TEXTILES MIKROPLASTIK REDUZIEREN - ERKENNTNISSE AUS EINEM INTERDISZIPLINÄREN FORSCHUNGSPROJEKT +++ URSACHEN FÜR MIKROPLASTIKAUSTRAG +++ RÜCKHALT ...
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TEXTILES MIKROPLASTIK REDUZIEREN
ERKENNTNISSE AUS EINEM
INTERDISZIPLINÄREN FORSCHUNGSPROJEKT
+++ URSACHEN FÜR MIKROPLASTIKAUSTRAG
+++ RÜCKHALT IN KLÄRANLAGEN
+++ TEXTILTECHNISCHE LÖSUNGSANSÄTZE
www.textilemission.bsi-sport.de
IMPRESSUM Herausgeber: Bundesverband der Deutschen Sportartikel-Industrie e.V. Adenauerallee 134 53113 Bonn Geschäftsführer: Stefan Rosenkranz Registergericht Bonn 20 VR 2277 Ansprechpartner: Alexander Kolberg - Projektkoordinator Referent | Bundesverband der Deutschen Sportartikel-Industrie e.V. E-Mail: alexander.kolberg@bsi-sport.de Diese Publikation wurde im Rahmen des Verbundprojektes „TextileMission“ erstellt und ist nicht für den gewerblichen Vertrieb bestimmt. Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderkennzeichen: 13NKE010A Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autorinnen und Autoren: Ellen Bendt, Maike Rabe (Hochschule Niederrhein); Stefan Stolte, Ya-Qi Zhang (TU Dresden); Robert Klauer (VAUDE); Caroline Kraas (WWF Deutschland); Taher Alrajoula, Alexander Kolberg (BSI e.V.) Grafisches Konzept: Stockhausen Kommunikation & Gestaltung GmbH Layout: Alexander Kolberg (BSI) Bildnachweise Titelseite: Adobe Stock / Fotolia: antic, alphaspirit, bohbeh, chiarafomasar, Chiannapong, nomadsoul; Cristian Alvarez 1. Auflage, Juni 2021.
13 19 INHALT
DIE URSACHEN VON UMWELTEINTRAG ZIELE, PARTNER, ANSÄTZE 4
TEXTILEM UND RÜCKHALT IN Vorstellung des TextileMission-
Projektes und der wichtigsten
MIKROPLASTIK KLÄRANLAGEN Forschungsfragen
Was sich aus umfangreichen Wasch- Erkenntnisse zu Abwasseraufbe-
und Trocknungsversuchen ableiten reitung und biologischem Abbau TEXTILES MIKROPLASTIK 8
lässt. verschiedener Fasermaterialien. ALS UMWELTPROBLEM
Folgen für die Umwelt und An-
forderungen an Lösungsansätze
MASSENBILANZANALYSE 25
Abschätzung des Faseraustrags
aus Sportoberbekleidung in
Deutschland
AUSWIRKUNGEN AUF DIE 28
AQUATISCHE UMWELT
29 ALTERNATIVE ZUSCHNITT-
UND FÜGETECHNIKEN
40
ALTERNATIVE FASER- Optimierungspotenziale bei
der Konfektion von Kleidungs-
MATERIALIEN IM stücken
NACHHALTIGKEITSCHECK
GLOSSAR 44
Chancen und Risiken von PET, recyceltem PET
und Celluloseregeneratfasern im Vergleich.
DIE PROJEKTPARTNER 46
Vorstellung der beteiligten
Organisationen
35
EMISSIONSÄRMERE MATERIALIEN:
GARN- UND MASCHINENPARAMETER
Welche alternativen Herstellungsmethoden für textile Flächenkonstruk- 40
tionen Erfolg versprechen und welche Rolle die Textilveredlung spielt. ALTERNATIVE ZUSCHNITT-
UND FÜGEVERFAHREN
Konfektionsprozesse als Hebel zur Senkung der
Mikroplastikemission.
3
FORSCHUNGSPROJEKT TEXTILEMISSION ZIELE, PARTNER, FORSCHUNGSANSÄTZE Textilien aus Synthesefasern wie Polyester können bei der Produktion und beim Waschvorgang kleinste Fragmente emittieren. Hiervon sind auch Sporttextilien – vom Running Shirt bis zur Outdoor-Jacke – betroffen. Diese Umweltbelastung besser zu verstehen und zu ihrer Minimierung beizutragen, haben sich die Partner des For- schungsprojektes TextileMission zur Aufgabe gemacht. Hier ein Überblick über Ziele, beteiligte Organisationen und zentrale Forschungstätigkeiten. 4
E in Großteil unserer Bekleidung,
auch bei Sport- und Outdoor-
textilien ist dies der Fall, besteht aus
Namentlich waren dies als Verbund-
partner:
• Bundesverband der Deutschen
synthetischen Materialien wie Polyes- Sportartikel-Industrie e.V.,
ter. Sowohl in der Produktion als auch • Hochschule Niederrhein –
in der Haushaltswäsche setzen diese Forschungsinstitut für Textil und
Kleidungsstücke textiles Mikroplastik Bekleidung,
frei (Abb. 1), das über Abwasser oder • TU Dresden – Institut für Wasser-
Abluft in die Umwelt gelangen kann. chemie,
Die daraus resultierende Umweltpro- • VAUDE Sport GmbH & Co. KG,
blematik war nicht zuletzt durch eine • WWF Deutschland.
Reihe internationaler und nationaler
Studien – etwa durch das Umweltbun- Als assoziierte Partner unterstützten
desamt – und die Informationsarbeit folgende Organisationen das Vorhaben:
von Umweltorganisationen bekannt, • adidas AG,
Abb. 1: Faserfragmente aus einem PES
als sich im Jahr 2016 das Konsortium • Henkel AG & Co. KG aA,
Fleece-Stoff unter dem Mikroskop.
des TextileMission-Projektes bildete. • Miele & Cie,
Foto: Hochschule Niederrhein
• Polartec LLC.
PROJEKTPARTNER, ZIELE UND
FORSCHUNGSFRAGEN Die Bandbreite der Partner macht gen durch textiles Mikroplastik und An-
deutlich, dass den beteiligten Organi- forderungen an Lösungsansätze aus
Neun Organisationen aus der Textil- sationen von Anfang an bewusst war, Sicht des Partners WWF Deutschland
forschung, der Wasserchemie, des Um- dass nur ein interdisziplinärer Ansatz lesen Sie ab Seite 8.
weltschutzes sowie der Sportartikel-, Erfolg verspricht, der a) unterschied-
Haushaltsgeräte- und Waschmittel- liche Stufen der Produktionskette Als im August 2017 der Startschuss
industrie wollten einen Beitrag dazu und des Lebenszyklus von Textilien in für TextileMission fiel, hatten sich die
leisten, die Umweltproblematik „texti- den Blick nimmt und b) Industrie- und Partner folgende übergeordnete Ziele
les Mikroplastik“ besser zu verstehen Forschungsdisziplinen-übergreifend gesetzt:
und zu reduzieren. Zusammen bewar- arbeitet. Der Projektname „TextileMissi-
ben sie sich letztendlich erfolgreich um on“ wiederum spielt sowohl auf die öko- 1. Ein besseres Verständnis der Um-
die Förderung im Rahmen des Förder- logische Herausforderung (eMission) als weltproblematik erhalten. Fragen wa-
schwerpunktes „Plastik in der Umwelt“ auch den Wunsch an, einen Beitrag zur ren u.a.: Was sind die Gründe für den
des Bundesministeriums für Bildung und Lösung zu leisten (Mission). Einen span- Mikroplastikverlust bei Textilien? Wel-
Forschung (BMBF). nenden Einstieg in die Herausforderun- che Mengen werden freigesetzt? Wie
BMBF-FORSCHUNGSSCHWERPUNKT „PLASTIK IN DER UMWELT“
Trotz zahlreicher Aktivitäten und Ansätze ist unser Wissen über das gesamte Aus-
maß der Umweltverschmutzung mit Plastik noch begrenzt: Es liegen noch wenige
gesicherte Erkenntnisse über die Herkunft von Kunststoffen in Meeren, Binnenge-
wässern und Böden sowie über ihre Auswirkungen auf Mensch und Umwelt vor.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) nahm sich dieser
Problematik mit dem Forschungsschwerpunkt „Plastik in der Umwelt – Quellen •
Senken • Lösungsansätze“ an. Damit will das BMBF den Übergang zu einer ressour-
cen- und umweltschonenden Wirtschaftsweise unterstützen, die im Mittelpunkt
der Leitinitiative „Green Economy“ des Rahmenprogramms „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA) steht.
Im Zeitraum 2017–2022 wurden und werden insgesamt 20 Verbundprojekte und ein wissenschaftliches Begleitvor-
haben mit rund 37 Mio. € gefördert. Davon entfielen auf TextileMission rund 1,7 Millionen Euro. Mehr als 100 Institu-
tionen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Praxis sind an diesem aktuell weltweit größten Forschungsschwerpunkt im
Bereich der Wirkungen von Plastik auf die Umwelt beteiligt.
Weitere Informationen: https://bmbf-plastik.de/de
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lassen sich die Partikel klassifizieren und zeitlichem Aufwand verbundene textilem Mikroplastik leisten können.
(bsp. nach Größenfraktionen)? Arbeit erfolgte vor allem in den La- Mehr zu den Testergebnissen lesen Sie
boren der Hochschule Niederrhein, ab Seite 13. Eine weitere, tiefergehende
2. Einen Beitrag zur Optimierung der in Teilen auch an der TU Dresden. Der Analyse der aufgefangenen Partikel hin-
Abwasseraufbereitung leisten. Fragen Projektpartner Miele stellte hierfür sichtlich Form, Anzahl und Aufteilung
waren u.a.: Wie wird textiles Mikro- sowohl die Waschautomaten als auch in Größenfraktionen wurde vor allem
plastik in einer Kläranlage zurückgehal- sein Know-how zu Waschprozessen zur durch die TU Dresden durchgeführt.
ten? Durch welche Verfahren und mit Verfügung, ebenso wie sich Henkel mit
welchem Aufwand könnte ggfs. der dem notwendigen Waschmittel und RÜCKHALT IN KLÄRANLAGEN
Rückhalt (noch weiter) erhöht werden? entsprechender Expertise beteiligte. UND MASSENBILANZ
Die Testtextilien (insbesondere Sport-
3. Erkenntnisse zur Produktion emis- oberbekleidung aus Fleece-Material, Die entsprechenden Ergebnisse soll-
sionsärmerer Textilien gewinnen. Fra- aber auch ungeraute Artikel) wurden ten insbesondere in die dortigen For-
gen waren u.a.: Wie lassen sich textile vorwiegend von den Projektpartnern schungsarbeiten zu o.g. Teilziel 2 (Ab-
Flächenkonstruktionen entwickeln, die VAUDE, adidas und Polartec, aber auch wasseraufbereitung) einfließen. Denn
weniger Mikroplastik emittieren? Wel- weiteren Unternehmen aus den Reihen was passiert mit textilem Mikroplastik,
che Reduktionspotenziale gibt es bei des BSI, bereitgestellt. Das während nachdem es über die Haushaltswäsche
Ausrüstungsprozessen sowie bei Schnitt- der Waschreihen emittierte textile in das Abwasser gelangt ist? Um mehr
und Fügetechniken? Inwieweit könnten Mikroplastik fingen die Forschenden über die entsprechenden Stoffströme
biologisch abbaubare Fasermaterialien über spezielle Filter auf und bestimmten zu erfahren, untersuchten die Forschen-
zur Lösung des Problems beitragen? ihre Masse. Anhand der gesammelten den den Rückhalt von textilem Mikro-
Erkentnnisse konnten die Projektpart- plastik auf verschiedenen Stufen einer
PROJEKTSETTING: WASCH- ner Waschparameter sowie Produk- Laborkläranlage. Die Befunde lieferten
VERSUCHE UND ANALYSE tionsverfahren identifizieren, die den interessante Hinweise zum Status quo
Mikroplastikaustrag beeinflussen. der Effizienz der Abwasseraufberei-
Um zu Teilziel 1 aussagekräftige Daten Auch konnten Hinweise zum Waschver- tung. Mehr dazu im Artikel ab Seite 19.
zu sammeln, führten die Projektpartner halten abgeleitet werden, mit denen Auf der Basis der an der Hochschule
eine Vielzahl von Wasch- und Trock- Verbraucher bei der Haushaltswäsche Niederrhein und der TU Dresden er-
nungstests mit marktgängigen Textilien ihrer Sport- und Outdoorbekleidung mittelten Erkenntnisse zur Menge des
durch. Diese mit hohem personellem einen Beitrag zur Minimierung von Mikroplastikaustrags wurde eine Mas-
Abb. 2: Als Projektpartner brachten neun Organisationen aus der Sportartikel-Industrie, der Haushaltsgeräte- und der
Waschmittelbranche, der Forschung und dem Umweltschutz ihr jeweiliges Know-how in das TextileMission-Projekt ein.
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Abb. 3: Bewegtbilder zur Forschungsarbeit der Projektpartner und O-Töne der jeweiligen Expertinnen und Experten
gibt es im offiziellen TextileMission-Video. Einfach auf den Pfeil in der Mitte der Grafik klicken. Grafik: FIUMU GmbH
senbilanzanalyse durchgeführt, die das tiltechnische Experimente, welche die tion beeinflussen den Mikroplastikaus-
Ausmaß des textilen Mikroplastiks aus Forschenden an der Hochschule Nie- trag, sondern auch die Konfektion zum
Sportoberbekleidung, das deutschland- derrhein zur Entwicklung emissionsär- fertigen Bekleidungsstück. Daher führ-
weit in die Umwelt gelangt, abschätzt merer Textilien durchführten (Teilziel te die Hochschule Niederrhein in enger
(siehe Artikel ab Seite 26). 3). Im Fokus standen unter anderem Zusammenarbeit mit VAUDE verschie-
alternative Herstellungsmethoden für dene Experimente mit alternativen
POTENZIALE UND RISIKEN Flächenkonstruktionen, wobei neben Zuschnitt- und Fügetechniken durch.
ALTERNATIVER FASERN verschiedenen Materialien auch unter- Außerdem wurden die entwickelten Ma-
schiedliche Maschinenparameter im terialien hinsichtlich ihrer Perfomance
Als mögliche nachhaltige Alternativen Strickprozess getestet wurden sowie sowie möglicher Schadstoffe überprüft.
zu herkömmlichem Polyester wer- der Einfluss mechanischer und nasser So bleibt eine Markttauglichkeit der er-
den Fasern aus recycletem Polyester Ausrüstungsprozesse unter die Lupe ge- stellten Prototypen gewährleistet. Mehr
und solche aus biologisch abbaubaren nommen wurde. Der Schwerpunkt lag zu diesem Aspekt lesen Sie ab Seite 40.
Rohstoffen gehandelt. Mit den Poten- auf Fleeceartikeln, die einen besonders
zialen, aber auch ökologischen und beanspruchenden mechanischen Aus-
sozialen Nachhaltigkeitsrisiken, die mit rüstungsprozess durchlaufen. Welche
der Verwendung solcher Garne einher- vielversprechenden Ansätze sich erga-
gehen, haben sich die Projektpartner ben, erfahren Sie ab Seite 35.
WWF Deutschland und VAUDE im Pro-
jektverlauf auseinandergesetzt. Ihre Die Ursachenforschung zeigte auch:
Empfehlungen zum Einsatz und zur Nicht nur die Haushaltswäsche und
Auswahl alternativer Fasern – auch unter die Produktion der Flächenkonstruk-
Berücksichtigung von Versuchen zur
biologischen Abbaubarkeit unterschied-
licher Fasermaterialien an der TU Dres-
Alexander Kolberg
den – finden Sie ab Seite 29.
Referent
Bundesverband der Deutschen
WENIGER MIKROPLASTIK
Sportartikel-Industrie e.V.
DURCH TEXTILFORSCHUNG alexander.kolberg@bsi-sport.de
Speziell die Erkenntnisse aus den
Waschtests dienten als Basis für tex-
7
Mikroplastik kann marine Organismen schädigen. Hier sieht man eine
Miesmuschel, gefangen in Faserfragmenten. Foto: Wolf Wichmann
TEXTILES MIKROPLASTIK ALS UMWELTPROBLEM
QUELLEN, AUSWIRKUNGEN,
LÖSUNGSANSÄTZE
Wissenschaftlich bekannt ist die Problematik um Mikroplastik in der Umwelt bereits
seit den 1970er Jahren. In der breiteren Öffentlichkeit Beachtung gefunden hat sie
jedoch erst in der vergangenen Dekade. Seitdem steht das Thema immer wieder
im Mittelpunkt umweltrelevanter Diskussionen. Nicht zuletzt durch verstärkte For-
schungsarbeit und zunehmende Berichterstattung sind Ausmaß und die Komplexität
der Problematik greifbarer geworden. Gleichzeitig bleibt ein großer Bedarf an wei-
teren Erkenntnissen zum tatsächlichen Umfang der ökologischen Herausforderung,
zur Wirkung und zur Vermeidung von Mikroplastik. Denn nur auf dieser Basis können
langfristige, nachhaltige Lösungsansätze entwickelt werden.
8
M ikroplastik ist inzwischen über-
all zu finden – in allen Umwelt-
kompartimenten wie Wasser, Boden,
Etwa 98 Prozent der Emissionen von
Mikroplastik in die Umwelt werden
an Land verursacht (siehe Abb. 1). Ist
Mikroplastik ist inzwischen überall in
der Umwelt angekommen. Problema-
tisch ist Plastik in der Umwelt, weil es
Luft und in allen Ökosystemen. Kurz- Mikroplastik einmal in der Umwelt, sich je nach Material und Umweltbe-
um: überall dort, wo danach gesucht kann es sich überall hin verteilen. Hier- dingungen nur äußerst langsam (bis zu
wurde, konnte es nachgewiesen wer- bei sorgen vor allem Luft und (Ab-)Was- mehreren Jahrhunderten) zersetzt.
den. Und dort, wo nicht gesucht wur- ser dafür, dass die kleinen Fragmente
de, wird es vermutet. Valide Daten zu über weite Strecken hinweg transpor- AUSWIRKUNGEN VON
realen Konzentrationen und, darauf tiert werden und somit auch in entle- MIKROPLASTIK
aufbauend, gesicherte Aussagen zum gensten, von Menschen nicht besiedel-
Verhalten in und Auswirkungen auf ten Gebieten nachgewiesen werden Einmal in die Umwelt gelangt, kann es
die Umwelt sind zur Zeit jedoch nur konnten. Hinzu kommt, dass das in Klär- möglicherweise Schadwirkungen auf
ansatzweise vorhanden und variieren anlagen zurückgehaltene Mikroplastik die belebte Umwelt ausüben. Beson-
teilweise. Dies zeigt, wie komplex der über die Ausbringung von Klärschlamm ders problematisch an Mikroplastik ist
wissenschaftliche Nachweis über Vor- ebenfalls in die Umwelt eingebracht die geringe Größe. Sie führt dazu, dass
handensein und Wirkung von Mikro- werden kann. die kleinen Fragmente ohne Weiteres
plastik in der Umwelt ist. Viele Aussa-
gen bewegen sich daher im Bereich der
Annäherungen und Schätzungen. Diese DEFINITION VON MIKROPLASTIK
Tatsache sollte jedoch nicht als Aus-
rede dafür genutzt werden, das The- Bis heute gibt es keine einheitliche Definition des Begriffs „Mikroplastik“.
ma zu ignorieren und nicht jetzt schon Innerhalb des BMBF-Forschungsschwerpunktes „Plastik in der Umwelt“
präventive Maßnahmen zu ergreifen. wird der Begriff als „feste Kunststoffemissionen kleiner als 5 mm“ ver-
wendet, wobei je nach Größenklasse in Nanoplastik (< 1 µm), Mikroplastik
AUSMASS VON MIKRO- (1-1000 µm) und großes Mikroplastik (1-5 mm) unterschieden wird. Feste
PLASTIK IN DER UMWELT Kunststoffemissionen können als Partikel, Fasern, Folien oder Stückgut
vorkommen.
2017 schätzte die Weltnaturschutzuni-
on (IUCN), dass jährlich zwischen 1,8 bis Mikroplastik wird zudem in primäres und sekundäres Mikroplastik unter-
5 Millionen Tonnen Mikroplastik in die schieden. Diese Typisierung geht auf den Ursprung des Mikroplastiks
Umwelt eingetragen werden. Zwischen zurück: Während primäres Mikroplastik eigens in der kleinen Größe her-
0,8 und 2,5 Millionen Tonnen davon gestellte und in Produkten bewusst eingesetzte Mikroplastikpartikel sind
gelangen in die Ozeane. Hierbei spielen (z.B. als Peeling in Kosmetik oder als Schleifmittel in der Luftstrahltechnik),
eine Vielzahl von Eintragsquellen eine entsteht sekundäres Mikroplastik erst durch die Zerkleinerung oder den
Rolle, die sich hinsichtlich ihrer freige- Zerfall größerer Plastikteile (z.B. Abrieb von textilem Mikroplastik aus syn-
setzten Mengen teils stark unterschei- thetischer Kleidung oder Zerfall von Plastik(-müll) in der Umwelt).
den.
Quelle: J. Bertling et al.: Kunststoff in der Umwelt - Ein Kompendium (2021)
Neben primärem trägt besonders se-
kundäres Mikroplastik zur starken Um-
weltverschmutzung durch Mikroplastik Bis dato lag der Fokus wissenschaft- von Organismen aufgenommen wer-
bei. Mikroplastik also, das durch den licher Untersuchungen vor allem auf den können. Zugleich erschwert sie den
Abrieb und die Zerkleinerung diverser dem maritimen Raum, und Mikroplas- Nachweis in der Umwelt und macht
Kunststoffprodukte und -teile entsteht tik konnte in der gesamten Wassersäu- auch ein Entfernen technisch nahezu
– von Autoreifen über Baubeschich- le von der Wasseroberfläche bis hin zu unmöglich.
tungen, Sport- und Spielplätzen und Tiefseesedimenten, in Küstengebieten
Kunststoffabfall in der Umwelt („Litte- und sogar im Eis nachgewiesen werden In den vergangenen Jahren hat sich eine
ring“) bis hin zu Textilien. Regionale und – jeweils in unterschiedlichen Konzent- Vielzahl an Studien mit den konkreten
nationale Unterschiede im Lebensstil rationen und Zusammensetzungen der Auswirkungen von Mikroplastik auf
und Konsumverhalten beeinflussen den Kunststoffarten. Die Akkumulation von die Umwelt auseinandergesetzt. Vieles
Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt Mikroplastik an Land und in anderen lässt sich nicht verallgemeinern, aber
bezüglich der Menge und der Eintrags- Umweltkompartimenten ist noch nicht folgendes kann zum jetzigen Zeitpunkt
pfade. Global betrachtet scheinen der tiefergehend untersucht, erste wissen- gesagt werden: Mikroplastik wurde
Abrieb von städtischer Infrastruktur schaftliche Untersuchungen zeigen in vielen Organismengruppen, wie
wie zum Beispiel Fahrbahnmarkierun- aber, dass Mikroplastik auch hier, zum Säugetieren, Krebs- und Weichtieren,
gen und Reifenabrieb, Littering sowie Beispiel in Böden, vorkommt. Insekten und Vögeln nachgewiesen, vor
Mikroplastikemissionen von Textilien allem im Magen-Darm-Trakt.
besonders relevante Quellen zu sein.
9
lösen und zu Reizungen oder Entzün-
dungen im Körper führen.
UNTERSUCHUNGEN ZU
SCHADWIRKUNGEN
Mögliche Schadwirkungen werden
zurzeit wissenschaftlich untersucht.
Bisherige Studien zeigen, dass Mikro-
plastik bei einigen Organismen ohne
einen offensichtlichen Effekt ausge-
schieden wird, während bei anderen
Organismen zum Beispiel eine ver-
ringerte Energiezufuhr durch weniger
Nahrung, geringeres Wachstum oder
erhöhte Sterblichkeit nachgewiesen
wurden. Studien haben zudem gezeigt,
dass ein Übergang von Additiven ins
Blut, in Organe sowie auch ins Fett- und
Muskelgewebe erfolgen kann und eini-
ge Additive hormonähnliche Wirkung
erzielen und somit Auswirkungen auf
die Fortpflanzung und die Geschlechts-
entwicklung haben können. Teilweise
allerdings beruhen diese Ergebnisse auf
Laborversuchen mit höheren Konzent-
rationen. Es wird diskutiert, inwiefern
möglicherweise auch weitere schädli-
che Substanzen, Viren oder Bakterien
an Plastik gebunden werden können
und bei einer Aufnahme in den Körper
der Tiere übergehen können. Über die
Auswirkungen von Mikroplastik auf
einzelne Individuen eines Organismus
hinaus ist davon auszugehen, dass auch
ganze Populationen und Ökosysteme
beeinflusst werden können und somit
auch die Biodiversität beeinträchtigt
werden kann.
Beim Menschen kann Mikroplastik
auf zwei Wegen in den Körper gelan-
gen: über die Nahrung und über die
Abb. 1: Mikroplastik hat viele Quellen und gelangt auf unterschiedlichen Atmung. Welche Auswirkungen das auf
Wegen in die Umwelt. Grafik: WWF Deutschland Menschen hat, ist noch weitgehend
unbekannt und es besteht großer For-
schungsbedarf. Eine negative Wirkung
Selbst bei neu entdeckten Spe- Wegen schädigen: auf mechanische auf die Gesundheit kann jedoch nicht
zies an entlegenen Orten, wie Weise und indirekt durch die beigefüg- ausgeschlossen werden.
im mehr als 10.000 m tiefen Ma- ten Zusatzstoffe (Additive).
rianengraben, wurde Mikroplastik SONDERFORM
entdeckt. Auf mechanische Weise führen die Par- „TEXTILES MIKROPLASTIK“
tikel zu inneren Verletzungen, indem
Die geringe Größe und hohe Verfüg- Organe beispielsweise durch scharfe Textiles Mikroplastik stellt eine Sonder-
barkeit erleichtern Tieren auch kleins- Kanten verletzt werden. Indirekt kön- form von Mikroplastik dar. Dies hängt
ter Größe die Aufnahme von Mik- nen sich Additive, die chemisch nicht vor allem mit der spezifischen längli-
roplastik, etwa über ihre Nahrung. fest an die Kunststoffe gebunden sind, chen Form zusammen. Textiles Mikro-
Mikroplastik kann Organismen auf zwei aus dem aufgenommenen Mikroplastik plastik entsteht, wenn sich kleinste Fa-
10DEFINITION: „FASERARTIGES“ TEXTILES MIKROPLASTIK
Innerhalb des BMBF-Forschungsschwerpunktes werden als faserförmiges Mikroplastik Par-
tikel mit einer Länge von < 5 mm bezeichnet, die bei der Produktion, Pflege und Nutzung so-
wie der Entsorgung eines Stoffes/ Textils unbeabsichtigt in die Umwelt gelangen. Sie können
aus synthetischen Polymeren (v.a. Polyester, Polyacrylate, PA) oder auch auf regenerierten
natürlichen Polymeren aufgebaut sein.
Oftmals wird der Begriff „Mikrofaser“ oder englisch „Microfiber“ synonym mit „textilem Mi-
kroplastik“ verwendet. „Mikrofaser“ bezieht sich jedoch zunächst auf die Feinheit der Faser von weniger als 1dtex
(lineare Dichte der Fasern von 1g/10000 m) und nicht auf die Materialeigenschaft. Mikrofasern können dement-
sprechend textiles Mikroplastik sein, müssen es aber nicht. Daher sollte der Begriff nicht synonym verwendet
werden. Foto: Hochschule Niederrhein, Julius Bonkhoff.
sern aus (halb-)synthetischer Kleidung lich. Allerdings wird angenommen, dass Gerade im Kontakt mit Wasser, so konn-
vom Textilkörper lösen. Dies kann bei die spezifische Form möglicherweise te in einer Studie festgestellt werden,
jeglicher Form der Beanspruchung pas- zu größeren Umweltschäden führt als lösen sich teilweise persistente, bioak-
sieren. In der Regel sind das die Nut- runde beziehungsweise regelmäßig kumulierbare und toxische Substanzen
zung beziehungsweise das Tragen des geformte Partikel. Dies hat vor allem und werden in die Umwelt eingetragen.
Textils sowie die Reinigung, worauf sich den Grund, dass Fasern im Vergleich
bis dato die meisten Studien beziehen. zu Partikeln ein größeres Verhältnis VIELE FAKTOREN BEINFLUS-
Prozesse wie der Faserverlust beim von Oberfläche zu Volumen haben. Die SEN EMISSIONEN
Trocknen, während der Produktion, des relativ größere Oberfläche könnte dazu
Transports sowie auch der Entsorgung führen, dass Fasern mehr Schadstoffe Über die Höhe der Emissionen von texti-
müssen jedoch ebenfalls berücksichtigt an sich binden und sie eine längere Ver- lem Mikroplastik entscheiden eine Viel-
werden, da sie weitere relevante Quel- weildauer im Darm haben, so dass auch zahl an Faktoren: die Art des Fasertyps,
len für Mikroplastik in der Umwelt dar- mehr Zeit zum Austreten der Additive Art und Qualität der textilen Fläche, das
stellen können. Über das (Ab-)Wasser, zur Verfügung steht. Hinzu kommt, dass Alter, die Ausrüstung und Veredlung des
Klärschlamm oder die Luft können die die längliche Form Verknotungen und Textils, die Behandlung und vieles mehr.
kleinen Fasern anschließend in die Um- Verstrickungen begünstigen kann, die Beim Waschen kommen weitere Fakto-
welt gelangen. wiederum zu inneren Schäden oder Ver- ren, wie beispielsweise das Waschpro-
stopfungen im Verdauungstrakt sowie gramm, Waschmaschinentyp oder die
Untersuchungen zeigen, dass der Anteil zu eingeschränkter Fortpflanzung oder Art des Waschmittels hinzu. Über den
von Mikroplastik-Fasern in der marinen zum Hungertod führen kann. Außerhalb Eintrag in die Umwelt entscheiden zu-
Umwelt etwa bei 20-35 Prozent liegt. des Körpers kann die Schwimmfähigkeit dem auch mögliche Filter und die Effek-
In küstennahen Sedimenten konnte von Tieren beeinträchtigt werden. tivität der Kläranlagen. All diese Aspek-
die Faserform mit 91 Prozent des ana- te müssen berücksichtigt werden, wenn
lysierten Mikroplastiks noch deutlich DIE ROLLE VON ADDITIVEN Emissionen verringert werden sollen.
häufiger nachgewiesen werden. Etwa
70 Prozent davon wurden als synthe- Ein wichtiger Aspekt, der bei textilem ANFORDERUNGEN AN
tisch (v.a. Polyester) oder halbsynthe- Mikroplastik ebenfalls zu bedenken LÖSUNGSANSÄTZE
tisch identifiziert, aber auch natürliche ist, ist das Ausgangsprodukt, aus dem
Fasern waren vertreten. Die Dominanz sich die kleinen Fasern lösen: Textilien Vor dem Hintergrund einer stetig wach-
der synthetischen Fasern in der Umwelt sind durch ihre vielfältigen – teilwei- senden (synthetischen) Faser- und Tex-
spiegelt auch die globale Faserproduk- se intransparenten – Produktions- und tilproduktion ist es von besonderer Be-
tion wider, bei der synthetische Fasern Veredelungsschritte oftmals mit einer deutung, schnellstmöglich zu handeln –
mit nahezu 65 Prozent, allen voran Poly- Vielzahl an Additiven und Chemikalien mit dem klaren Ziel, jegliche Emissionen
ester, den Markt dominieren. ausgestattet. Emittieren aus dem Textil von Mikroplastik in die Umwelt zu jeder
Fasern, so lösen sich die entsprechen- Zeit und in allen Bereichen des Produk-
BESONDERE FORM - den Chemikalien mit und können eben- tions- und Lebenszyklus zu verhindern.
BESONDERE PROBLEME? falls in die Umwelt gelangen. Textiles Aufgrund der komplexen Lieferkette,
Mikroplastik kann daher in besonderem verschiedenster Herstellungsprozesse
Die Auswirkungen von faserförmigem Maße für einen Transfer schädlicher und vielfältiger Einflussfaktoren, die
Mikroplastik sind dem des partikulä- Additive in die Umwelt sorgen. eine Emission von Mikroplastik aus Tex-
ren Mikroplastiks grundsätzlich ähn- tilien (in die Umwelt) bedingen, müssen
114. Alle Stakeholder müssen in den
Überlegungen bedacht werden. Hin-
sichtlich der Maßnahmen stehen vor
allem Hersteller und Lieferanten in der
Pflicht, Textilien möglichst emissions-
arm zu gestalten und zu produzieren.
5. Sensibilisieren und kommunizieren.
Eine entsprechende Kommunikation
über die Umweltproblematik und die
Lösungsansätze ist wichtig, um Be-
wusstsein für beides zu erzeugen.
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Literatur:
Abb. 2: Dauer und die Art des Abbaus sind abhängig vom Kunststoff-/Polymertyp, • Kraas, C. und Bauske, B. (2020):
den eingesetzten Zusatzstoffen sowie den jeweiligen Umweltbedingungen. Diese Mikroplastik in der Umwelt. Hinter-
führen u.a. zur Zerkleinerung, zum Abrieb, zur Kettenspaltung der Polymerstruk- grundpapier, Berlin.
tur und zur Umwandlung in Abbauprodukte. Quelle: WWF Deutschland • J. Bertling, C. G. Bannick, L. Brink-
mann, L. Barkmann et. al. (2021):
j Kunststoff in der Umwelt – ein Kom-
edoch gewisse Anforderungen an Lö- einfache und übertragbare Lösungen, pendium, 1. Auflage 2021.
sungsansätze erfüllt sein, um nachhal- die in unterschiedlichen Settings wirk- • De Sa, L., Oliviera, M., Ribeiro, F.
tig zu wirken. Noch sind viele Faktoren sam zum Einsatz kommen können. Im et al. (2018): Studies of the effects
nicht bekannt und es besteht dringen- besten Fall sollten zudem branchen- of microplastics on aquatic orga-
der Bedarf an einem tieferen Verständ- übergreifende Lösungen gefunden wer- nisms: What do we know and whe-
nis und konkreten Zahlen. den. re should we focus our efforts in the
future? In: The Science of the total
1. Die gesamte Lieferkette in den Blick 3. Alle Konsequenzen einer „Lösung“ environment 15. S. 1030.
nehmen. Für sinnvolle Lösungsansät- bedenken. Die entsprechenden Maß-
ze müssen die komplette textile Kette nahmen sollten möglichst ganzheit-
betrachtet und alle möglichen Lecka- lich wirken. Dafür ist sicherzustellen,
gestellen berücksichtigt werden. Bei dass keine negativen Auswirkungen
jedem Produktionsschritt besteht die an anderer Stelle erzeugt werden
Möglichkeit, dass ein Faserverlust statt- („Impact-Shift“). Oder aber, dass an-
findet – von der Faserherstellung bis dere umweltschonende Ansätze und
hin zur Entsorgung des Textils. End-of- -maßnahmen (z.B. Wiederverwendung
pipe-Lösungen alleine sind nicht sinn- oder Recycling) nicht behindert wer-
voll, können aber das Lösungsportfolio den. Am besten sind Ansätze, die gleich-
ergänzen. Ebenso wenig eignen sich zeitig eine weitere Umweltproblematik
Lösungen, die nicht an der Ursache mit angehen.
ansetzen. Lösungsansätze, die früh im
Produktionsprozess ansetzen, können
unter Umständen spätere Emissionen
verhindern oder verringern. Die größ-
ten Emissionsquellen sollten zudem
vorrangig angegangen werden. Caroline Kraas
Project Manager Microplastics
2. Die globale Dimension der Heraus- WWF Deutschland
forderung beachten. Die textile Pro- Caroline.Kraas@wwf.de
duktionskette als globaler Prozess mit
weiten Transportstrecken und national
unterschiedlichen Herstellungsweisen
und -bedingungen benötiget möglichst
12Mikroplastikprüfstand an der Hochschule Niederrhein.
Foto: Carlos Albuquerque
WASCH- UND TROCKNUNGSVERSUCHE
MIKROPLASTIKVERLUST WÄHREND DER
HAUSHALTSWÄSCHE - EINFLUSSFAKTOREN
Verschiedene Studien haben gezeigt, dass die Haushaltswäsche ein wichtiger Eintrags-
pfad für Mikroplastik textilen Ursprungs in die Umwelt ist. Hierbei werden syntheti-
sche Fasern freigesetzt, die über das Abwassersystem in Kläranlagen und darüber in
die Gewässer gelangen können. Das Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung an
der Hochschule Niederrhein hat im Rahmen von TextileMission in einer breit ange-
legten Versuchsreihe untersucht, welche Wasch- und Textilparameter die Freisetzung
von textilem Mikroplastik durch die Haushaltswäsche begünstigen. Daraus ergeben
sich interessante Erkenntnisse für Industrie und Verbraucher.
13P roduktion und Konsum von Sport-
und Outdoor-Textilien sind in den
vergangenen Jahrzehnen auch vor dem
sehr feinem Faserdurchmesser (Mikro-
fasern) verwendet, um bei geringem
Gewicht eine hohe Oberflächendichte,
nung der Emissionen galt es im Rahmen
von TextileMission am Forschungsinsti-
tut für Textil und Bekleidung der Hoch-
Hintergrund eines gewandelten Life- Kapillarwirkung und damit ein gutes schule Niederrhein zu untersuchen. Um
styles kontinuierlich gestiegen. Und Feuchtemanagement zu erzielen. den Einfluss der Produktherstellung auf
mit ihnen die Ansprüche der Verbrau- die Freisetzung von Mikropartikeln zu
cher. Diese erwarten von den Produk- Polyester (Polyethylenterephthalat, PET erkennen, wurden typische Textilien
ten nicht zuletzt hohen Komfort und oder PES) gehört in diesem Sektor zu und daraus hergestellte Bekleidungs-
Funktionalität. Die geforderten Eigen- den am meisten eingesetzten Faserma- teile für den Outdoor- und Sportsek-
schaften wie Atmungsaktivität und terialien, da mit ihm die unterschiedli- tor untersucht. Es handelte sich dabei
Wasserundurchlässigkeit lassen sich chen Funktionen erzielt werden können. überwiegend um Maschenware aus
unter anderem durch die Materialaus- Im Jahr 2019 wurden allein in Deutsch- Polyesterfilamentgarnen und Polyes-
wahl und die Konstruktion, aber auch land 187.000 Tonnen PES produziert. terstapelfasergarnen mit unterschiedli-
durch die Veredlung des Textils errei- Weltweit lag die PES-Produktion in die- chen Garn- und Flächenkonstruktionen
chen. sem Zeitraum bei circa 60 Millionen Ton- und Ausrüstungseffekten.
nen. So ist es auch nicht verwunderlich,
PERFORMANCE-EIGEN- dass Polyester den größten Anteil beim MIKROPLASTIKEMISSION
SCHAFTEN VON TEXTILIEN gefundenen Mikroplastik textilen Ur- BEIM WASCHPROZESS
sprungs hat. Textilien aus diesen Fasern
Je nach Einsatzgebiet sind Textilien sehr weisen über die oben genannten Funk- Wäsche dient allgemein dazu, Textilien
unterschiedlich konstruiert. Für den tionen hinaus eine hohe Gebrauchsbe- aufzufrischen und störende Substan-
Outdoorbereich werden beispielsweise ständigkeit und eine lange Nutzungsdau- zen, wie Fette, Proteine und Salze zu
Textilien mit wärmeisolierender Wir- er auf. Genau hier kommt es zu einem entfernen. Während des Tragens ent-
kung benötigt, die einen hohen Luftein- ökologischen Konflikt, der Bestandteil steht zusätzlich Materialabrieb, der
schluss aufweisen. Jacken und Sweater der vorliegenden Untersuchungen ist: zusammen mit dem Schmutz aus dem
werden deshalb häufig aus Fleece-Ma- Hierbei muss die Langlebigkeit des Pro- Textil entfernt und in das Waschwasser
terialien gefertigt. Sie sind bauschig und dukts sichergestellt werden und das überführt wird. Aber auch das Waschen
voluminös, wärmen und sind gleichzei- Abbauverhalten bei Faserverlust in den selbst führt zu Materialabrieb und
tig sehr leicht. Dies wird durch das me- verschiedenen Umgebungsbedingungen damit zur Freisetzung von Mikroplastik.
chanische Rauen der Oberfläche in der geprüft werden Insgesamt wird die Menge der emittier-
Ausrüstung erreicht. Sportshirts und ten Fasern aus Textilien durch die Haus-
-hosen haben im Gegensatz dazu oft Das Ausmaß dieses Konflikts äußert haltswäsche durch eine Vielzahl von
eine glatte Oberfläche, die den Schweiß sich unter anderem im Austrag von Fa- Faktoren beeinflusst und wurde bereits
ableitet, schnell trocknend und funktio- sern und Faserbruchstücken während in einer Reihe von Studien untersucht.
nell sein soll. Häufig werden Fasern mit Gebrauch und Pflege. Die Größenord- Eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse
der einzelnen Studien ist schwierig, da
Wasch- und Textilparameter zu unter-
schiedlich sind.
AUFBAU UND ABLAUF DER
WASCHVERSUCHE
Die Waschparameter (Zeit, Temperatur,
Mechanik und Waschmittel/Weich-
spüler) stehen in einem abgestimm-
ten Verhältnis zueinander. Je nach
Waschaufgabe und -ladung müssen sie
unterschiedlich ausgeprägt sein, um
einerseits einen hohen Wascheffekt zu
erzielen und andererseits das Wasch-
gut nach Möglichkeit zu schonen. In den
Laboren der Hochschule Niederrhein
wurde untersucht, welchen Einfluss
Abb. 1: Das bei den verschiedenen Waschversuchen aufgefangene Abwasser diese Parameter auf den Mikroplastik-
wurde von den Forschenden der Hochschule Niederrhein durch diese Filterkas- austrag haben. Dazu wurden unter-
kade filtriert. Das Filtrat wurde gewogen und anschließend weiter analysiert. schiedliche Funktionstextilien und
Foto: Carlos Albuquerque -bekleidungsteile (Fleecejacken und
Sportshirts) aus PES betrachtet.
14Es ist bekannt, dass mechanische
Belastung bei Textilien häufig zu Fa-
serbrüchen und Abrieb führt. Beim
Waschen werden die Textilen vor allem
beim Schleudern und durch Kontakt der
einzelnen Wäschestücke miteinander
belastet. Zur Bestimmung des Mikro-
plastikaustrages aus Polyester-Texti-
lien während einer Haushaltswäsche
wurden sortenreine Waschladungen
mit unterschiedlichen Bedingungen in
Haushaltswaschmaschinen bei 40 °C mit
Flüssigwaschmittel gewaschen. Es wur-
den folgende Waschparameter variiert:
• Schleuderzahl (900 und 1200 rpm)
• Beladungsmenge (3,5 und 1,5 kg)
• ± Weichspüler
• Zeit (Pflegeleicht- und Express-Pro-
gramm)
Nach jedem Waschzyklus wurden die
Waschmaschinen zweimal im Kalt- Abb. 2: Übersicht über die Austragswerte [mg/kg] der untersuchten Materia-
waschprogramm gereinigt. Zur Kont- lien als Summe von 10 Wäschen (F: Fleece-Ware, H: glatte Hose,
rolle wurden die dabei entstandenen S: glattes Shirt). Quelle: Hochschule Niederrhein
Flotten exemplarisch gefiltert, um die
Faserbelastung des Wassers zu messen.
Am Ende einer Arbeitswoche wurden 5-STUFIGE FILTERKASKADE Insgesamt wurden 23 Materialien in
die Waschmaschinen mit einem Reini- mehr als 850 Waschversuchen unter-
gungsprogramm bei 90 °C gereinigt. Zur Probenanalytik wurde die gesamte sucht. Die durchgeführten Tests lassen
Flotte des Waschprozesses gesammelt ein breites Spektrum an Emissionsmen-
IM FOKUS: DER TROCKNUNGS- und filtriert. Dabei wurden Edelstahl- gen erkennen, für die vorliegende Mate-
PROZESS filter mit Trenngrenzen von 1500 µm, rialauswahl sind akkumuliert über 10 Wä-
500 µm, 150 µm, 50 µm und 5 µm ver- schen Werte von 173 mg/kg bis 843 mg/
Nach dem Waschprozess erfolgte eine wendet (Abb. 1). Die Menge der aus- kg je nach untersuchtem Prozessen ermit-
Trocknung des Waschgutes auf zwei Ar- getragenen Fasern wurde bestimmt telt worden (Abb. 2). Bei Einzelwäschen
ten: Leinentrocknung oder Trocknung und der relative Faseraustrag in mg/ lag der höchste Wert bei circa 275 mg/kg
im Wäschetrockner. Bei der Trocknung kg Textil ermittelt. Die Filtrationskas- und der niedrigste bei circa 6 mg/kg.
auf der Leine wurden die Textilien, um kade wurde nach jedem Filtrations- Die Analyse der Filterrückstände mit-
sie vor Partikeln aus der Umgebung zu zyklus durch ausgiebige Spülgänge tels µFTIR sowie Thermoextraktion
schützen, in Wäschesäcken für 48 Stun- gereinigt. Nach den Spülgängen wur- und Desorption-Methoden (TED-GC/
den bei Raumtemperatur getrocknet. de das Röhrensystem mittels Druck- MS) ergab, dass 99 Prozent der Fasern
Die Trocknung im Trockner fand in han- luft von wässrigen Rückständen be- auf den Filteroberflächen Polyester-ba-
delsüblichen Haushaltstrocknern mit freit. Am Ende einer Arbeitswoche siert waren. Die restlichen ein Prozent
dem Programm Pflegeleicht statt. Da wurde eine mechanische Reinigung bestanden aus anderen Polymeren,
das Textilgut anschließend noch leicht des Röhrensystems durchgeführt, um die zum Beispiel in den Reißverschluss-
feucht war, wurde 20 Minuten mit die Biofilmbildung zu vermeiden und materialien zu finden waren. Diese
Lüften warm nachgetrocknet. Bei der entstandenen Biofilm abzureinigen. Ergebnisse werden mit Blick auf die un-
Trocknung im Wäschetrockner wurde Für ausgewählte Proben wurden zudem terschiedlichen Untersuchungsaspekte
der Partikelaustrag über einen Faserfil- weitere analytische Methoden wie µ- nachfolgend genauer vorgestellt.
ter der Trenngrenze 200 µm erfasst und FTIR, Mikroskopie und externe TED-
in mg/kg Trocknungsgut bestimmt. Die GC/MS-Messungen vorgenommen PROGNOSE VON PARTIKEL-
Untersuchungen wurden, wenn nicht (FTIR = Fourier-Transformations-In- AUSTRAG BLEIBT SCHWIERIG
anderes angegeben, mit einem Proben- frarotspektrometer). Auch wurden
umfang (n) von 3 durchgeführt, um eine die Textilien einem Materialschnell- Zur Herstellung von Fleece-Material
statistische Auswertung durchzuführen. test unterzogen, der eine Erstaus- wird die rundgestrickte Meterware ein-
sage über die Textilqualität zulässt. oder beidseitig geraut (Beschädigung
der Textilstruktur und gegebenenfalls
15auch der Faseroberfläche) und optional
geschoren, so dass eine weiche und vo- A B
luminöse Oberfläche entsteht, um eine
ausreichende Luftisolation zu erreichen
(siehe Abb. 3). Die Arbeitshypothese ließ
eine höhere Partikelemission für mecha-
nisch ausgerüstete Ware wie Fleecema-
terialien erwarten als für Textilien und
Bekleidungsartikel wie Sportshirts aus
Filamentgarnen ohne mechanische Aus-
rüstung und mit intakter Faseroberfläche.
Um diese These zu bestätigen oder zu
widerlegen, wurden die Austragswerte
neben den Fleece-Materialien auch an
PES-Waren ohne mechanische Ausrüs-
tung untersucht.
Wie aus Abbildung 4 ersichtlich wird, Abb. 3: Darstellung von Fleece-Material mit aufgerauter Faseroberfläche (A)
gibt es sowohl bei den Fleece-Waren als und mechanisch unbehandeltem Material mit intakter Faseroberfläche (B).
auch bei den ungerauten Waren Pro- Quelle: Hochschule Niederrhein
ben, die einen hohen beziehungsweise
niedrigen Faseraustrag (Summe über 10
Wasch- und Trockenzyklen) zeigen. Das MEISTE FASERFRAGMENTE gen eingesetzten Materialien Größen
Fleecematerial F1 und das Sportshirt S2 AUF DEM KLEINSTEM FILTER im unteren Mikrometerbereich haben
zeigen sowohl in den Wasch- als auch und unter die Kategorie „Mikroplastik
in den Trockenzyklen einen vergleich- Die Auswertung der verschiedenen textilen Ursprungs“ fallen. Die Faser-
baren Faseraustrag. Im Vergleich dazu Waschzyklen zeigte sehr unterschiedli- austragsmenge wurde jeweils über 10
zeigen die Materialien F6 und S1 einen che Ergebnisse. Jedoch wurde deutlich, Wasch- und Trockenzyklen analysiert.
deutlich niedrigeren Austrag. Es kann dass nach der Filtration der Waschflot- Dabei wurden die Wäscheposten mit
also nicht anhand einer aufgerauten be- te die meisten Fasern auf dem kleins- dem Pflegeleicht-Programm gewaschen
ziehungsweise intakten Faseroberfläche ten Filter (5 µm) zu finden waren. Dies und anschließend mit einem Trockner
bestimmt werden, ob das Material einen bedeutet, dass die freigesetzten Fa- getrocknet. Sowohl die Fasermenge aus
hohen oder niedrigen Faseraustrag zeigt. sern bei den in diesen Untersuchun- dem Waschprozess als auch aus dem
Trocknungsprozess wurden bestimmt
und sind für die einzelnen Wäschepos-
ten recht unterschiedlich. Einen deutli-
chen Effekt zeigte aber die Beladungs-
menge, wie in Abb. 5 erkennbar.
GERINGERE EMISSIONEN BEI
VOLLER BELADUNG
Es ist ersichtlich, dass der Faseraustrag
bei geringer Beladung der Waschtrom-
mel immer höher ist als im Vergleich
zur vollen Waschtrommelbeladung. Im
Schnitt führte die geringere Beladung
nahezu zu einer Verdoppelung des Fa-
seraustrages. Dies ist auf die höhere
Mechanik im Waschprozess zurückzu-
führen, da die Fallhöhe der Textilien in
der Trommel bei geringerer Beladung
deutlich größer ist als in einer voll be-
ladenen Waschtrommel. Zudem ist bei
Abb. 4: Sowohl bei Fleece-Waren als auch bei ungerauten Waren gibt es Pro- geringeren Beladungen das Verhältnis
ben, die einen hohen bzw. niedrigen Faseraustrag zeigen (Summe über 10 von Waschwasser zu Textil höher, was
Wasch- und Trockenzyklen). Quelle: Hochschule Niederrhein zu einer besseren Durchflutung der Tex-
tilien und somit höherem Austrag führt.
16Es ist zudem auffällig, dass der Austrag
aus dem Trockner mit einer zwei- bis
vierfachen Menge generell höher war
als der Austrag durch die Wäsche. Auch
die Trocknerprozesse tragen somit zum
Austrag von Faserpartikeln in die Um-
welt bei, auch wenn diese nicht unmit-
telbar ins Abwasser gelangen.
HÖCHSTER PARTIKELAUSTRAG
BEI ERSTER WÄSCHE
Bei der genaueren Betrachtung der
einzelnen Wäschen, zum Beispiel des
Artikels F6 (Abb. 5, intergriertes Bild),
zeigte sich, dass der Partikelaustrag im
ersten Wasch- beziehungsweise Trock-
nungszyklus am höchsten war und im
Verlauf der weiteren Zyklen immer
weiter abnahm, bis er bei diesem Tex-
til bei circa 10 mg/kg stagnierte. Die-
ser Verlauf ist charakteristisch für alle
Wäschen, wobei die niedrigsten Werte
ab Wäsche 8 in der Regel zwischen 20
Abb. 5: Faseraustrag von verschiedenen Fleece-Waren bei unterschiedlicher
mg/kg und 10 mg/kg lagen. Es konn-
Beladung der Waschmaschine (1,5 kg und 3,5 kg) und durch den Trockner,
te bei allen Waschversuchen über die
summiert über jeweils 10 Zyklen. Integriertes Bild: Aufschlüsselung der Faser-
Abfolge von zehn Waschzyklen nicht
freisetzung pro Zyklus am Beispiel einer Fleece-Ware.
beobachtet werden, dass der Faseraus-
Quelle:Hochschule Niederrhein
trag wieder zunahm. Eine Steigerung
des Plastikaustrags durch Material-
alterung oder erhöhten Abrieb in der zyklen je nach untersuchtem Parameter die Erhöhung der Schleuderzahl von
Waschmaschine scheint bei den be- Werte von 75 mg/kg bis 3948 mg/kg er- 900 rpm auf 1200 rpm führte nicht zu
trachteten Materialien aus sehr stra- mittelt. Wurde die Wäsche auf der Leine einem erhöhten Faseraustrag. Die Aus-
pazierfähigen Polyesterfasern im Ver- getrocknet, so war der Gesamtfaseraus- wahl des Waschprogramms hingegen
lauf von 10 Wäschen nicht einzutreten. trag niedriger als bei der Trocknung im kann einen leichten Einfluss auf den Fa-
Eine Trocknung im Wäschetrockner Trockner. Allerdings gelangten im nach- seraustrag aufweisen. Die Verwendung
führte insgesamt zu einem höhe- folgenden Waschprozess mehr Fasern des Expressprogramms bei niedriger
ren Faseraustrag (Wasch- und Trock- in das Waschwasser, da lose Faserfrag- Waschzeit (Laufzeit 30 min, Schleuder-
nungsprozess). Die durchgeführten mente, die nicht während des Wasch- zahl 1200 rpm) zeigte im Vergleich zum
Untersuchungen lassen ein breites prozesses herausgespült wurden, im Pflegeleichtprogramm (Laufzeit 1:59 h,
Spektrum an Emissionen erkennen. Material verblieben und nicht durch Schleuderzahl 1200 rpm) einen etwas
den Trockner herausgelöst wurden. geringeren Faseraustrag. Wahrschein-
DIE EFFEKTE VON TROCKNER, Bei der Trocknung im Trockner wurden liche Erklärung: Bei einer verringer-
WEICHSPÜLER UND WASCH- diese Fasern im Flusensieb aufgesam- ten Waschzeit wird die Wäsche weni-
PROGRAMM melt und konnten nicht ins Abwasser ger mechanisch belastet, was für den
gelangen. Ein Effekt von Weichspüler verringerten Faseraustrag verantwort-
Für die vorliegende Materialauswahl auf die Faserfreisetzung konnte nicht lich sein kann.
wurden akkumuliert über 10 Trocknungs- eindeutig festgestellt werden. Auch
VERBRAUCHERTIPP - WASCHMASCHINE VOLL BELADEN!
Die Beladung der Waschmaschine sollte so gewählt werden, dass das Textilgut keinen hohen mechanischen Belas-
tungen ausgesetzt wird, der Wascheffekt aber ausreichend vorhanden ist. Für den Mikroplatikaustrag gilt: je voller,
desto besser! Kürzere Waschzeiten tragen ebenfalls zu einem verminderten Austrag bei, aber auch hier gilt: der
Wascheffekt muss stimmen.
17ERGEBNISSE DEUTEN AUF
PRODUKTIONSRÜCKSTÄNDE
Der Verlauf der Kurven zum Parti-
kelaustrag in Wäschen zeigt für alle
untersuchten Materialien einen charak-
teristischen Verlauf. Die ersten beiden
Wäschen decken circa 54 Prozent des
Gesamtfaseraustrags von 10 Wäschen
ab, während die 3. bis 10. Wäsche ledig-
lich 46 Prozent des Mikroplastikaustrags
verantworten und im Durchschnitt bei
der letzten Wäsche einen Partikelaus-
trag um die 10 mg/kg aufweisen. Dieses
Verhältnis ist für alle Konstruktionen
und Ausrüstungsrouten zu beobachten.
Dies lässt den Rückschluss zu, dass die
durch die Wäsche in die Umwelt einge-
tragenen Faserfragmente in erster Linie
Rückstände aus der Produktion sind.
Die Tatsache, dass die polymerche-
mische Zusammensetzung der Filter-
rückstände eindeutige Hinweise auf
Polyester enthält, lässt darüber hinaus
vermuten, dass es sich um materialeige- Abb. 6: Textiles Mikroplastik wird auf verschiedenen Stufen der Wertschöp-
ne Rückstände und nicht um Fremdfa- fungskette und während der Nutzungsphase eines Kleidungsstücks freige-
sern oder Verunreinigungen aus Trans- setzt. Quelle: Hochschule Niederrhein
port oder Lagerung handelt. Für die hier
betrachteten Muster ist darüber hinaus
festzuhalten, dass Artikel mit einer me- ------------------------------------------------
chanisch zerstörenden Ausrüstung wie
dem Rauen und Scheren nicht schlech- Literatur:
ter abschneiden als Artikel, die keine
mechanische Ausrüstung erfahren ha- • https://www.cirfs.org/statistics/
ben. key-statistics/world-production-
fibre, Stand 01.03.2021
Werden alle im Projekt identifizierten • www.statista.com
Eintragswege für Mikroplastik zusam- • J. Bertling, C. G. Bannick, L. Brink-
mengetragen, ergibt sich das in Abbil- mann, L. Barkmann et. al. (2021):
dung 6 dargestellte Bild. Kunststoff in der Umwelt – ein Kom-
pendium, 1. Auflage 2021.
Prof. Dr. Maike Rabe Prof Dipl.-Des. Ellen Bendt
Leiterin des Forschungsinstituts für Dozentin am Fachbereich für
Textil und Bekleidung, Textil und Bekleidung
Hochschule Niederrhein Hochschule Niederrhein
maike.rabe@hs-niederrhein.de ellen.bendt@hs-niederrhein.de
Weitere Autoren: Dr. Sabrina Kolbe, Dr. Kristina Klinkhammer, Stefan Brandt, Dr. Jens Meyer
18UMWELTAUSWIRKUNGEN TEXTILEN MIKROPLASTIKS
QUANTIFIZIERUNG, FRAKTIONIERUNG
UND RÜCKHALT IN KLÄRANLAGEN
Wie verhält sich textiles Mikroplastik, nachdem es über die Haushaltswäsche in
das Abwasser gelangt ist? Ist der Rückhalt von textilem Mikroplastik in Kläranlagen
abhängig von der Größe der Fragmente? Mit diesen Fragen beschäftigte sich das
Institut für Wasserchemie an der TU Dresden. Darüber hinaus wurde auch zur
biologischen Abbaubarkeit verschiedener Fasertypen und zum Einfluss
verschiedener Additive aus der Produktion geforscht.
19S ynthetische Textilien, die bei der
Produktion und dem Tragen und Wa-
schen mikropartikuläre Faserfragmente
additiven (Farbstoffen, Weichmacher,
antimikrobielle Ausrüstung) untersucht.
Dies erlaubte, das spezifische Verhalten
textiler Mikropartikel differenzierter zu
untersuchen (siehe Abbildung 1).
freisetzen, gelten als eine wesentliche GEWINNUNG DER FASER-
Quelle von Mikroplastik, welches ubiqui- FRAGMENTE ANALYSE DER MIKROPAR-
tär in der Umwelt gefunden wird. Zu Pro- TIKEL: GRÖSSENFRAKTIONEN
jektbeginn war unklar, in welchem Maße Zunächst galt es, eine ausreichende
Mikroplastik über die Haushaltswäsche Menge an Faserfragmenten zu gewin- Das Mikroplastik auf den Filtern mit der
aus Textilien freigesetzt wird und in die nen, die sich später auch unter dem Flu- Maschenweite von 150, 50 und 5 μm
Umwelt gelangt. Hiervon leiteten sich oreszenzmikroskop analysieren ließen. wurde hinsichtlich ihrer tatsächlichen
die Kernfragen der Forschungstätigkei- Dafür wurden in zahlreichen Waschgän- Größenverteilung mikroskopisch charak-
ten am Institut für Wasserchemie der TU gen handelsübliche weiße Fleece-Pullo- terisiert. Hierfür wurde eine umfängli-
Dresden ab: Wird textiles Mikroplastik ver gewaschen und das Abwasser über che Methodenvalidierung durchgeführt,
von Kläranlagen im Labormaßstab effi- eine fünfstufige Filterkaskade gefiltert, um unter anderem den Einfluss der Re-
zient zurückgehalten? Und welchen Ein- wobei die Maschenweite 1500 bis 5 μm suspendierung, der Partikelkonzentra-
fluss hat dabei die Größe der Partikel? betrug. Entsprechend der Maschen- tion und der Größe der auszuzählenden
weite der Filter konnten die ausgesto- Stichprobe zu erhalten. In Abbildung 2
METHODENENTWICKLUNG ßenen Faserfragmente in fünf Nenn- ist Faserhäufigkeit gegen die Fasergröße
größenfraktionen getrennt werden: (bzw. Größenbereich) aufgetragen. Auf
Um diese übergeordneten Fragestellun- den Filtern mit unterschiedlichen Ma-
gen bearbeiten zu können, wurde eine • > 1500 μm schenweiten lassen sich Fasern finden,
Methode entwickelt, Faserfragmente • 1500 - 500 μm die einen sehr weiten Größenbereich
der Größe nach zu fraktionieren und • 500 - 150 μm abdecken. Das Maximum der Faserhäu-
zu charakterisieren (u.a. nach Größe, • 150 - 50 μm und figkeit liegt zum Beispiel bei 150-200 µm
Anzahl, Polymertyp, …). Hierbei wurde • 50 - 5 μm. auf dem 150 µm Filter, bei 100-150 µm
sich auf Polyester (genau: Polyethylente- für den 50 µm Filter und bei >0-50 µm
rephthalat, PET) beschränkt, dem men- Die aufgefangenen Partikel wurden auf dem 5 µm Filter. Die charakterisier-
genmäßig am meisten verwendeten mittels FTIR-Analyse als PET-Polymere ten Größenfraktionen wurden für die
synthetischen Polymer für Textilien. identifiziert. So konnte eine Kontami- weiteren Experimente herangezogen.
Darüber hinaus wurde die biologische nation der Proben durch Fremdstoffe Die Gewinnung von wenigen Gramm der
Abbaubarkeit unterschiedlicher Faser- ausgeschlossen werden. Größenfraktionen und deren Charakte-
materialien und der Einfluss von Textil- risierung hat viele Monate in Anspruch
genommen.
RÜCKHALT VON FASERN IN
DER LABORKLÄRANLAGE
Kläranlagen verfügen über unter-
schiedliche mechanische, chemische
und biologische Reinigungsstufen. In
Laborversuchen wurden diese nachge-
stellt. Darunter zum Beispiel die Co-Se-
dimentation der PET-Größenfraktionen
mit Primär- und Belebtschlamm. Das
Ziel dieses Experiments war es, den An-
teil der PET-Fasern zu bestimmen, der
in der Schlammmatrix einer Kläranlage
zurückgehalten wird, und ob die Größe
der Fasern den Rückhalt beeinflusst.
Die Ergebnisse zeigen, dass die durch-
schnittliche Masse der Fasern im abge-
setzten Belebtschlamm 98 Prozent für
Abb. 1: Arbeitspakete der TU Dresden - Handelsübliche Fleece-Pullover wur- die Größenfraktion B (1500 - 500 μm)
den zunächst gewaschen und das Abwasser in einer fünfstufigen Filterkaska- und 87 Prozent für die Größe D (150 - 50
de gefiltert. Die so gewonnenen Faserfragmente konnten für verschiedene μm) betrug. Im Primärschlamm betrug
Versuchsreihen genutzt werden. Fotos: Yaqi Zhang, TU Dresden die durchschnittliche Co-Sedimentation
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