laut Untersuchungen sogar durchschnittlich fünf Gramm Mikroplastikpartikel pro Kopf und Woche. Dieses Gewicht entspricht etwa dem einer Kreditkarte[1]. Das ist besorgniserregend, da Mikroplastikpartikel als Trägermaterial für Bakterien und Viren dienen. Wenn diese im Verdauungstrakt absorbiert werden, kann es zu Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms führen, was mit verschiedensten Stoffwechselerkrankungen assoziiert wird. Die genauen gesundheitlichen Auswirkungen werden aktuell in Studien untersucht.
Woher stammt Mikroplastik?
Kunststoffe werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die resultierende Herkunft von Mikroplastik ist daher sehr vielseitig. Es wird grundsätzlich zwischen primärem und sekundärem Mikroplastik unterschieden:
- Primäres Mikroplastik sind Kunststoffteilchen, welche bewusst als solche hergestellt werden. Sie werden unter anderem als Bindemittel oder Trägermittel für Wirkstoffe in vielen Kosmetik- und Körperpflegeprodukten wie Peelings, Zahnpasta und Duschgels verwendet, aber auch auf Kunstrasen- und weiteren Sportplätzen in Form von Granulat-Material. Diese winzigen Plastikpartikel werden durch Abwasser in die Umwelt gespült und gelangen so in die Gewässer.
- Sekundäres Mikroplastik entsteht durch den Abbau von grösseren Kunststoffprodukten durch die Fragmentierung von bereits freigesetzten Kunststoffen in der Umwelt aufgrund Sonneneinstrahlung, Witterungseinflüssen und mechanischen Beanspruchungen. Die grössten Quellen sind der Reifenabrieb von Fahrzeugen auf Strassen, sowie Mikrofasern vom Abrieb synthetischer Kleidung im Waschprozess.
Wie kann die Emission von Mikroplastik reduziert werden?
Der beste Weg, um eine Freisetzung von primärem Mikroplastik zu vermeiden, ist, in Produkten ganz darauf zu verzichten. Ist ein Verzicht nicht umsetzbar, können anstelle von Kunststoffbestandteilen natürliche Bestandteile verwendet werden. Um die Emission von Mikroplastik drastisch zu reduzieren, hat die EU-Kommission im September 2023 Massnahmen verabschiedet, welche ab Oktober 2023 sukzessive umgesetzt werden. Bereits zum jetzigen Zeitpunkt sind unter anderem lose Glitter und Mikroperlen verboten, welche häufig in Kosmetika zur Entfernung abgestorbener Hautzellen verwendet werden. Weitere Quellen von primärem Mikroplastik werden in den kommenden Jahren verboten, unter anderem diverse Detergenzien, Weichmacher, Düngemittel, Spielzeuge, Arzneimittel oder Granulat-Material für künstliche Sportflächen. Es besteht dabei eine Übergangsfrist von bis zu acht Jahren, um mögliche Alternativprodukte zu entwickeln und realisieren.[2] Durch diese Massnahme verspricht sich die EU-Kommission eine Senkung der Mikroplastik-Emission bis 2030 von 30 Prozent.
Die Reduktion der Emission von sekundärem Mikroplastik ist deutlich aufwändiger, da sekundäres Mikroplastik anders als primäres Mikroplastik nicht bewusst freigesetzt wird. Die Reduktion kann dabei in vier Stufen aufgeteilt werden:
(i) Durch die Reduktion von Kunststoffen in Produkten und die Verwendung von kunststofffreien Produkten wird die Möglichkeit zur Freisetzung von sekundärem Mikroplastik bei täglichem Gebrauch reduziert.
(ii) Durch das Auffangen der Mikropartikel direkt an der Quelle wird die Emission von bereits auf dem Markt verfügbaren Produkten oder von Produkten reduziert, bei welchen eine Minimierung des Kunststoffgehalts nicht möglich ist. Filter für Waschmaschinen zur Separation von Mikrofasern bei Waschgängen sind hierfür ein Beispiel.
(iii) Ist eine lokale Separation nicht realisierbar, können die Mikropartikel an zentralisierten Einrichtungen wie Kläranlagen separiert werden. Jedoch sind moderne Kläranlagen nicht im Stande, 100 Prozent des Mikroplastiks aus dem Abwasser zu filtern, weshalb rund 10 Prozent des Mikroplastiks im Klärschlamm verbleiben.
(iv) Ist Mikroplastik bereits in der Umwelt freigesetzt, verbleibt als einzige Möglichkeit die Separation direkt aus der Umwelt beispielsweise durch Filterung von See- und Meerwasser.
Helbling entwickelt innovative Lösungen für die Vermeidung von Mikroplastik in der Umwelt
Helbling engagiert sich in diesem Bereich insbesondere in den ersten beiden Stufen. Das bedeutet, dass bei der Reduktion und beim Ersatz von Mikroplastik sowie bei einer lokalen Separation angesetzt wird. In der Produktentwicklung kommt hierfür ein Eco-Design-Prozess zum Einsatz, der Umweltaspekte im Design berücksichtigt und dort integriert. Dabei werden die Umweltauswirkungen über den gesamten Produktlebenszyklus analysiert (Life Cycle Assessment). Mit einer solchen Betrachtung kann die potenzielle Menge Mikroplastik über die Lebenszeit eines Geräts stark reduziert werden, in Einklang mit den sozialen, wirtschaftlichen und technischen Rahmenbedingungen.
Einen grossen Anteil an der Freisetzung von Mikroplastik hat die Textilindustrie, hier liegt ein wichtiger Hebel zur Reduktion. Gerade in Bezug auf Mikrofasern laufen weltweit viele Bemühungen, diese einzudämmen. Als erstes Land weltweit hat Frankreich ein Gesetz erlassen, dass alle neuverkauften Waschmaschinen ab 2025 standardmässig einen Mikroplastikfilter beinhalten müssen, um die Emission von Mikrofasern durch Abrieb beim Waschen von synthetischen Textilien zu reduzieren. Erste Tests zeigten auf, dass bestehende Filterlösungen Mikrofaser- und Mikroplastikpartikel zwar aus dem Abwasser einer Waschmaschine abscheiden können, es jedoch bereits nach kurzer Einsatzdauer zu einem Versagen des Filters kommt. Im Rahmen von internen Entwicklungsarbeiten konnten Helbling-Spezialisten in den Bereichen Prozessentwicklung und Verfahrenstechnik dazu ein Filterreinigungsprozess mit Feststoffabscheidung entwickeln. Dieser hat das Potential, die Lebensdauer von Mikroplastikfiltern um Faktor 100 zu erhöhen. Das stellt in Bezug auf die Marktfähigkeit von Mikroplastikfiltern einen Durchbruch dar und bietet ein hohes Innovationspotential für alle betroffenen Branchen.
Zusammenfassung: Eine signifikante Mikroplastik-Reduktion ist technisch machbar
Helbling verfügt über die Expertise, geeignete Technologie-Lösungen in innovative Produkte zu integrieren, um einen entscheidenden Beitrag zur Vermeidung von Mikroplastik zu leisten. Dabei sind neue Gesetze und Vorschriften zu Mikroplastik wie etwa die Pflicht von Mikrofaserfiltern in Waschmaschinen in Frankreich ein wichtiger Treiber für die Entwicklung. In diesem Rahmen legt Helbling einen klaren Fokus auf der Entwicklung und Implementierung von effizienten und effektiven nachhaltigen Filtern. Hier liegt ein wichtiger Hebel für den langfristigen Umgang mit diesem Thema. Nur durch den gemeinsamen Einsatz kann die Zukunft nachhaltig gestaltet werden.
Autoren: Lukas Eberle, Marco Caduff, Christian Seiler
Hauptbild: AdobeStock
