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Mikroplastik im Abwasser und im Rhein – LANUK legt Analyse zum Eintrag in den Rhein vor

Im Rhein und erstmals auch direkt in den Abwassereinleitungen von Industriestandorten hat das Landesamt für Natur, Umwelt und Klima Nordrhein-Westfalen (LANUK) gezielt nach industriell hergestellten Mikroplastikpartikeln – sogenannten Pellets und Beads – gesucht. Die Untersuchung ist Teil einer neuen LANUK-Studie, deren Ergebnisse Umweltminister Oliver Krischer und die Präsidentin des LANUK, Elke Reichert, am Mittwoch, 13. August 2025, an Bord des Laborschiffs Max Prüss der Öffentlichkeit vorgestellt haben. „Die Studie zeigt deutlich: Mikroplastik gelangt nicht nur über diffuse Einträge, sondern auch direkt und punktuell über industrielle Abwassereinleitungen in den Rhein“, sagte Umweltminister Krischer. „Mikroplastik darf nicht zusammen mit dem anfallenden Abwasser in die Gewässer eingeleitet werden – unser oberstes Ziel muss die Vermeidung von Verlusten aus Herstellungs- und Transportprozessen sein. Das ist ein entscheidender Hebel, um unsere Gewässer wirksam zu schützen.“ Auch deshalb sei, so Krischer, neben technischen Maßnahmen vor allem das Verantwortungsbewusstsein der Unternehmen gefragt: „Produzentinnen, Betreiber und Logistikunternehmen – alle Beteiligten in der Wertschöpfungskette müssen dafür Sorge tragen, dass mit Kunststoffpartikeln verantwortungsvoll umgegangen wird.“ Die Präsidentin des LANUK, Elke Reichert, betonte den Pilotcharakter der Untersuchung: „Wir haben erstmals erfolgreich direkt in den Abwasserströmen von Industriestandorten Proben auf Beads und Pellets genommen – das war technisch eine große Herausforderung. Gleichzeitig ist es ein wichtiger Schritt für unsere Grundlagen- und Ursachenforschung rund um Mikroplastik.“ Im Rhein wurden an neun Messstellen Konzentrationen von 0,6 bis 3,6 primären Mikroplastikpartikeln pro Kubikmeter Wasser festgestellt. Da sich die Einträge im fließenden Gewässer nicht eindeutig einem Emittenten zuordnen lassen, arbeitete das LANUK daran, die Proben direkt an den Einleitungen von Industriestandorten zu entnehmen. Dabei wichen die Messwerte weit voneinander ab: Die Konzentrationen in den überprüften Direkteinleitungen lagen zwischen 0,95 und 2.571 Beads pro Kubikmeter Abwasser. Die Höchstwerte wurden bei nur einer Einleitung festgestellt, die übrigen lagen deutlich niedriger – im Bereich zwischen 0,95 und 19 Beads/m³. Bereits während der aktuellen Untersuchung gab es erste Gespräche zwischen Behörden und den Industriestandorten, wie Quellen ermittelt und Einträge in den Rhein vermindert werden können. „Obwohl es inzwischen die technische Möglichkeit zur Analyse gibt, wissen wir längst nicht alles: Mikroplastik verhält sich nicht wie gelöste Schadstoffe, die unterschiedlichen Partikel haben ein komplexes Verhalten im Fließgewässer“, erläuterte LANUK-Präsidentin Reichert. „Umso wichtiger ist es, dass wir den Eintrag schon an der Quelle verhindern – mit Aufklärung, Prävention und gelebter Verantwortung im betrieblichen Alltag.“ Ein wesentliches Problem bleibe die fehlende Standardisierung der Mess- und Probenahmeverfahren. „Ohne einheitliche Methoden lassen sich keine belastbaren und vergleichbaren Daten erheben“, betonte Elke Reichert. „Alle bisherigen Untersuchungen, ob in Nordrhein-Westfalen oder anderen Bundesländern, waren Einzelprojekte und liefern daher Momentaufnahmen, aus denen leider noch keine langfristigen Trends abgeleitet werden können. Das erschwert die Bewertung der Problematik aus Sicht des Umwelt- und Naturschutzes.“ Minister Krischer fasst es so zusammen: „Aus den Untersuchungen lässt sich ableiten, dass es noch weiteren Forschungsbedarf gibt, aber es auch an der Zeit ist, zu handeln! Das Ziel muss sein, dass Mikroplastik gar nicht erst in die Umwelt gelangt – durch saubere Produktionsbedingungen, sichere Transporte und vor allem durch ein klares Bekenntnis zur Vermeidung eines Umwelteintrages.“ Die aktuelle Studie ist ein Teil einer ganzen Dekade der Mikroplastikforschung in Nordrhein-Westfalen. Bereits 2015 beteiligte sich das Land Nordrhein-Westfalen an einer länderübergreifenden Untersuchung von Mikroplastik in Binnengewässern – gemeinsam mit Bayern, Baden-Württemberg, Hessen und Rheinland-Pfalz sowie bei wissenschaftlicher Begleitung durch die Universität Bayreuth. Damals wurden Mikroplastikpartikel an allen Probenahmestellen nachgewiesen, über 19.000 Objekte untersucht und mehr als 4.300 Kunststoffteilchen bestimmt. Mit Hilfe des Laborschiffs Max Prüss entstand in der Folge zusammen mit den anderen Bundesländern einer der damals weltweit größten, wissenschaftlich einheitlich erfassten Datensätze zur Belastung mit Mikroplastikpartikeln von Flüssen. Mikroplastik, also Kunststoffpartikel mit einem Durchmesser unter 5 Millimetern, ist längst ein allgegenwärtiges Umweltproblem. Es wird unterschieden zwischen primärem Mikroplastik – industriell hergestellten Partikeln wie Rohpellets und Beads – und sekundärem Mikroplastik, das durch den Zerfall größerer Kunststoffteile entsteht, etwa durch UV-Strahlung, Abrieb oder Witterungseinflüsse. Auch synthetische Fasern aus Kleidungsstücken und technischen Textilien zählen dazu. Mit der nun vorliegenden Studie liefert das Landesumweltamt eine neue, belastbare Grundlage für die Diskussion um Mikroplastik in Industrieabwässern. Sie macht nicht nur mögliche Eintragspfade sichtbar, sondern zeigt auch konkrete Handlungsmöglichkeiten für die Industriestandorte auf. In der Fortsetzung des Projektes soll dann auch die Verteilung von Mikroplastik im Gewässer näher untersucht werden. Ein zentrales Werkzeug für diese wissenschaftlichen Fortschritte bleibt das Laborschiff Max Prüss, das bis zu 220 Tage im Jahr auf den schiffbaren Gewässern in Nordrhein-Westfalen unterwegs ist. Es erlaubt qualitätsgesicherte Probenahmen auch an schwer zugänglichen Stellen – wie zum Beispiel im Umfeld von Industriestandorten, Schleusen, Häfen oder an Flussmündungen. Die Wasserproben werden an Bord mit moderner Sensorik (z.B. für pH-Wert, Trübung, Sauerstoffgehalt) grob vorerfasst. Eine detaillierte Analyse auf einzelne Mikroplastik-Partikel erfolgt anschließend in den Laboren des LANUK an Land. Pressemitteilung des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz und Verkehr NRW zurück

Ressortforschungsplan 2023, Mikroplastik in der Außenluft: Erfassung, Quantifizierung, Identifizierung und Quellen von luftgetragenem Mikroplastik

Mikroplastik (Partikel im µm Bereich) entsteht durch verschiedenste Prozesse, insbesondere jedoch durch Abrieb und Erosion von Plastik. Dabei ist ein Eintrag über den Wasser- und Bodenpfad mittlerweile unbestritten. Jedoch weiterhin ungeklärt ist der tatsächliche Eintrag über den Luftpfad. Zwar belegen Studien das Vorkommen von Mikroplastik an weitentfernten Orten und lassen auch den Schluss eines zumindest teilweisen Transportes über die Luft zu, aber wie hoch dieser Beitrag tatsächlich ist bleibt zurzeit ungeklärt. Darüber hinaus spielt die Identifikation der Polymere und somit die Erfassung der Quellbeiträge eine entscheidende Rolle. Ziel des Projektes ist es den luftgetragenen Eintrag von Mikroplastik und deren Quellen an Hintergrundstationen des Luftmessnetzes zu bestimmen. Dafür sollen an ausgewählten Messstationen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamts (UBA) plastikfreie Niederschlagssammler sowie Vorrichtungen zur Feinstaubprobenahme installiert und über den Projektzeitraum repräsentativ PM10 Feinstaub- und Niederschlagsproben gesammelt und deren chemische Zusammensetzung analysiert werden. Zusätzlich sind Analysen von Niederschlagsproben zu Vergleichszwecken vorzusehen. In der Studie soll zudem die Ergebnisse statistisch (deskriptiv und beurteilend) ausgewertet und eine mögliche Quellenidentifikation über die Inhaltsstoffe erarbeitet werden.

KI-basierte Lösungen zur Reduzierung von Abrieb und verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen, Teilvorhaben: iMES Solutions GmbH

Das Projekt KI-RAM liefert Beiträge zur Reduzierung von verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb. Ein auf den Abrieb fokussierter Digitaler Zwilling von Nutzfahrzeugreifen wird erstellt. Mittels KI-basierter Analyse von Inline-Abriebsensor-Daten werden Haupteinflussfaktoren identifiziert, Restlaufzeitprognosen & ein Reifenranking realisiert sowie Strategien zur Abriebvermeidung erarbeitet. Das Ziel des von iMes bearbeiteten Teilprojekts ist die Entwicklung des oben genannten Digitalen Zwillings als Repräsentation von Nutzfahrzeugreifen und den daran auftretenden Abriebsprozessen. Die Forschungsfragen hierbei sind, welche Faktoren, wie z.B. Reifenmaterial, Wetter oder Straßenbelag, bewirken Reifenabrieb und wie groß ist deren Einfluss. Auch die Möglichkeit des Erkennens und der Vorhersage von Reifenabrieb durch den Digitalen Zwilling ist zu untersuchen. Des Weiteren soll analysiert werden, ob ein Zusammenhang zwischen den im Projekt durchgeführten Feldstudien zum Reifenabrieb (Vermessung der Reifendicke mit einem Inline-Abriebsensor eines Fahrzeuges im Einsatz über einen gewissen Zeitraum) mit den typischen Reifenabrieb-Labortests besteht. Diese Fragestellungen sollen mit Hilfe datengetriebener Modelle aus dem Bereich der Statistik und der künstlichen Intelligenz beantwortet werden.

Nachhaltige Pulverlacke für industrielle Anwendungen

Zielsetzung: Aufgrund aktueller umwelt- und gesundheitspolitischer Erfordernisse ist die Reduzierung von Energie und die völlige Vermeidung von Mikroplastik bei gleichzeitiger, nachhaltiger Verbesserung wirtschaftlich-technologischer sowie umweltschonender Aspekte, ein zentrales Anliegen von Lackrohstoffanbietern, Lackherstellern und industriellen Lackanwendern. Eine in Frage kommende Technologie zur Beschichtung von industrienahen Produkten ist die Pulverlackapplikation. Aus diesen Gründen haben sich die Projektpartner iLF Magdeburg GmbH, Ganzlin Beschichtungspulver GmbH und die Otto-von-Guericke Universität Magdeburg das ehrgeizige Ziel gesteckt, eine biologisch abbaubare Beschichtung als Pulverlack zu entwickeln und den Eintrag von nicht abbaubaren Partikeln aus Kunststoffen während und nach der Nutzung der beschichteten Bauteile zu verhindern. Es werden verschiedene Arten der Biokunststoffe unterschieden. Dabei existieren neben den biologisch abbaubaren Kunststoffen aus nachwachsenden und fossilen Rohstoffen auch biologisch nicht abbaubare Biokunststoffe. Im Rahmen des hier beschriebenen Vorhabens wird der Fokus auf die biologisch abbaubaren Kunststoffe gelegt. Dabei sollen im Wesentlichen zwei Pfade verfolgt werden: die PLA-Route und die Polyester-Route. In beiden Fällen sollen den Matrixmaterialien (PLA und Polyester) natürliche, regional verfügbare Füll- und Farbstoffe zugesetzt werden. Als Füllstoffmaterialien kommen dabei Cellulose, Maismehl oder Lignin in Frage. Die Farbgebung soll zunächst in 3 Farbtönen durch Verwendung natürlicher Farbstoffe wie Karotin, Rote Beete oder Ruß erfolgen. Zusätzlich verfolgen die Projektpartner das Ziel, möglichst niedrige Verarbeitungstemperaturen zu erreichen, um in Zeiten massiv steigender Energiekosten wirtschaftlich und umweltschonend produzieren zu können. Weiterhin sollen möglichst alle Rohstoffe aus Europa stammen, um den gesamten Produktlebenszyklus nachhaltig zu gestalten. Das Projektkonsortium stellt sicher, dass eine Charakterisierung der Ausgangsmaterialien und der erhaltenen Beschichtungen mit modernsten Methoden der Bildgebung und Analytik kombiniert werden mit Know-How und Methoden im Bereich der Oberflächenprüftechnik und der industriellen Entwicklung und Herstellung von Pulverlacken. Die Projektpartner haben in Ihrer langjährigen erfolgreichen Kooperation bereits mehrfach Produktinnovationen hervorgebracht und verfügen über die dafür notwendige Expertise.

KI-basierte Lösungen zur Reduzierung von Abrieb und verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen, Teilvorhaben: Universität Paderborn

Das Projekt KI-RAM liefert Beiträge zur Reduzierung von verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb. Ein auf den Abrieb fokussierter Digitaler Zwilling von Nutzfahrzeugreifen wird erstellt. Mittels KI-basierter Analyse von Inline-Abriebsensor-Daten werden Haupteinflussfaktoren identifiziert, Restlaufzeitprognosen & ein Reifenranking realisiert sowie Strategien zur Abriebvermeidung erarbeitet. Das Teilvorhaben der Universität Paderborn befasst sich mit der kontinuierlichen sensorischen Erfassung des Reifenabriebs im laufenden Betrieb von Großmuldenkippern, Containerfahrzeugen und schließlich LKW. In einem vorangegangenen Projekt wurde durch die Projektpartner Rösler Tyre Innovators GmbH&Co.KG, Fraunhofer IMWS und Universität Paderborn der Prototyp eines Reifenabriebsensors für Großmuldenkipper entwickelt, der es erstmals ermöglichte, den Reifenabrieb während des Betriebes in einer Auflösung von bis zu sieben Restprofiltiefen zu bestimmen. Im Rahmen dieses Projektes soll das Sensorkonzept überarbeitet und optimiert werden, um eine kontinuierliche, stufenlose Restprofiltiefenmessung zu erreichen. Die so gewonnenen Daten ermöglichen eine deutlich genauere Überwachung des Reifenzustandes. Neben der Entwicklung eines kontinuierlichen Sensorkonzeptes, soll das Messsystem auch deutlich verkleinert werden, um den Einsatz in regulären LKW-Reifen zu ermöglichen.

KI-basierte Lösungen zur Reduzierung von Abrieb und verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen, Teilvorhaben: DENKweit GmbH

Das Projekt KI-RAM liefert Beiträge zur Reduzierung von verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb. Ein auf Abrieb fokussierter Digitaler Zwilling von Nutzfahrzeugreifen wird erstellt. Mittels KI-basierter Analyse von Inline-Abriebsensor-Daten werden Haupteinflussfaktoren identifiziert, Restlaufzeitprognosen & ein Reifenranking realisiert, sowie Strategien zur Abriebvermeidung erarbeitet. Für DENKweit bestehen die folgenden wissenschaftlich-technischen Teilziele: Es soll ein Trainings- und Referenzdatensatz von Thermographieaufnahmen an Reifen aufgebaut werden, der als Grundlage für die Entwicklung von KI-basierten Auswertemethoden dient. Für die KI-basierte Analyse der IR-Reifendaten sollen verschiedene Netzarchitekturen hinsichtlich ihres Klassifizierungserfolges entwickelt und verglichen werden. Dazu gehören Objektdetektionsnetzwerke, Klassifizierungsnetzwerke und Anomaliedetektionsnetzwerke. Der Klassifizierungserfolg der einzelnen Architekturen als auch von Kombinationen der Netzwerke soll untersucht werden. Nachgeschaltet zu den neuronalen Netzwerken sind die gefundenen spezifischen Merkmale hinsichtlich Eigenschaften wie Fläche oder Temperaturbereich zu kategorisieren und gegebenenfalls in Defektkategorien einzuteilen. Die neuronalen Netze sollen so erweitert werden, dass externe Daten wie Abriebindikatoren beim Training berücksichtigt werden können. Das bezieht sich zum einen auf das Training der neuronalen Netze, zum anderen auf die nachgelagerte Verarbeitung der Netzergebnisse, um auch hier Wechselwirkungen mit den zusätzlichen Daten zu ermöglichen und statistische Auswertungen (Korrelationsanalysen, etc.) betreiben zu können. Experimentelle Validierung der Netze mit Messdaten des Abriebsensors erlauben es, die durch die KI ausgewerteten IR-Daten mit und ohne Kombination mit den Daten des Abriebsensors Aussagen über Haupteinflussfaktoren, Restlaufzeiten zutreffen und ein Reifenranking vorzunehmen.

Verständnis der Effekte von Mikroplastik auf Rhizosphärenprozesse und -wechselwirkungen in landwirtschaftlichen Böden, Teilprojekt B

Hochintegrierte Quantenelektronik für Quantensensorik (HIQEQS), Beschichtungen auf der Basis Stimulus-induziert selbstdegardierender Polymersysteme und deren Anwendung auf elastischen Bodenbelägen

KI-basierte Lösungen zur Reduzierung von Abrieb und verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen, Teilvorhaben: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein

Das Projekt KI-RAM liefert Beiträge zur Reduzierung von verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb. Ein auf den Abrieb fokussierter Digitaler Zwilling von Nutzfahrzeugreifen wird erstellt. Mittels KI-basierter Analyse von Inline-Abriebsensor-Daten werden Haupteinflussfaktoren identifiziert, Restlaufzeitprognosen & ein Reifenranking realisiert sowie Strategien zur Abriebvermeidung erarbeitet. Das Fraunhofer IMWS konzentriert sich dabei insbesondere auf eine detaillierte Evaluierung der Aussagekraft von verschiedenen Laborindikatoren für den Abrieb unter Nutzung von Inline-Daten für LKW-Versuchsreifen aus Feldversuchen als Referenz sowie die Schaffung der experimentellen Basis und die materialwissenschaftliche Begleitung der Entwicklung und Evaluierung einer neuen Methode zur Bewertung der Abriebeigenschaften von LKW-Reifen basierend auf einer KI-basierten Auswertung von IR-Bildern nach definierter Belastung. Weiterhin wird die Entwicklung der Kautschukbaugruppe des Inline-Abriebsensors für LKW unterstützt und eine materialwissenschaftliche Bewertung der Ergebnisse aller im Projekt entwickelten KI-Lösungen, Klassifikationen und Vorhersagetools realisiert. Ziel ist es dabei material-, profil- und umgebungsbedingte Einflüsse auf den Reifenabrieb besser zu verstehen und so zu einer Reduzierung verkehrsbedingter Mikroplastikemissionen beizutragen.

Entwicklung eines holistischen Textil-Standards und einer innovativen Softwarelösung für zirkuläre Produktentwicklung und digitale Vernetzung aller Partner durch standardisiertes Datenmanagement zur Kreislaufführung, TP: Branchenstandards für Langlebigkeit

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