Kunststoffabbau in Gewässern

Plastikabfälle in Meeren und Flüssen stellen ein weltweites Problem dar, nicht zuletzt wegen der langsamen Zersetzung und des dabei möglicherweise entstehenden Mikroplastiks. Doch wie schnell bauen sich eigentlich die unterschiedlichen Kunststoffe im Wasser ab? Welche Abbauprodukte entstehen dabei? Welche Umgebungsparameter beeinflussen das Abbauverhalten? Auf dem Gelände des Campus Maschinenbau der Leibniz Universität Hannover in Garbsen entsteht zurzeit unter Federführung des IKK - Instituts für Kunststoff- und Kreislauftechnik – eine einzigartige Infrastruktur, die das Ziel hat, genau diese Fragen zu beantworten. Der Projektname SkalAb steht dabei für „Mehrskalige Analyse aquatischer Abbaumechanismen von Polymerwerkstoffen“. Der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) fördert den Aufbau des Labors und die technische Ausstattung mit mehr als zwei Millionen Euro als Teil der Reaktion der Union auf die Covid-19-Pandemie.

Zersetzung von Plastik im Meer und in Flüssen

Bis zur endgültigen Zersetzung von Plastik im Meer und in Flüssen können viele hundert Jahre vergehen. „Wir wissen nicht genau, was mit den unterschiedlichen Kunststoffen im Detail passiert“, erklärt Projektleiter Dr. Florian Bittner vom IKK. Die Dauer des Abbaus von Kunststoffen sei nicht nur von deren jeweiliger Zusammensetzung abhängig, sondern von zahlreichen weiteren Faktoren wie beispielsweise Licht, Temperatur oder Strömung sowie deren jeweiligen Zusammenspiel. 

Analyse des Abbauverhaltens von Kunststoff in Gewässern

Aus diesem Grund wollen die Wissenschaftler die Szenarien, die in Forschungsprojekten zu untersuchen sind, in unterschiedlichen Größenordnungen, in sogenannten Mikro- und Mesokosmen, nachbilden. Diese spiegeln dann die natürlichen Umgebungsbedingungen aquatischer Ökosysteme wider.  So möchte das Forscherteam das Abbauverhalten und die vorherrschenden Abbaumechanismen unterschiedlicher Materialien in Abhängigkeit von der jeweiligen Umgebung, wie Salzgehalt, Sauerstoffverfügbarkeit, Wellenbewegung oder Temperatur, untersuchen. Die Abbauvorgänge werden auf chemischer und morphologischer Ebene detailliert analysiert. Zusätzlich sollen die Abbauprodukte im wässrigen System erfasst werden. 

Angepasste Polymerwerkstoffe entwickeln

Mit Hilfe der Analyse-Methoden wird erstmals die Basis für eine umfassende systematische Erforschung der Zusammenhänge zwischen der Abbaukinetik und den Material- und Umgebungsparametern sowie den Abbaumechanismen und den möglicherweise entstehenden Abbauprodukten im Rahmen von aktuellen und zukünftigen Forschungsprojekten des IKK gelegt. Die Ergebnisse dienen u. a. dazu, angepasste bzw. neuartige Polymerwerkstoffe zu entwickeln, die bessere Abbaueigenschaften aufweisen und so die Umwelt entlasten.

(Veröffentlicht: 11. März 2022)