der gemeinderat Juni 2019

Umwelt & Verkehr
Abwasserentsorgung
Umwelt & Verkehr
Mikrokunststoff
Plastikpartikel bereiten Probleme
Mikroplastik aus Kosmetik und Haushalt gelangt auch über das Abwasser in
die Fließgewässer. Die kommunalen Kläranlagen können einen Großteil der
Kunststoffpartikel zurückhalten. Gleichwohl sind weitere Anstrengungen erforderlich,
um den Umweltschutz zu verbessern.
Ziel der Abwasserbehandlung ist die
Reduzierung der Schmutzfrachten
im Abwasser mittels mechanischen,
biologischen und chemischen
Behandlungsverfahren. Negative ökologische
Auswirkungen auf die als Vorfluter
genutzten Binnengewässer zum Beispiel
durch Eutrophierung (Anreicherung von
Nährstoffen) werden mit der Abwasserbehandlung
vermieden beziehungsweise
deutlich reduziert.
Seit einigen Jahren sind über die konventionelle
Abwasserbehandlung hinaus
weitergehende Anforderungen hinzugekommen,
wie beispielsweise die Reduzierung
von Mikroschadstoffen im Abwasser
mittels vierter Reinigungsstufe. Oft im
Rahmen der Mikroschadstoffe diskutiert,
aber eigentlich ein ganz eigenständiges
Thema, ist die Rolle der Siedlungsentwässerung
und der Abwasserbehandlung für
den Eintrag von Kunststoffen in die aquatischen
Ökosysteme. Zunehmend richtet
sich der politische und wissenschaftliche
Fokus auf den Eintrag in Fließgewässer
und auf die immer kleineren Partikel, die
als sekundäre Mikrokunststoffe aus der
Fragmentierung der Kunststoffprodukte
entstehen oder zum Teil als primäre Mikrokunststoffe
direkt in dieser Größenordnung
produziert und eingesetzt werden.
Unter Mikrokunststoffen (Mikroplastik)
versteht man hierbei in der Regel Partikel
kleiner fünf Millimeter.
Bei der Betrachtung der Relevanz der
Entwässerungssysteme für den Eintrag von
Kunststoffen in Fließgewässer und letztlich
in die Meere und Ozeane sind zwei
wesentliche Aspekte zu beachten. Zum
einen werden kunststoffhaltige Produkte
und Verpackungen über verschiedenste
Anwendungen im Haushalt mit dem
Schmutzwasser entsorgt und bilden damit
eine eigenständige, direkt abwasserbezogene
Quelle. Hierzu zählen Einträge über
das Grauwasser (fäkalienfreies Abwasser),
zum Beispiel Fragmente von Obstnetzen,
Kleidungsfasern und -applikationen, primäre
Mikrokunststoffe in Reinigungs- und
Kosmetikprodukten sowie Einträge über
das Schwarzwasser (Abwasser aus Toilet-
Nachklärbecken: Kommunale Kläranlagen
halten Mikro- und Makrokunststoffe
im Regelfall zwar weitgehend zurück,
sind aber zum Beispiel bei Extremniederschlägen
mitunter überlastet.
Foto: Werner/Adobe Stock
ten), zum Beispiel Damen-Hygieneartikel,
Feuchttücher oder Wattestäbchen.
Zum anderen gelangt Kunststoff meist
landbasiert in die Umwelt, also etwa in
Form von Littering an Stränden, auf Straßen,
Plätzen oder sonstigen Flächen. Das
Einzugsgebiet für den Eintrag in die aquatischen
Ökosysteme ist hier der entscheidende
Faktor.
Bei den Fließgewässern ist zunächst das
Einzugsgebiet in der Regel auf einen engen
Raum der Gewässerrandstreifen um die
Uferbereiche begrenzt. Der Eintrag erfolgt
hier über Verwehungen und Einschwemmungen.
Flächenbezogen wird dieses jedoch
deutlich erweitert, betrachtet man die
Einleitungen aus Entwässerungssystemen
in die Fließgewässer als Vorfluter. Die Siedlungsstrukturen
in den deutschen Städten
und Gemeinden sind weitestgehend an
Trenn- oder Mischkanalisationen angeschlossen.
Verdeutlicht man sich dieses
Bild hinsichtlich der Flächenabdeckung
für das gesamte Bundesgebiet, zeigt sich
das Potenzial von Entwässerungssystemen
für den Eintrag von landbasierten Kunststoffen
über die Niederschlagserfassung.
Was passiert mit Makro- und Mikrokunststoffen
in den kommunalen Kläranlagen?
Erste Untersuchungen in den Abläufen
zeigen sehr hohe Rückhaltegrade von
meist über 97 Prozent für Kunststoffpartikel
größer ein Millimeter sowohl massenals
auch stückzahlbezogen. Der Großteil
der Kunststoffe gelangt allerdings in den
Klärschlamm (Mikrokunststoffe 1–5 mm)
oder in das Rechengut (Makrokunststoffe).
Werden diese Stoffströme landwirtschaftlich
verwertet oder deponiert, ergeben
sich damit dennoch Expositionen in die
Umwelt. Ausschließlich die thermische
Verwertung der Stoffströme garantiert eine
sichere Entsorgung der Kunststofffrachten.
MISCH- UND TRENNKANALISATION
Für Mikrokunststoffe kleiner ein Millimeter
sind ebenfalls erste Daten über den
Rückhalt in kommunalen Kläranlagen
aus dem Projekt „MiKaMi“ bekannt. Hier
zeigten sich massenbezogene Reduktionen
von 99 Prozent im Ablauf der Nachklärung
und 99,99 Prozent im Ablauf der Schlussfiltration
mit einem Sandfilter gegenüber
dem Zulauf bei einer unteren Partikelgrenze
von 20 Mikrometer.
Im Förderschwerpunkt „Plastik in der
Umwelt“ des Bundesforschungsminsietriums
(BMBF) werden hierzu in zahlreichen
Projekten umfangreiche Untersuchungen
durchgeführt. Mit ersten Ergebnissen ist
in diesem Jahr zu rechnen. Es ist sehr
wahrscheinlich, dass mit den laufenden
Forschungsvorhaben ein weitgehender
Rückhalt von Makro- und Mikrokunststoffen
in kommunalen Kläranlagen bestätigt
wird. Sie stellen damit eine wichtige Senke
in den Entwässerungssystemen dar.
Aber ist damit das Problem keinesfalls
gelöst. Zwar wird der Großteil des Abwassers
den kommunalen Kläranlagen
zugeführt, dennoch wird insbesondere
bei Mischkanalisationen ein Teil der Kunststofffrachten
über Entlastungen der Entlastungsbauwerke
in die Vorfluter eingeleitet.
Besonders bei den Niederschlagseinleitungen
gehen sowohl der Eintrag als auch die
Entlastung mit Starkniederschlägen einher
und werden so einer Behandlung in den
Kläranlagen entzogen.
Bei Trennkanalisationen existieren in
den meisten Fällen keinerlei (für Kunststoffe
wirksame) Rückhaltemaßnahmen
in den Niederschlagskanälen. In beiden
Fällen bedarf es künftiger Anstrengungen
zur Entwicklung technischer Rückhaltemaßnahmen.
Marco Breitbarth
INNOVATIVE KLÄRVERFAHREN
Kommunalen Kläranlagen gelingt es mit
den derzeitigen drei Reinigungsstufen
nicht oder nur teilweise, Spurenstoffe
und Mikroplastikpartikel aus dem
Abwasser zu entfernen. Auf Kläranlagen
mit der vierten Reinigungsstufe ist der
Reinigungsprozess bis dato mit hohen
technischen, energetischen und finanziellen
Aufwänden verbunden. Im Projekt
„Wasser 3.0“ (www.wasserdreinull.
de) forschen Wissenschaftler und Unternehmen
aus den Bereichen Chemie
und Anlagenbau an „Lösungen mit dem
Ziel, null Schadstoffe im Wasser zu
hinterlassen“. Kern des Konzepts sind
anorganisch-organische Hybridkieselgele
auf der Basis von Siliziumdioxid.
DER AUTOR
Dr.-Ing. Marco Breitbarth ist wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Forschungsinstitut
für Wasser- und Abfallwirtschaft
an der RWTH Aachen (FiW)
(breitbarth@fiw.rwth-aachen.de)
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