Netzwerk für Plastik-Monitoring in Gewässern

Projekte

Das PlaMoWa-Netzwerk arbeitet in unterschiedlichen Stadien an einer Vielzahl von Projekten:

1. Filterkaskade
Zur Identifizierung von Plastikpartikeln in Gewässern entwickelt ein PlaMoWa-Konsortium eine neuartige Filtereinheit (Filterkaskade), die eine effiziente Vorsortierung der Mikroplastikpartikel während der Probenahme in Gewässern ermöglicht. Wesentliche Innovationen sind die Integration eines Vorsiebes zur Aufkonzentration des Filtrats, die Integration eines Reinigungs- und Antifouling Systems, um einer Reduzierung der Filterleistung durch die Bildung von Biofilmen auf den Filtergeweben vorzubeugen. Intelligente Rückspülmechanismen machen die Filterkaskade auch über längere Perioden einsetzbar.
Beteiligte PlaMoWa Partner
-4H-JENA engineering GmbH, Nägele Mechanik GmbH, Universität Bayreuth – Lehrstuhl Tierökologie I, Fraunhofer ICT
Status: ZIM-Förderung bewilligt
Projektzeitraum: 01.07.2016 bis 30.06.2018
2. Sediment-Separator
Größte Herausforderung bei der Analyse von Plastik in Gewässern ist die komplexe und aufwändige Aufkonzentration der Proben aus großen Wasser – bzw. Sedimentmengen vor der anschließenden Trennung von Wasser, Sediment und Mikroplastik. Entwicklungsziel für den automatischen MP-Extraktor ist es, die bislang publizierten Protokolle für unterschiedliche Matrix-Kategorien zu optimieren und in eine technische Umsetzung zu portieren, die es ermöglicht, größere Probenzahlen automatisch verarbeiten zu können.
Beteiligte PlaMoWa Partner
Werkzeugbau und Feinwerktechnik Meiningen GmbH, Alfred-Wegener-Institut
Status: ZIM-Förderung bewilligt
Projektzeitraum: 01.11.2017 bis 31.10.2019
3. NanoPartikel – Biomembranreaktor für die Separation und Filtration von Mikroplastikpartikeln
Im Rahmen des Projektes soll ein kompaktes Online-Sensorsystem für Kunststoffe in Gewässern entstehen, das basierend auf statischer, elastischer Lichtstreuung in Kombination mit inelastischer Lichtstreuung (Raman-Streuung) zum einen eine grobe (Mikro-)Partikelgrößenverteilung und zum anderen eine Unterscheidung der Partikel-Sorten (verschiedene Kunststoff-Sorten, Nicht-Kunststoff etc.) ermöglichen soll.
Beteiligte PlaMoWa Partner
DECKMA GmbH, Technische Hochschule Mittelhessen – Institut für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie
Status: ZIM-Förderung bewilligt
Projektzeitraum: 01.06.2019 bis 31.05.2021
4. Echtzeitauswertung von Aufnahmen mit Makrokunststoffverschmutzter Meeresoberflächen, Flüssen und Seen
Durch die Kombination verschiedener leicht modifizierter Sensorsysteme soll erstmalig ein optischer Multisensor zur Detektion von Mikroplastik in Gewässern entwickelt werden. Mit einer integrierten digitalen in Situ Auswerteeinheit soll über die Kombination der Messergebisse aus den einzelnen Sensoren ein Bild über die Mikroplastik-Belastung im Wasserkörper produziert werden.
Beteiligte PlaMoWa Partner
J&C Bachmann GmbH
Status: ZIM-Förderung bewilligt
Projektzeitraum: 01.07.2019 bis 31.12.2021
5. Raman-Spektroskopie zur Charakterisierung von mit Biofilmen belegten Mikroplastikpartikeln
Mit einem innovativen, automatisierten Verfahren sollen Mikroplastikpartikel (MPP) aus Umweltproben in Gewässersedimenten sowie Wasserproben im unteren µm-Bereich (50–1 µm) auf Basis der Raman-Mikrospektroskopie (RM) analysiert werden. Eine komplexe Probenvorbereitung wird entwickelt und erstmalig zusätzlich mit einem Ablationsblitz kombiniert, um störende Biofilme vor der Messung zu entfernen. Erfahrungsgemäß kann mit der vorliegenden Methode ein großes Spektrum von Plastiksorten analysiert werden.
Beteiligte PlaMoWa Partner
mibic GmbH & Co. KG, SmartMembranes GmbH, Timegate Technology Ltd, GNF e.V., Jacobs University Bremen, Universität Bayreuth – Lehrstuhl Tierökologie I
Status: ZIM-Förderung beantragt
Vorgesehener Projektstart: 2019
6. Entwicklung der ersten Monitoringtechnologie zur automatischen Kartierung und Visualisierung von Plastikabfällen auf dem Meeresboden
Es soll eine Technologie entwickelt werden, die automatisiert Plastik am Meeresboden identifizieren kann, und zwar auf Hartsubstrat, im/auf Sanden sowie in verschiedenen Tiefen. Mithilfe hyperspektraler Bildaufnahmen sollen verschiedene Plastikarten im Wasser identifiziert werden, so dass darauf basierend farbkodierte Meeresbodenkarten mit visuell gekennzeichnetem Plastikmüll erstellt werden können.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
planblue GmbH, KSW Kurt Synowzik Werkzeug u. Maschinenbau GmbH & Co. KG, DFKI – Robotics Innovation Center (RIC), Universität Stuttgart – Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme
Status: ZIM-Förderung beantragt
Vorgesehener Projektstart: 2020
7. Elektronenmikroskopanalyse – Schnellste Analysemethode für Organik und Plastik in Wasser und Präparaten
Untersuchung von Abwasser- und anderen wässrigen Proben (zum Beispiel Regenwasser) auf Mikroplastik-Partikel mithilfe eines Elektronenmikroskops. Das beim Rastern zurückgeworfene Energiemuster kann eine breite Varianz von Kunststoffen identifizieren. Das Verfahren zeichnet sich vor allem durch eine extrem hohe Zahl von analysierten Partikeln und dadurch auch entsprechende zu erwartende Kosteneffizienz bei der Analyse aus.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
RJL Micro & Analytic GmbH, Universität Bayreuth – Lehrstuhl für Tierökologie I
Status: Skizze
Vorgesehener Projektstart: 2020
8. Flusszelle mit integrierter Hyperspektralanalyse zur automatischen in-situ-Ermittlung der Belastung von Wasserproben mit Mikroplastikpartikeln
Eine bei trockenen Proben bereits erfolgreich angewandte Messtechnik für die Messung von Mikroplastik im Kurzwelleninfrarotbereich soll in eine Messzelle zur Untersuchung von Flüssigkeiten überführt werden. Direkt am Probenort soll durch eine automatisierte spektrometrische Messung in Verbindung mit einer schnellen und automatisierten Datenverarbeitung rasch ein Ergebnis für Mikroplastikbelastung geliefert werden können.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
Nägele Mechanik GmbH, 4H- JENA engineering GmbH, Fraunhofer ICT, HAW
Status: Idee
Vorgesehener Projektstart: 2020
9. Biotests
Der Umstand, dass Mikroplastikpartikel durch die Zellmembran wandern können und damit Zellen und ihren gesamten Organismen beeinflussen, legt nahe, dass es gelingen kann, insbesondere empfindliche Kleinstlebewesen als Bioindikatoren auch für Plastikmüll heranzuziehen. Erste noch unveröffentlichte Tests einer deutschen Universität legen nahe, dass die Auswirkungen von Mikroplastik auf Kleinkrebse enorm sind. Daher soll im Netzwerk mit weiteren Partnern ein Biotest für zumindest einige besonders gesundheitsrelevante Plastiksorten entwickelt werden.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
Institut Dr. Nowak GmbH & Co. KG, Jacobs University Bremen, Alfred-Wegener-Institut
Status: Idee
Vorgesehener Projektstart: 2020
10. Satellitengestützte Fernerkundung
Erstmals soll ein satellitenbasiertes integriertes Monitoring-Konzept entwickelt werden, um schwimmende Makro- und Mikroplastikpartikel vom Eintragsort bis zum Akkumulationsort zu erfassen. Dabei sollen reale, an Bord von Schiffen und anderen Messplattformen gemessene, „in-situ“ Daten zur Plastikkonzentration von Flüssen, Flussmündungen, Küstenbereichen und Meereswirbeln mit verschiedenen Satellitendaten in Beziehung gesetzt werden, um eine Hochskalierung der Plastikbelastung auf möglichst große Gebiete zu ermöglichen.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
Remote Sensing Solutions GmbH, HYDROMOD Service GmbH, Litterdrone, ISMAR Istituto di Scienze Marine, Universidade de Coimbra, Universität Oldenburg, Universität Bayreuth – Lehrstuhl Tierökologie I
Status: Idee
Vorgesehener Projektstart: 2020
11. Marine Litter Cam – Kamerasystem zur Erfassung von Makro-Plastik auf Gewässern
Auf der Basis von Erfahrungen europäischer Forscherteams soll ein integriertes Kamerasystem entwickelt werden, mit dem Makro-Plastik auf der Wasseroberfläche auf Flüssen und auf dem Meer automatisch identifiziert und quantifiziert werden kann. Die Kombination von einer oder mehreren hochauflösenden und mit Spezialfiltern bestückten Kameras inklusive intelligentem Steuercomputer und der nötigen Software zur Auswertung der Bilddaten soll einen langfristigen autonomen Betrieb gewährleisten.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
AKRA GmbH, CellmatiQ GmbH, N.N.
Status: Idee
Vorgesehener Projektstart: 2020
12. Nationales Kompetenzzentrum zur Verminderung von Plastik in Gewässern
Durch eine nationale Anlaufstelle soll die bestehende Vielfalt an Gewässerdaten unter einheitlichen Kriterien erfasst und ausgewertet werden, um möglichst schnell ein differenziertes Bild über die Herkunft und Zusammensetzung des Plastiks zu gewinnen. Weiterhin soll eine Evaluierung der Daten bezüglich Kosten, Nutzen und Schaden stattfinden, aus der sich Maßnahmen ableiten, mit denen die Flut der Verunreinigungen nachhaltig und effektiv vermindert werden kann. Dieses Vorhaben stellt die Integration des gesamten im Netzwerk erarbeiteten Know-hows dar.
Vorgesehene PlaMoWa Partner
alle PlaMoWa und PlaMoWa Europa Partner
Status: Skizze
Vorgesehener Projektstart: 2021