REPLAWA

Reduktion des Eintrags von Plastik über das Abwasser in die aquatische Umwelt

REPLAWA

Das Projekt

Das REPLAWA-Team untersucht innerhalb der Thematik des „Plastiks in der Umwelt“ die Fragestellungen im Zusammenhang mit der Abwasserableitung und -behandlung. Mikroplastik-Eintragspfade ins Gewässer durch Kläranlagen, Niederschlagswassereinläufe und Mischwasserentlastungen sowie die Senken bei der Abwasserbehandlung und im Klärschlamm werden ermittelt und quantitativ beurteilt. Verschiedene technische Verfahren zur Reduzierung des Eintrags von Plastik bei der Abwasserbehandlung werden praktisch erprobt und bewertet. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen und Auswertungen internationaler Regulierungsansätze werden Strategien zur Verminderung von Plastik-Einträgen über das Abwasser und zur Sensibilisierung von Entscheidungsträgern und Anlagenbetreibern abgeleitet.

Aufgrund der spezifischen Gegebenheiten im Abwasserbereich liegt der Fokus vor allem auf den Mikroplastik-Fraktionen (< 5 mm), für die die größten Herausforderungen in Bezug auf die genannten Ziele bestehen.

Die zu erarbeitenden Ergebnisse ermöglichen einen ökologischen und auch ökonomischen Nutzen durch technisches Know-how für die Auswahl und Integration geeigneter Technik zum Rückhalt von Mikroplastik bei der Abwasserbehandlung. Politische und behördliche Entscheidungsträger profitieren von den im Projekt erarbeiteten Bestandsaufnahmen und Hinweisen zur Strategieentwicklung im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft.

Arbeitsschwerpunkte

A

Weiterentwicklung und Überprüfung geeigneter Probenahme-, Probeaufbereitungs- und Analysenmethodik für Plastikpartikel in Abwasser und Klärschlamm

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Bestandsaufnahme und Einordung der Einträge ins Gewässer über Mischwasserentlastungen, Niederschlagswasser, Kläranlagenabläufe und diffuse Quellen

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Bestandsaufnahme und Bilanzierung auf großtechnischen Kläranlagen

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Bewertung und Weiterentwicklung verschiedener technischer Lösungen zur Abscheidung von Plastik bei der Abwasserbehandlung mittels Vergleichsversuchen

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Sozialwissenschaftliche Analyse und Einordnung der abwasserbezogenen Regulierungsvorschläge und -maßnahmen weltweit

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Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft und der damit verbundenen Regulierung des Plastikeintrages

Arbeitspakete

Probenahme- und Analysemethodik

Definition und Anwendung der Probenahme- und Analysenmethodik.

  • Zusammenstellung von Anforderungen an die Probennahme, Probenaufbereitung und Analytik zur Mikroplastik-Bestimmung
  • Auswahl der geeigneten Analysentechnik für das Verbundvorhaben (TED-GC/MS)
  • Aufbau der technischen und personellen Kapazitäten an der TU Berlin
  • Definition der Probennahme- und -vorbereitungsmethodik für Abwässer und Klärschlamm
  • Weiterentwicklung und Validierung der Probennahme und Analytik
  • Erarbeitung der methodischen Vorgehensweise zur Mikroplastikdotierung und Fluoreszenzmikroskopie für Abscheideuntersuchungen

Bestandsaufnahme der Einträge in Gewässer

Bestandsaufnahme und Bewertung der Eintragswege von Mikroplastik ins Gewässer, in die Landwirtschaft und ins Grundwasser.

  • Auswahl geeigneter Gewässerabschnitte an der Lippe sowie Standorte für Grundwasser- und Bodenuntersuchungen und auf landwirtschaftlichen Flächen in Braunschweig
  • Festlegung eines detaillierten Mess- und Probennahmeprogramms
  • Beprobung und Analysen
  • Darstellung und Verifizierung von Mikroplastik-Einträgen und Randbedingungen
  • ergänzende Erhebungen hinsichtlich des Eintrags ins Abwasser
  • Auswertung der Daten und quantitative Beurteilung der Eintragspfade, Bewertungen

Bestandsaufnahme und Bilanzierung auf groß­technischen Kläranlagen

Untersuchung, Bewertung und Optimierungsansätze zum Mikroplastikrückhalt auf Kläranlagen.

  • Zusammenstellung von Anforderungen an die Kläranlagen mit konventionellem Belebungsverfahren und Verfahren mit weitergehendem Feststoffrückhalt
  • Auswahl und Abstimmung mit den Anlagen
  • Detaillierte Aufnahme von Anlagenkenndaten und Randbedingungen
  • Beprobung und Analysen
  • Auswertung der Messdaten, Bilanzierung der Stoffströme, Bewertungen
  • Ableitung weiterer Anforderungen, technische und betriebliche Optimierungsansätze für großtechnische Anlagen und für die halbtechnischen Untersuchungen (Arbeitspaket 4) im Hinblick auf den Rückhalt von Mikroplastik

Halbtechnische Untersuchungen zur Weiterentwicklung technischer Lösungen zum Abscheidung von Plastik

MikroBewertung und Optimierung der Rückhalteleistung von Mikroplastik auf Kläranlagen durch Untersuchungen im halbtechnischen Maßstab zur (nachgeschalteten) Filtration von Abwasser und zur Klärschlammfaulung mittels dotiertem Mikroplastik.

  • Auswahl der Anlagentechnik für Abscheideverfahren mittels Membran, Mikrosieb, Tuchfilter und dynam. Sandfilter
  • Aufstellung des Versuchs- und Messprogramms
  • Aufbau halbtechnischer Versuchsanlagen für Vergleichsuntersuchungen auf der Kläranlage Steinhof in Braunschweig
  • Durchführung des Versuchsbetriebs, Beprobung und Analysen
  • Technische und betriebliche Optimierung der Anlagen im Hinblick auf die Rückhaltung von Mikroplastik
  • Finale Auswertung und Bewertung von Messdaten und Anlagenbetrieb

Sozialwissenschaft­liche Analyse von Regulierungsvorhaben und -maßnahmen weltweit

Zusammenstellung von internationalen Regulierungskonzepten zu Mikroplastik im Abwasser, mit Analyse von Akteursinteressen, Bewertung von politischen Maßnahmen im Hinblick auf Problemlösung sowie die Zusammenstellung von politischen Handlungsoptionen für den Bereich der Siedlungswasserwirtschaft.

  • Recherchen, Interviews mit nationalen, europäischen und globalen Akteuren
  • inhaltliche Vernetzung mit den anderen Schwerpunkten des Forschungsschwerpunkts
  • Analyse von Akteursinteressen (staatlich, privat) und deren Auswirkungen auf Regulierung (deskriptiv und kausal)
  • Kausale Analyse der Regulierungsergebnisse (qualitativ, wenn möglich auch statistisch, abhängig von der Datenqualität)
  • Bewertung der politischen Maßnahmen im Hinblick auf die Problemlösung

Handlungsempfehlungen zur Strategie­entwicklung im Bereich der Siedlungs­wasser­wirtschaft

Erarbeitung von Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung bezüglich der Bewertung und zur Reduzierung des Eintrags von Mikroplastik über das Abwasser in die natürliche Umwelt einschließlich der Einordung von regulatorischen Ansätzen.

  • Handlungsempfehlungen zu Gewässereinleitungen, Niederschlagswasserbehandlung und landwirtschaftlicher Verwertung
  • Beschreibung technischer Möglichkeiten zur Reduktion von Mikroplastik auf Kläranlagen
  • Upscaling der Ergebnisse für unterschiedliche Kläranlagengrößenklassen
  • Aufzeigen, wie regulatorische Ansätze und Veränderungen initiiert bzw. beeinflusst werden können
  • Erarbeitung von weiteren Empfehlungen und Hinweisen zur übergeordneten Strategieentwicklung inkl. der Ergebnisse der sozialwissenschaftlichen Analysen

Koordination des Verbundprojekts

Fachliche und organisatorische Koordination des Verbundprojekts bei der Ergebnisfindung sowie Unterstützung bei der Ergebnisverbreitung.

  • Fachliche Koordination von Arbeitspaketen und Querschnittsthemen
  • Abstimmung mit dem übergeordnetem wissenschaftlichem Begleitvorhaben
  • Organisation von verbundübergreifenden Projektreffen und Workshops
  • Erstellung und Durchführung eines Kommunikationskonzepts
  • Unterstützung bei der Verbreitung der Ergebnisse
  • Verfolgung der Zeit- und Arbeitsplanung