Entwicklung einer Methodik zur und Abschätzung der jährlichen Mikroplastikemissionen in Deutschland - Torsten Weber - Studentische ...
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Entwicklung einer Methodik zur und Abschätzung der jährlichen Mikroplastikemissionen in Deutschland Torsten Weber - Studentische Energiekonferenz am 03.06.2019 © Fraunhofer UMSICHT
Wer von Ihnen weiß was Mikroplastik ist?
Wer von Ihnen könnte eine Definition für den Begriff „Mikroplastik“
abgeben?
Folie 2
© Fraunhofer UMSICHTWas ist Mikroplastik?
National und international existiert bisher keine einheitliche (wissenschaftliche)
Definition des Begriffs „Mikroplastik“.
Existierende Definitionen1 unterscheiden sich in Hinblick auf:
▪ Chemische Zusammensetzung
▪ Aggregatzustand
▪ Löslichkeit Am häufigsten wird nach der
▪ Größe Größe definiert, meist mit einer
▪ Form und Struktur Obergrenze von 5 mm.
▪ Farbe
▪ Entstehungsart
Aber: Obergrenze von 5 mm wissenschaftlich kaum begründ- und haltbar
Siehe dazu: Hartman et al. 2019: „Are we speaking the same language? Recommendations for a Definiton and Categorization Framework for Plastic Debris“, in Environmental Sience &
Technology 2019
Folie 3
© Fraunhofer UMSICHTDefinition Mikroplastik
Keine gelöste, dispergierte,
Keine natürlichen Impliziert alle Formen und
gelartige und flüssige
Polymere Strukturen
Polymere
Synthetisierte, unter Standartbedingungen feste Fasern oder Partikel aus
thermoplastischen, elastomeren oder duroplastischen Kunststoffen, die direkt oder
indirekt durch menschliches Handeln in die Umwelt gelangen.
Ausschließlich Primäres Mikroplastik,
kein Sekundäres
Folie 4
© Fraunhofer UMSICHTWie entsteht Mikroplastik?
Primäres MP
Produktion
Typ A
Primäres MP Makroplastik
Nutzung
Typ B
Umwelt Sekundäres MP
Bildquelle: Bertling, Jürgen; Bertling, Ralf und Hamann, Leandra: „Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Makroplastik“, Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen 2018
Folie 5
© Fraunhofer UMSICHTStand des Wissens rund um Mikroplastik(-emissionen)
Bisherige Erkenntnisse Noch nicht hinreichend erforscht
▪ Existenz von Mikroplastik in allen Bereichen ▪ Identifikation von Emissionsquellen2
der Umwelt nachgewiesen1
▪ Emissionsmengen2
▪ Vereinzelt Schadwirkungen auf kleine,
▪ Pfade und Verbleib in der Umwelt2
wasserfilternde Lebewesen nachgewiesen1
▪ Human- und ökotoxikologische
▪ Nachweis von Schadwirkungen zu
Schadwirkungen von Mikroplastik3
zahlreichen in Kunststoffen enthaltenen
Additiven1 ▪ Verweil- und Abbauzeiten4
Handlungsbedarf im Sinne des Nötig: Klarheit über eingetragene Mengen
Vorsorgeprinzips! und deren Herkunft!
1 Siehe hierzu: Boerger et al. 2010, Besseling et al. 2013, Wright et al. 2013, GESAMP 2015, Dehaut et al. 2016, Ling et al. 2017, Waller et al. 2017, de Souza et al. 2018, Liebman und Schwabl
2018, Liu et al. 2018
2 Siehe hierzu: Sundt et al. 2015, Lassen et al. 2015, Essel et al. 2015, Magnusson et al 2016, Bertling et al. 2018
3 Quellen: GESAMP 2015, Wright and Kelly 2017
4 Quelle: Emadian et al. 2018
Folie 6
© Fraunhofer UMSICHTZiele der Arbeit
Bisherige Untersuchungen1 Neu in dieser Arbeit
▪ Abschätzung für eine begrenzte Anzahl an ▪ Abschätzung für eine erweiterte Anzahl an
Quellen (5 – 20) Quellen (ca. 50)
▪ Keine einheitliche Methodik zur ▪ Entwicklung einer einheitlichen Methodik
Abschätzung, dadurch schlechte zur Abschätzung
Vergleichbarkeit
▪ Eindeutige Definition und Abgrenzung von
▪ Keine klare Abgrenzung von Bilanzräumen Bilanzräumen und verwendeten Größen
und Definition verwendeter Größen
▪ Abschätzung der Kunststoffemissionen und
▪ Abschätzung der Kunststoffemissionen der Polymeremissionen durch Bestimmung
des Polymeranteils
1 Bisher existieren fünf Studien zur Abschätzung von Mikroplastikemissionen: Sundt et al. 2014, Lassen et al. 2015; Essel et al. 2015, Magnusson et al. 2016; Bertling et al. 2018
Folie 7
© Fraunhofer UMSICHTMethodik zur Abschätzung
Polymeremissionen [t/a] & Jährliche absolute Emissionen [t/a] und ṁE
[g/cap*a]: Pro-Kopf Emissionen [g/cap*a]
=
Bezugsgröße [t/a]: Eingangsgröße der Berechnung. Meist ṁRef
Produktions- oder Verbrauchsmengen.
Kunststoffanteil [%]: Prozentualer Massenanteil der/des *
Kunststoffe/s an der Bezugsgröße.
xK
Massenverlust [%]: Prozentualer Mikroplastik- *
Massenverlust der Kunststoffmasse. ηBrutto
Freisetzung [%]: Prozentualer Mikroplastik-Anteil, der in *
die Umwelt gelangt. ηNetto
Polymeranteil [%]: Prozentualer Polymeranteil an den *
Kunststoffemissionen. ε
Folie 8
© Fraunhofer UMSICHTQuellen von Mikroplastikemissionen
▪ Reifen ▪ Wasser- u. Abwasserrohre ▪ Zusätze in ind. Prozessen
▪ Farben u. Lacke ▪ Medikamente ▪ Aquakulturen
▪ Künstliche Plätze u. Flächen ▪ Düngemittel ▪ Ionentauscherkügelchen
▪ Abfallentsorgung ▪ Pyrotechnik ▪ Flockungsmittel SiWaWi
▪ Textilien ▪ Rasentrimmer ▪ Förder- u. Fließbänder
▪ Straßenmarkierungen ▪ Bälle ▪ Kabelbinder
▪ Baukunststoffe ▪ Dolly Ropes ▪ Bojen/Fender
▪ Verpackungen ▪ Radiergummis ▪ Lasersinterpulver
▪ Schleifmittel ▪ Zahnräder ▪ Borsäne/Sägespäne
▪ Kunstst. in d. Landwirtschaft ▪ Kontaklinsen ▪ Mikronisierte Wachse
▪ Bitumen ▪ Kabel in WKA ▪ Reinigungsschwämme
▪ Kosmetik ▪ Glitter/Konfetti ▪ Zusatz Öl- u. Gasindustrie
▪ Besen u. Kehrmaschinen ▪ Schallplatten ▪ Zusatz in Chemikalien
▪ Antriebsriemen ▪ Küchenutensilien ▪ Industrieller Verschleißschutz
▪ Wasch-, Pflege-, ▪ Gleitschienen
Reinigungsmittel ▪ Polymere Sandstrahlmittel
Folie 9
© Fraunhofer UMSICHTÜbersicht Ergebnisse der Emissionsabschätzung
Emissions-typ Emissionen in bisherigen Schätzungen Ein-
heit
Diese Bertling Essel et al.2 Sundt et al.3 Lassen Magnusson et
Arbeit et al.1 et al.4 al.5
Mikroplastik 230.000 t/a
Polymere 170.000 t/a
Additive 50.000 t/a
Mikroplastik 2.700 2.834 997 – 3.924 1.681 – 2.163 1.584 346 - 970 g/cap*a
Polymere 2.000 g/cap*a
Additive 700 g/cap*a
In Deutschland wird jährlich doppelt so viel Mikroplastik in die Umwelt emittiert, wie
Makroplastik
1 Bertling et al.: „Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Makroplastik“, Fraunhofer UMSICHT 2018
2 Essel et al.: „Quellen für Mikroplastik mit Relevanz für den Meeresschutz in Deutschland“, Umweltbundesamt 2015
3 Sundt et al.: „Sources of microplastic-pollution to the marine environment“, Norwegian Environment Agency, 2014
4 Lassen et al.: „Microplastic – Occurence, effects and sources of release to the environment in Denmark“, The Danish Environment Protection Agengy, 2015
5 Magnusson et al.: Swedish sources and pathways for microplastic to the marine environment“, Swedish Environmental Research Institute, 2016
Folie 10
© Fraunhofer UMSICHTAnteile der zehn größten Emissionsquellen
∑ = 90%
Folie 11
© Fraunhofer UMSICHTAnteile von Typ A- und Typ B-Emissionen Folie 12 © Fraunhofer UMSICHT
Ausblick
▪ Schärfung des Mikroplastik-Begriffs
▪ Weitere Verbesserung der Abschätzungen
Gegenstand der
▪ Experimentelle Überprüfung der Abschätzungen Forschung am
▪ Erstellung von Stoffstrommodellen Fraunhofer
UMSICHT
▪ Entwicklung von Maßnahmen zur Emissionsreduktion
▪ Human- und ökotoxikologische Untersuchungen
▪ …
Coming soon…
Zweite Veröffentlichung voraussichtlich Ende Juni 2019
Multi-Client Studie zu Kunstrasenplätzen für September
geplant.
Folie 13
© Fraunhofer UMSICHTTake home Message ▪ Es besteht dringender Handlungs- u. Forschungsbedarf rund um die Thematik Mikroplastik ▪ Bei den veröffentlichten Zahlen handelt es sich um Abschätzungen; experimentelle Untersuchungen stehen noch aus ▪ Kunststoffe sind nicht grundsätzlich „böse“1 Das können SIE tun: ▪ Nutzung des ÖPNV ▪ Nutzung langlebiger Reifen ▪ Medikamente, Kontaktlinsen usw. nicht über das Abwasser entsorgen! ▪ Bewusster Umgang mit Konsumgütern 1 Eine Substitution von Kunststoffen durch andere Werkstoffe ist aus ökologischer Sicht nicht zwangsläufig immer sinnvoll. Siehe hierzu: Lord et al.: „Plastics and Sustainability – A Valuation of Environmental Benefits, Costs and Opportunities for Continuous Improvement“, American Chemistry Council, 2016 Folie 14 © Fraunhofer UMSICHT
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!
Gerne stehe ich Ihnen für Rückfragen zur Verfügung.
Folie 15
© Fraunhofer UMSICHTQuellenverzeichnis Folie 3: Hartmann, Nanna B.; Hüffner, Thorsten; Thompson, Richard C.; Hassellöv, Martin; Verschoor, Anja; Daugaard, Anders E.; Rist, Sinja; Karlson, Therese; Brennholt, Nicole; Cole, Matthew; Herrling, Maria P.; Hess, Maren C.; Ivleva, Natalie P.; Lusher, Amy L. and Wager, Martin: „Are we speaking the same Language? Recommendations for a Definition an Categorization Framework for Plastic Debris“, in Environmental Sience & Technology, 2019 Folie 5: Bertling, Jürgen; Bertling, Ralf und Hamann, Leandra: „Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Makroplastik“, Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen 2018 Folie : Boerger, Christiana M.; Lattin, Gwendolyn L.; Moore, Shelly L.; Moore, C. J.: „ Plastic ingestion by planktivorous fishes in the North Pacific Central Gyre”, in Marine Pollution Bulletin 2010, P. 2275 – 2278 Besseling, E.; Wegner, A.; Foekema, E. M.; van den Heuvel-Greve, M. J.; Koelmans, A. A.: „Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola marina (L)“, in Environmental Sience & Technology 2013 Wright, Stephanie L.; Thompson, Richard C.; Galloway, Tamara S.: „The Physical impacts of microplastic on the marine organism: A review“, in Envionmental Pollution 2013, P. 483 – 492 GESAMP Working Group: „Sources, fate and effects of microplastic in the marine environment: Part two of a global assesment“, 2015, URL: http://www.gesamp.org/site/assets/files/1275/sources-fate-and-effects-of-microplastics-in-the-marine-environment-part-2-of-a-global-assessment-en.pdf [Abruf 21.05.2019] Dehaut, Alexandre; Casonne, Anne-Laure; Frere, Laura; Hermabessiere, Ludovic; Himer, Charlotte; Rinnert, Emmanuel; Riviere, Giles; Lambert, Christoph; Soudant, Philippe; Huvet, Arnaud; Duflos, Guillaume; Paul-Pont, Ika: „Microplastics in seafood: benachmark protocol for their extraction and characterization“, in Environmental Pollution 2016, P. 223 – 233 Folie 16 © Fraunhofer UMSICHT
Quellenverzeichnis Ling, S. D.; Sinclair, M.; Levi, C. J.; Reeves, S. E.; Edar, G. J.: „Ubiquity of microplastics in coastal seafloor sediments“, in Marine Pollution Bulletin 2017, P. 104 – 110 Waller, Catherine L.; Griffiths, Huw J.; Waluda, Claire M.; Thorpe, Sally E.; Loaiza, Ivan; Moreno, Bernabe; Pacherres, Cesar O.; Hughes, Kevin A.: „Microplastic in the Antarctic marina system: An emerging area of research“, in Sience of the Total Environment 2017, P. 220 – 227 de Sousa Machado, Anderson Abel; Kloas, Werner; Zarfl, Christiane; Hempel, Stefan; Rilling, Matthias: „Microplastics as an emerging threat to terrestrial ecosystems“, in Global Change Biology 2018 Liebmann, Bettina; Schwabel, Philipp; Köppel, Sebastian; Reiberger, Thomas: „Assessment of microplastic concentrations in human stool“, 2018 Liu, Mengting Lu; Shibo, Song; Yang, Lei; Hu, Jianj; Lu, Weiwei; Zhou, Wengzong; Cao, Chengjin; Shi, Huahong; Yang, Xiaofeng; He, Defu: „Microplastic and mesoplastic pollution in farmlanf soils in suburbs of Shanghai, China“, in Environmental Pollution 2018, P. 885 – 862 Sundt, Peter; Schulze, Per-Erik; Syversen, Frode: „Sources of microplastic-pollution to the marine environment“, Norwegian Environment Agency, 2014 Lassen, Carsten; Foss Hansen, Steffen; Magnusson, Kerstin; Noren, Frederik; Bloch Hartmann, Nanna Isabella; Rhene Jensen, Permille; Gissel Nielsen, Torkel; Brinch, Anna: „Microplastic – Occurence, effects and sources of release to the environment in Denmark“, The Danish Environment Protection Agengy, 2015 Essel, Roland; Linda, Engel; Carus, Michael; nova-Institut GmbH: „Quellen für Mikroplastik mit Relevanz für den Meeresschutz in Deutschland“, Umweltbundesamt 2015 Magnusson, Kerstin; Eliasson, Karin; Frane, Anna; Kaikonen, Kalle; Hulten, Johan; Olshammar, Mikael; Stadmark, Johanna; Voisin, Anais: Swedish sources and pathways for microplastic to the marine environment“, Swedish Environmental Research Institute, 2016 Bertling, Jürgen; Bertling, Ralf und Hamann, Leandra: „Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Makroplastik“, Fraunhofer UMSICHT 2018 Folie 17 © Fraunhofer UMSICHT
Quellenverzeichnis Wright, Stephanie L. and Kelly, Frank J.: „Plastic and Humand Health: A Micro Issue?“, in Environmental Sience & Technology 2017 Emadian, S. M.; Onay, T. T.; Demirel, B.: „Biodegradation of bioplastics in natural environments“, in Waste Management 2017 Folie 14 Lord, Rick; Kao, Grace; Joshi, Siddartha; Bartlett, Carolone; Bullock, Steven; Burks, Beth; Baldock, Christohper; Aird, Sarah.: „Plastics and Sustainability – A Valuation of Environmental Benefits, Costs and Opportunities for Continuous Improvement“, American Chemistry Council, 2016 Folie 18 © Fraunhofer UMSICHT
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