Detektion, Messung und Bewertung von Mikroplastik im Meer

© Fraunhofer IKTS
Mesokosmen zur Untersuchung der Alterung und Verwitterung von Polymeren und anderen Materialien unter realen Bedingungen (mit und ohne UV-Einstrahlung).
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Charakteristische Ramanspektren verschiedener Polymere, wodurch eine Unterscheidung der Mikroplastikpartikel im Wasser möglich wird.

Im interdisziplinären Projekt »SOT Mikroplastik« haben wir ein robustes und inline-fähiges Analysetool zur Messung der Mikroplastikkonzentration im Durchfluss prototypisch entwickelt und im Labor getestet. Durch die Installation des Tools auf autonom arbeitenden Unterwasserfahrzeugen sind Messungen im Pelagial möglich, d. h. im uferfernen Freiwasserbereich oberhalb der Bodenzone. Dadurch lassen sich Aussagen zur Konzentration und Verteilung von Mikroplastik detaillierter als bisher treffen, was eine Voraussetzung für einen erfolgreichen Kampf gegen die Verschmutzung der Meere ist.

Analytisch anspruchsvoll ist vor allem die Unterscheidung zwischen Mikroplastik und anderen partikulären Stoffen in der realen Umgebung. Dies wird durch die Kombination von Bildauswertung, KI-basierten Algorithmen sowie anderen spektroskopische Verfahren wie der Ramanspektroskopie

ermöglicht. Die Veränderung der Partikeleigenschaften in Abhängigkeit von der Dauer des Aufenthalts im Meer stellt eine weitere analytische Herausforderung dar. Mit dem Verständnis der ablaufenden Verwitterungsprozesse (engl. Weathering), z. B. in Abhängigkeit von den Expositionszeiten gegenüber UV-Licht oder gegenüber Biofilmaufwuchs aus eigenen Versuchen, werden die eigens entwickelten Sensoren trainiert. Sowohl in Labor- als auch in Feldversuchen im Pilotmaßstab in sogenannten Mesokosmen aber auch in der Ostsee wurde genau diese Alterung polymerer Materialien in der maritimen Umwelt quantitativ erfasst und ein tiefgehendes Verständnis der ablaufenden Alterungsprozesse und deren Einflussfaktoren erlangt. Dieses Know-how bringen wir nun in die Weiterentwicklung der Analytik sowie auch neuer Polymere ein.

 

Forschungsgruppe Smart Ocean Technologies