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Mikroplastik in Kosmetika – Was ist das?

<p> <p>Immer häufiger ist in den Medien von Mikroplastik in Kosmetika die Rede. Wie wird „Mikroplastik“ eigentlich genau definiert? Und welche Kunststoffe kommen in Kosmetikprodukten wie Duschgelen oder Peelings vor? Hier ein kurzer Überblick.</p> </p><p>Immer häufiger ist in den Medien von Mikroplastik in Kosmetika die Rede. Wie wird „Mikroplastik“ eigentlich genau definiert? Und welche Kunststoffe kommen in Kosmetikprodukten wie Duschgelen oder Peelings vor? Hier ein kurzer Überblick.</p><p> <p>Ausgangspunkt des Themas „Mikroplastik“ waren Diskussionen zum Thema „Abfälle im Meer“. Gleichzeitig ist es aber auch ein Teilbereich des übergeordneten Themas „Kunststoffe in der Umwelt“.</p> <p>„Abfälle im Meer“ sind alle langlebigen, gefertigten oder verarbeiteten beständigen Materialien, die durch Wegwerfen oder als herrenloses Gut in die Meeresumwelt gelangen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/unep">UNEP</a> 2005: Marine litter – an analytical overview. United Nations Environmental Programme). Durchschnittlich dreiviertel des gefundenen marinen Mülls besteht aus Kunststoffen. Die Meere als finale Senke sind in Bezug auf Kunststoffeinträge auch von besonderer Bedeutung und Schutzbedürftigkeit.</p> <p>Ausgehend von Arbeiten im internationalen Meeresschutz wurde vereinbart, alle Plastikpartikel von fünf Millimetern und kleiner als Mikroplastik zu bezeichnen. Damit werden zunächst nur werkstoffliche Materialien (Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere) gefasst. Hinsichtlich der Stoffeigenschaften und weiterer Kriterien (z.B. Form) wurden bislang keine vergleichbaren Festlegungen getroffen.</p> <p>Aus Sicht des Umweltbundesamtes ist Mikroplastik somit ganz allgemein wie folgt definiert: „Mikroplastik sind Plastik-Partikel, die fünf Millimeter und kleiner sind.“</p> <p>Die Diskussion um Mikroplastik in kosmetischen Mitteln geht auf die oben genannte Größeneinteilung&nbsp; zurück, da erkannt wurde, dass es auch kosmetische Mittel wie z. B.&nbsp; Peeling und Peelingduschgel gibt, die bewusst Mikroplastik (primäres Mikroplastik) beinhalten, welches bei ihrer Anwendung in die Umwelt gelangen kann.&nbsp; Daher werden alle in kosmetischen Mitteln enthaltenen festen Partikel aus Kunststoff in einer Größe kleiner gleich 5 Millimeter als Mikroplastik bezeichnet. Eine Untergrenze der Größe gibt es dabei nicht.</p> <p>Als Definition für Mikroplastik im Zusammenhang mit kosmetischen Mitteln und mit Wasch- und Reinigungsmitteln (Detergenzien) wird zukünftig voraussichtlich die neue technische Definition aus den Kriterien des EU-Ecolabel für Wasch- und Reinigungsmittel verwendet werden.</p> <p><em> „Mikroplastik“: Partikel mit einer Größe von weniger als 5 mm eines unlöslichen, makromolekularen Kunststoffs, der durch eines der folgenden Verfahren gewonnen wird:</em></p> <p><em>a) ein Polymerisationsverfahren, wie z. B. Polyaddition oder Polykondensation oder ein ähnliches Verfahren, bei dem Monomere oder andere Ausgangsstoffe verwendet werden;</em><br><em>b) chemische Modifikation natürlicher oder synthetischer Makromoleküle;</em><br><em>c) mikrobielle Fermentation;</em></p> <p>Diese Definition bezieht sich auf feste, wasserunlösliche Partikel und wurde Ende Juni im <a href="http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=uriserv:OJ.L_.2017.180.01.0063.01.ENG&amp;toc=OJ:L:2017:180:TOC">Amtsblatt der EU</a> veröffentlicht.</p> <p>Mikroplastik ist somit ein Sammelbegriff für verschiedene feste Kunststoffe. Hinzu kommt, dass Plastik abhängig von den eingesetzten Polymeren und den jeweiligen Additiven unterschiedliche Eigenschaften hat. Diese Definitionen - sowohl beim EU-Ecolabel als auch aus dem Meeresschutz - umfassen alle in kosmetischen Mitteln oder Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzten Arten von Mikroplastik unabhängig von ihrer technischen Funktion im Produkt.</p> <p><strong>Welche Wirkungen sind zu befürchten?</strong></p> <p>Bei festen Kunststoffpartikeln sind physikalische Schäden des Magen-Darm-Traktes zu befürchten. Weiterhin kann es zur Blockierung der Nahrungsaufnahme, der Behinderung der Verdauung sowie zu einem ständigen Sättigungsgefühl kommen. Dies kann das Wachstum, die Mobilität und die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen. Labor-Tests mit Mikroplastik-Partikeln an Wasserflöhen (Daphnien) zeigten nun erste Hinweise auf Auswirkungen auf das Wachstum und die Mobilität dieser Tiere. Da die durchgeführten Tests nicht für wasserunlösliche Feststoffe konzipiert sind, ist deren Ergebnis nicht direkt auf die etwaige Wirkungen in der Umwelt zu übertragen. Trotzdem scheint ein Handeln aus Gründen der Vorsorge geboten.</p> <p>Mikroplastik wird kosmetischen Mitteln oder Detergenzien (Wasch- und Reinigungsmitteln) als Schleifmittel sowie als Trübungsmittel zugesetzt. Der Eintrag von Mikroplastik aus Detergenzien und aus kosmetischen Mitteln über das Abwasser in die Umwelt ist im Verhältnis zu anderen Quellen gering. Ein wesentlicher Teil des in Abwasser enthaltenen Mikroplastiks wird im Klärschlamm gebunden, wenn das Abwasser in einer biologischen Kläranlage gereinigt wird. Auch wenn nur <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/quellen-fuer-mikroplastik-relevanz-fuer-den">geringe Mengen aus Detergenzien und Kosmetika</a> in die Umwelt kommen, so hält das Umweltbundesamt Mikroplastik in diesen Produkten für verzichtbar. Daher sollten auch diese Industriezweige ihrer Verantwortung gerecht werden und zu einer Reduktion des Eintrags von Mikroplastik in die Umwelt beitragen.</p> <p>Das Umweltministerium hat im Rahmen des Kosmetikdialoges mehrfach Gespräche mit der Kosmetikindustrie hinsichtlich der Möglichkeit einer Reduzierung des Eintrags von Mikroplastik aus kosmetischen Mitteln in das Abwasser geführt. Die Kosmetikindustrie hat unter anderem in Folge dieser Gespräche im Rahmen einer freiwilligen Empfehlung zum Verzicht auf Mikroplastik als Schleifmittel in kosmetischen Mitteln aufgerufen, wodurch der Einsatz von Mikroplastik als Schleifmittel in Produkten wie Peelings und Zahncreme erfolgreich reduziert wurde. Mikroplastik wurde seit dem in diesen Produkten weitgehend gegen geeignete Ersatzstoffe ausgetauscht. Diese Empfehlung geht dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> jedoch langfristig nicht weit genug, da sie nur den Anwendungsbereich der Schleifmittel umfasst und Trübungsmittel keine Berücksichtigung finden.</p> <p>Als zweiter Schritt sollte nun auch der Ausstieg auch bei Detergenzien erfolgen. Zusätzlich sollte jegliche Verwendung von Mikroplastik, auch&nbsp; als Trübungsmittel in Kosmetika, unterbunden werden. Nach Auffassung des Umweltbundesamtes sollte dies EU-weit durch harmonisiert gesetzlich Regelungen zum Verbot der Verwendung von Mikroplastik in kosmetischen Mitteln im Sinne der Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 und in Wasch- und Reinigungsmitteln im Sinne der Verordnung (EG) Nr. 648/2004 erfolgen, um zusätzlich die Hersteller zu berücksichtigen, welch die freiwilligen Maßnahmen der Industrieverbände nicht unterstützen.</p> <p>Die Auffassung, dass eine gesetzliche Maßnahme zum Verbot von Mikroplastik sinnvoll ist, wird auch von anderen EU Mitgliedsstaaten geteilt. Eine endgültige Entscheidung Seitens der EU-Kommission als Ergebnis der Konsultation steht jedoch noch aus.</p> <p><strong>Was ist kein Mikroplastik?</strong></p> <p>In kosmetischen Mitteln und Wasch- und Reinigungsmitteln werden zusätzlich weitere, im Gegensatz zu Mikroplastik jedoch wasserlösliche synthetische Polymere zu unterschiedlichen technischen Zwecken eingesetzt. So werden in Duschgelen z. B. Acrylsäure-Copolymere als Filmbildner eingesetzt. Verschiedene Verbände betrachten auch diese wasserlöslichen Polymere zusätzlich als Mikroplastik.</p> <p>Diese wasserlöslichen Polymere liegen jedoch nicht als feste Partikel in den Produkten vor. Lösliche Stoffe wie z. B. Acrylsäure-Copolymere sind daher kein Mikroplastik im Sinne der o. g. Definitionen.</p> <p>Anders als bei festen wasserunlöslichen Mikroplastik-Partikeln kann bei wasserlöslichen synthetischen Polymeren für jedes Polymer individuell eine Bewertung etwaiger Gefahren nach Vorgabe des Chemikalienrechts erfolgen, da für diese die in <a href="http://www.reach-clp-biozid-helpdesk.de/de/REACH/Registrierung/Informationsanforderung/Informationsanforderungen.html">REACh</a> und in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/clp">CLP</a>-Verordnung vorgesehenen Tests mit Fischen, Daphnien und Algen zur Bestimmung der Ökotoxizität durchgeführt werden können, wodurch eine Bewertung des Verhaltens in der Umwelt möglich ist. Weiterhin sind hier physikalische Schäden des Magen-Darm-Traktes sowie die Verdrängung von Nahrung nicht zu befürchten, da hier keine Feststoffe vorliegen.</p> <p>Für jedes wasserlösliche synthetische Polymer ist daher eine eigene Gefährdungsbeurteilung auf Basis der Ökotox-Daten, der Abbau-Daten und der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/exposition">Exposition</a> seitens des Herstellers des Polymers möglich.</p> <p>Ungeachtet dieser Unterscheidung in der Definition sollten kosmetische Mittel und Wasch- und Reinigungsmittel möglichst keine oder so wenig wie möglich schwer abbaubare Stoffe enthalten. Verbraucherinnen und Verbraucher sollten daher bevorzugt zu Produkten greifen, die solche Stoffe nicht oder nur in geringen Mengen enthalten. Eine gute Hilfestellung bei der Auswahl bieten der Blaue Engel, das EU-Ecolabel oder auch andere vertrauenswürdige Label/Siegel.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Chem-Org\PVC(Suspens)-DE-2010

PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PVC(Emulsion)-DE-2010

PVC-Polymerisation (Emulsionsverfahren) monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Emulsionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Beim Emulsionsverfahren wird das Vinylchlorid in Wasser mit einem Emulgator extrem fein verteilt. Der Polymerisationsvorgang dauert 6 bis 9 Stunden, während dessen der Reaktorinhalt dauernd gerührt wird. Die Polymerisation ergibt ein fein dispergiertes PVC in Wasser, das anschließend durch Fällung und Sprühtrocknungsprozesse aufgearbeitet wird. Monomeres, nicht umgesetztes Vinylchlorid wird aus dem Produktionsgemisch zurückgewonnen. Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (#1). Für die Genese der Kennziffern bei GEMIS wurden die Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1022 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden 23 kg an Katalysator, pH-Stabilisator und Emulgator benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 als "PVC-Verluste im Abwasser" 2 kg, "PVC-Verluste (Staub, Überkorn)" 14 kg und "PVC-Verluste in Abgasen" 6 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 5,37 GJ (1,8 GJ elektrische Energie, 3,57 GJ Energieträger). Emissionen: An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet (#1). Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/t PVC. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Emulsionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 3,0 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #2 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Produktionsabfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relaiv schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Wasser: Für die Herstellung von 1 t PVC nach dem Emulsionsverfahren werden insgesamt 254,5 t Wasser benötigt. 250 t werden davon als Kühlwasser, 0,6 t als Mitteldruckdampf und 0,9 t als Niederdruckdampf verwendet. Die verbleibenden 3 t werden als entmineralisiertes Wasser eingesetzt (#1). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 97,9% Produkt: Kunststoffe

Verfahren zur Eliminierung von Fluororganischen Tensiden (PFT) aus dem Abwasser der Galvaniken

Galvaniken verwenden fluorierte Tenside als Netzmittel in den Chrom(Vl)-Prozessbädern, da sie gegenüber den stark oxidativen Badbedingungen stabil sind. Andererseits ist diese Stabilität der perfluorierten Tenside (PFT) mit einer Langlebigkeit und auch hohen Verweildauer in lebenden Organismen verbunden, die zu einer unerwünschten kontinuierlichen Anreicherung in der Umwelt führt. Galvaniken verwenden seit wenigen Jahren insbesondere schwach basische Anionenaustauscher während oder nach der betrieblichen Abwasserbehandlung, um die fluorierten, anionischen Tenside den Gewässern fernzuhalten. Nach einer vollständigen Beladung der Ionentauscher müssen diese entsorgt bzw. verbrannt werden. Dies ist mit einem hohen Wertstoffverlust verbunden. Auch werden bei der Adsorption ebenfalls Stoffe dem Abwasser entzogen, die in der biologischen Kläranlage eliminiert werden können. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Flockungsverfahrens, das zu einem frühen Zeitpunkt der betrieblichen Abwasserbehandlung (Teilstrom) angewendet wird und die überwiegend anionischen Fluortenside gezielt bindet, dem Abwasser durch Fällung/Flockung entnimmt, zu einem festen Abfall führt und hierüber einer sicheren Entsorgung oder einer Verwertung zuführt. In zwei nachbewilligten Arbeitspaketen sollen zudem die Abtrennung von PFT mit Polyamidadsorbern sowie mittels einer elektrochemische Behandlung untersucht werden. Ziel des Projektes war die Eliminierung von Fluortensiden aus dem Abwasser von Galvaniken. Da wurden drei verschiedene Verfahren untersucht. Mit der ersten Methode sollten die PFT mit Kationenpolymeren Ionenpaare bilden, die dann nach Ausfällung des Polymers aus dem zu reinigendem Wasser entfernt werden können. Die Eliminierung mit dem Flockungsverfahren konnte zwar im Laborversuch zu 90% erzielt werden, war aber nur für das Tensid PFOS und unter Einsatz eines Fällungshilfsmittels (Alginat) möglich. Im Vergleich zu den oft eingesetzten Anionentauschern, die Eliminierungsraten von größer als 95% aufweisen, ist die Effektivität nur mäßig. Da zudem bei der Abtrennung mit dem Kationenpolymcr vcrglcichowcioc hoho Konzontrationon an Fällungsmittel und Flockungshilfsmittel benötigt werden, ist das Verfahren derzeit aus ökologischer und ökonomischer Sicht nicht zu empfehlen. (Text gekürzt)

Energieeinsparung in Belebungsbecken industrieller Kläranlagen durch vor Ort erzeugten Reinsauerstoff

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Der Abbau unerwünschter Abwasserinhaltsstoffe in Belebungsbecken biologischer Kläranlagen erfolgt durch verschiedene Arten von Bakterien, deren Stoffwechsel und damit die erzielbare Reinigungsleistung wesentlich von der Verfügbarkeit an Sauerstoff abhängt. Bei der Belüftung mit Umgebungsluft wird der in der Luft enthaltene Stickstoff (etwa 78 %) in die Becken mit eingetragen, der allerdings für den Bakterienstoffwechsel unbrauchbar ist, so dass für die Einbringung von etwa 22 % Luftsauerstoff der Energieaufwand für 100 % Luftvolumeneintrag aufgebracht werden muss. Als Alternative zur Belüftung mit Luftsauerstoff ist seit langem die Verwendung von Reinsauerstoff mit einem Sauerstoffanteil von mehr als 90 % im Einsatz, durch dessen Verwendung der spezifische Energieeintrag (kg O2/m3) deutlich reduziert wird. Die HST Hydro-Systemtechnik GmbH erprobte im Rahmen des Projektes auf der Betriebskläranlage der Emsland Geflügelhof GmbH in Haren den Einsatz einer neuartigen Verfahrenseinheit zur Erzeugung von Reinsauerstoff vor Ort, um realisierbare Energie- und Kostenreduktionspotenziale zu ermitteln. Neben der Steigerung der Energieeffizienz wurden unter Mithilfe des IEEM (Institut für Umwelttechnik und Management an der Universität Witten/Herdecke) auch Sekundäreffekte wie z.B. die Reduzierung von Überschussschlamm untersucht. Fazit: Die ermittelten Ergebnisse zeigten, dass der Einsatz von Reinsauerstoff eine Energie reduzierende Alter-native darstellt, wenn die Randbedingungen stimmen. Zur Realisierung von Energieeinsparungen bei der Vor-Ort-Erzeugung von Reinsauerstoff für die Begasung von Abwasser in einer biologischen Abwasserreinigungsanlage ist darauf zu achten, dass das zu behandelnde Abwasser eine ausreichende Pufferkapazität bzw. hohen pH-Wert besitzt. Ist die Nachklärung als Absetzbecken ausgeführt, können die Vorteile eines geringeren Schlammvolumenindexes bei Reinsauerstoffbegasung und der daraus resultierenden besseren Absetzbarkeit der Belebtschlammflocken ausgenutzt werden. Des Weiteren können Energie-einsparungen dann realisiert werden, wenn die Sauerstoffproduktion an den tatsächlichen Sauerstoffbedarf insbesondere in Schwachlastzeiten angepasst werden kann. Weiterhin zeigten sich die Vorteile der VSA-Technik bei Belebungsbecken ohne Füllstandsschwankungen bzw. wenn ein an die Schwankungen angepasstes Eintragssystem verwendet wird. Dabei ist auch auf eine günstige Beckengeometrie zu ach-ten. Aufgrund des besseren spezifischen Energieverbrauchs bei Volllast der VSA-Anlage ist eine Belebung mit kontinuierlicher Belüftung statt intermittierender Denitrifikation für einen Vergleich beider Verfahren besser. Um eine Aussage hinsichtlich der Überschussschlammproduktion zu treffen, sind die entsprechenden Mengen zu messen.

Wissenschaftliche Begleitung der biologischen Reinigung der Produktionsabwässer der PET to PET Recycling Österreich GmbH sowie Unterstützung in Behördenangelegenheiten im Jahr 2012 - A08/12 PET 2 PET

Die PET to PET Recycling Österreich GmbH betreibt zur Vorreinigung der Produktionsabwässer eine biologische Abwasserreinigungsanlage. Infolge von Änderungen beim Produktionsverfahren wurden auch verschiedene Anpassungen bei der betrieblichen Abwasserbehandlungsanlage notwendig. Das Institut berät die Firma sowohl bei der Optimierung der Funktion dieser Anlage, als auch bei der Minimierung der Betriebsmittel (Nährstoffe, Energie). Zusätzlich wird Hilfestellung gegenüber Dritten (Verband, Behörde) geleistet.

Entwicklung und Bilanzierung beheizter Festbetteinrichtungen zur Leistungssteigerung vorhandener Abwasserteichanlagen im Winter

Es ist bekannt, dass Abwasserteiche, die nach den ATV-A 201 (8/05) bemessen und errichtet wurden, im Winter deutlich schlechtere kohlenstoffbezogene Reinigungsleistungen erzielen. Im Rahmen der 1. Phase des Projektes vom Mai 2004 bis August 2006 konnte diese Behauptung bestätigt werden. Bei belüfteten Oxidationsteichanlagen trat die Leistungsminderung insbesondere bei Abwassertemperaturen kleiner als 2 Grad Celsius ein. In der 2. Projektphase soll das Ziel verfolgt werden, aktive aerobe Bakterien auf beheizten Festbetteinrichtungen zu züchten. Dadurch wird es möglich, auch bei niedrigeren Temperaturen die Reinigungsleistungen von biologischen Kläranlagen zu verbessern. Insbesondere geht es um die Quantifizierung der qualitativ erkannten Effekte. Außerdem müssen die energetischen Aufwendungen praktisch erfasst und theoretisch bestätigt werden. Es bedarf der komplexen Betrachtung der Ansätze: - geringfügige Erhöhung der Festbetttemperatur zur Einhaltung der Grenzwerte entsprechend Abwasserverordnung, Anlage 1, sowohl für die Größenklassen 1 und 2 als auch für die Größenklassen 3 bis 5; - stärkere Erhöhung (bis 20 Grad Celsius) der Festbettemperatur zur Reduzierung der Reaktorvolumina. Es wird angestrebt, über einzurichtende Versuchsanlagen in der Kläranlage Weimar drei unterschiedliche verfahrensbezogene Ansätze zu verfolgen: - Ansiedlung heterotropher (kohlenstoffreduzierender) Bakterien auf beheizten Festbetten im Labormaßstab; - Ansiedlung autotropher (nitrifizierender) Bakterien auf beheizten Festbetten im halbtechnischen Maßstab in einem Belebungsbecken mit schwacher Belastung (In Situ-Versuch); - Ermittlung des Energiebedarfs zur Kultivierung heterotropher und autotropher Bakterien auf beheizten Festbetten sowie Darstellung von technisch effektiven Lösungsoptionen.

Untersuchungen zur Entsorgung der Abwässer der KSG Leiterplatten GmbH, Gornsdorf

Ziel der Untersuchungen bestand in einer Neukonzeptionierung der Entsorgung der betrieblichen Abwässer bei der KSG Leiterplatten GmbH. Dabei wurde untersucht, welche Invest- und Betriebskosten eine an den Stand der Technik angepasste biologische Kläranlage hervorrufen würde.

Untersuchung der biologischen Reinigung hoch belasteter Abwässer mit einem zweistufigen Biofilmreaktor

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Betriebliches Abwasser, das durch eine hohe, schwer abbaubare organische Belastung gekennzeichnet ist, erfordert in einer biologischen Kläranlage eine sehr lange Behandlungszeit, die auch mit einem hohen Energie- und Kostenaufwand verbunden ist. Hier bietet eine Abwasserteilstrombehandlung Vorteile. Für eine Rückführung und Wiederverwendung im Betrieb muss sich Recyclingwasser durch eine sehr geringe Belastung auszeichnen. Dies soll durch eine Kombination eines neu entwickelten, zweistufigen Biofilmverfahrens mit anschließender Membranfiltrationsstufe erreicht werden. Die Leistungsfähigkeit soll anhand unterschiedlich belasteter Abwässer in der Praxis erprobt werden. Fazit: Die grundsätzliche Eignung des Biopilot-Reaktors für die Reinigung von hoch belastetem Abwasser konnte nachgewiesen werden. In Kombination mit einer zweistufigen Nachbehandlung, bestehend aus Mikrofiltration und Umkehrosmose, kann ein für die Wiederverwendung als Betriebswasser geeigneter Ablauf gewonnen werden. Weitere Versuche zur Auswahl von Abwasserteilströmen und zur Optimierung des Reaktors sind für eine auch kostenseitig attraktive Prozessgestaltung erforderlich. Aufgrund des geringen Stromverbrauchs im Betrieb bei gleichzeitig geringem Schlammabfall zeigen sich für die Umweltaspekte Vorteile gegenüber einem Belebtschlammverfahren.

Einfluss der Säurekapazität auf die Abbauleistung biologischer Abwasserreinigungsanlagen unter Einbeziehung des Kalk-Kohlensäure-Chemismus

PROBLEMSTELLUNG: Für die Pufferung des Abwassers gegen Verschiebungen des pH-Wertes ist überwiegend das Gleichgewichtssystem der Kohlensäure mit seinen Bestandteilen Kohlenstoffdioxid, Kohlensäure, Hydrogencarbonat und Carbonat verantwortlich. In den bei kommunalen Abwasser üblich vorkommenden pH-Wert Bereichen zwischen 6,5 und 8 ist die Konzentration an Hydrogencarbonationen (Säurekapazität) das Maß für das Puffervermögen des Abwassers gegenüber Säuren und Basen. Die Konzentrationen der einzelnen Bestandteile stehen im Wassersystem in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Pufferverhalten des Wassers. Bei den Reinigungsprozessen der Abwasserbehandlung nehmen zusätzlich biologische Abbauvorgänge auf die Stoffkonzentrationen (und damit indirekt auf das Puffervermögen) Einfluss. Beispielsweise scheidet sich bei der Denitrifikation Calciumcarbonat aus der Belebtschlammbiozönose ab, welches sich bei der Nitrifikation wieder zurück ist Biologische, chemische und physikalische Vorgänge bestimmen die Struktur und die Eigenschaften der Belebtschlammflocken mit, welche ihrerseits Diffusion, Stofftransport und Flockeneigenschaften mitbestimmen. Zwischen dem Gehalt an Säurekapazität und der Organismenkultur besteht ein direkter Zusammenhang: Bei fehlender Säurekapazität können sich die Belebtschlammflocken auflösen und eine unzureichende Nitrifikation stattfinden. In den letzten Jahren sank der pH-Wert und damit auch die Säurekapazität des Abwassers kommunaler Kläranlagen. Verschiedene Maßnahmen haben dies direkt oder indirekt beeinflusst: - Einsatz saurer Füllmittel, - weitergehende Entfernung von Kohlenstoff- Stickstoff- und Phosphorverbindungen, was die Mineralisierung und Säurebildung verstärkt, - Reduzierung des Sauerstoffeintrages in der aeroben Phase, wodurch weniger Kohlenstoffdioxid ausgestrippt wird und sich so das Gleichgewicht des Kalk-Kohlensäure-Systems verschiebt, - Zunahme der Starkregenereignisse mit sauren Niederschlägen. FORSCHUNGSZIEL: Ziel dieses Projektes ist es den Einfluss der Säurekapazität unter Berücksichtigung des Kalk-Kohlensäuresystems auf die Struktur und die Eigenschaften der Belebtschlammbiozönose und die Abbauleistung biologischer Abwasserreinigungsanlagen zu untersuchen. Die Veränderungen in der Belebtschlammbiozönose sollen mit einer speziellen Mess- und Regelungstechnik erfasst werden.

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