Dieser Hintergrundbericht dokumentiert die Ableitung von Vergabekriterien für das Umweltzeichen Blauer Engel für Textilien (DE-UZ 154) im Rahmenvorhaben „Weiterentwicklung des Umweltzeichens Blauer Engel, Rahmenvorhaben 2014-2018“. Bei der Produktgruppe Textil handelt es sich um einen wichtigen Konsumartikel. Da es bei der Textilherstellung viele umweltrelevante Prozesse von der Rohstofferzeugung bis zur Endfertigung gibt, ist es besonders wichtig, Kriterien für Textilien zu entwickeln, um die nachhaltige Produktion zu fördern. Mit dem Blauen Engel steht ein Umweltzeichen zur Verfügung, dass neben Naturfasern auch Kunstfasern adressiert. Im Jahr 2016 betrug die Weltproduktion an Fasern 24 Prozent Baumwolle, 1 Prozent Wolle und 75 Prozent chemische Fasern. In Westeuropa betrug die Produktion chemischer Fasern rund 2,8 Millionen Tonnen, in Deutschland 641.000 Tonnen, davon entfielen 72 Prozent auf chemische Fasern. Die bisherigen Vergabekriterien wurden um Anforderungen an technische bzw. funktionelle Textilien, Bettwaren und Reinigungstextilien sowie Recyclingfasern erweitert. Auch gibt es nun Anforderungen an den Herstellungsprozess von Laminaten und Membranen, um dem wachsenden Markt der Funktionsbekleidung zu begegnen. Darüber hinaus wurden Kriterien für Füllmaterialien – Latex, Polyurethan, Polylactid sowie Daunen und Federn - definiert. Veröffentlicht in Texte | 125/2020.
Microplastics are widely distributed in aquatic and terrestrial environments, but up tonow less is known about (eco)toxicological impacts under realistic conditions. Researchso far has focused mainly on impacts on organisms by fresh, single-origin plasticfragments or beads. However, plastics found in the environment are complex incomposition, this means different polymer types and sources, with and withoutadditives and in all stages of age, and therefore, in a more or less advanced stage ofdegradation. For oxidized degradation products that might be released from plasticmaterials during aging, there is a lack of information on potentially adverse effects onaquatic biota. The latter is of particular interest as oxidized degradation products mightbecome more water soluble due to higher polarity and are more bioavailable, therefore.The present study focused on plastic leachates of polystyrene (PS) and polylactic acid(PLA), which were derived from alternating stress by hydrolysis and ultraviolet (UV)radiation-representing a realistic scenario in the environment. Test specimens of PS,PLA, or a PLA/PS layer (each 50%) were alternately exposed to UV radiation for 5 daysfollowed by hydrolysis for 2 days, for several weeks alternating. Ecotoxicological effectsof the storage water (artificial freshwater) of the test specimens and additionally, in asecond experimental setup, the effects of five potential polymer degradation productswere detected by 72 h algae growth inhibition tests withDesmodesmus subspicatus.Results clearly indicate inhibitory effects on algae growth by contaminants in thestorage water of stressed plastics with increasing growth inhibition of proceedinghydrolysis and UV stress times. Different polymers caused variable inhibitions of algaegrowth with stronger inhibitions by PS and less effects by PLA and the mixed layer ofboth. Moreover, not microplastic particles but the resulting dissolved degradationproducts after aging caused theecotoxicological effectsââą Ìwith strong effects by theoxidized degradation products. The existing data highlight the relevance of plastic agingas a framework for microplastic ecotoxicity evaluation and allow a proof of concept. © 2023 The Authors.
In this study, carried out within the Joint Danube Survey 4, a comprehensive microplastic screening in the water column within a large European river basin from its source to estuary, including major tributaries, was realized. The objective was to develop principles of a systematic and practicable microplastic monitoring strategy using sedimentation boxes for collection of suspended particulate matter followed by its subsequent analysis using thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry. In total, 18 sampling sites in the Danube River Basin were investigated. The obtained suspended particulate matter samples were subdivided into the fractions of >100 mikrom and <100 mikrom and subsequently analyzed for microplastic mass contents. The results showed that microplastics were detected in all samples, with polyethylene being the predominant polymer with maximum contents of 22.24 mikrog/mg, 3.23 mikrog/mg for polystyrene, 1.03 mikrog/mg for styrene-butadiene-rubber, and 0.45 mikrog/mg for polypropylene. Further, polymers such as different sorts of polyester, polyacrylates, polylactide, and natural rubber were not detected or below the detection limit. Additional investigations on possible interference of polyethylene signals by algae-derived fatty acids were assessed. In the context of targeted monitoring, repeated measurements provide more certainty in the interpretation of the results for the individual sites. Nevertheless, it can be stated that the chosen approach using an integrative sampling and determination of total plastic content proved to be successful. © 2022 The Authors
High nitrate concentrations in wastewater treatment plant effluents and aquifers can challenge sequential biofiltration systems in preventing nitrite and gas formation in the sand bed, as well as to achieve the regulated limit value for nitrate in potable water reuse applications. This study investigates the introduction of electron donors in the form of organic fixed bed materials as an in-situ anoxic zone into sequential biofiltration systems. Laboratory batch and column tests with straw, soft wood, peat, polylactic acid (PLA), and polycaprolacton (PCL) revealed incomplete denitrification with a hydraulic retention time below 10 h, high organic carbon leaching, especially during the first three months, and gas accumulation within the filter bed. Therefore, ex-situ denitrification prior to oxic biofilters or in a defined side-stream treatment is recommended. No enhanced transformation of trace organic chemicals was observed under nitrate reducing conditions. Peat revealed a sorption potential for 5-methyl-benzotriazole, carbamazepine, benzotriazole, and metoprolol. © 2020 The Authors
Erste systematische Mikroplastikanalyse in der Donau In einem ersten umfassenden internationalen Screening zu Mikroplastik im Einzugsgebiet der Donau wurde Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen. Polyethylen war dabei mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer. Darüber hinaus wurden Polystyrol, Styrol-Butadien-Kautschuk und Polypropylen gefunden. Im Rahmen des groß angelegten, internationalen Projektes Joint Danube Survey 4 unter der Koordination des Umweltbundesamtes ( UBA ) zwischen neun Ländern, 16 Forschungsreinrichtungen und 26 Forschenden unterschiedlichster Fachrichtungen wurde erstmals das Vorkommen von Mikroplastik im Einzugsgebiet der Donau bestimmt. Insgesamt wurden 18 Probenahmestellen im Einzugsgebiet der Donau untersucht. Die gewonnenen Schwebstoffproben wurden in die Fraktionen >100 µm und <100 µm unterteilt und anschließend auf den Massengehalt an Mikroplastik mittels verschiedener Polymermarker analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen wurde, wobei Polyethylen mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer war. Darüber hinaus wurden bis zu 3,23 µg/mg Polystyrol, 1,03 µg/mg Styrol-Butadien-Kautschuk und 0,45 µg/mg Polypropylen detektiert. Weitere Polymere, wie verschiedene Polyester, Polyacrylate, Polylactid und Naturkautschuk, wurden nicht oder unterhalb der Bestimmungsgrenze nachgewiesen. Es wurden zusätzliche Untersuchungen zur Anreicherung des Mikroplastik innerhalb der Schwebstofffracht durchgeführt und Überlegungen zu möglichen matrixbasierten Störungen der Polyethylensignale zum Beispiel durch algenbasierte Fettsäuren dargestellt. Vergleichbare Daten aus anderen Flusssystemen fehlen allerdings derzeit, so dass eine Einordnung des Vorkommens derzeit nicht möglich ist. Grundsätzlich gilt jedoch, dass anthropogene Stoffe in Umweltmedien aus Vorsorgegründen grundsätzlich nicht erwünscht sind. Entwicklung eines praxistauglichen Konzepts zum Mikroplastik-Screening Das UBA entwickelte in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ein praxistaugliches Konzept zu einem Mikroplastik-Screening. Dieses Konzept wurde erstmals für ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet von der Quelle bis zur Mündung, einschließlich der wichtigsten Nebenflüsse, angewendet. Ziel war die Entwicklung von Grundsätzen für eine systematisches und routinetaugliche Mikroplastik Monitoring . Dabei kamen Sedimentationskästen zur Beprobung von Schwebstoffen (inklusive Mikroplastik) sowie die Polymeranalyse mittels thermischer Extraktionsdesorption-Gaschromatographie/Massenspektrometrie zum Einsatz. Im Rahmen des gezielten Monitorings von Oberflächengewässern hinsichtlich Mikroplastikfracht bieten wiederholte Messungen mehr Sicherheit bei der Interpretation der Ergebnisse für die einzelnen Standorte. Der im Rahmen der Forschungsarbeit gewählte Ansatz einer integrativen Probenahme mit anschließender Bestimmung des Gesamtkunststoffgehalts über Polymermarker, bietet dafür eine routinetaugliche Herangehensweise. In einem aktuell laufenden ReFo-Plan-Vorhaben zur Untersuchung der Mikroplastikfracht im Rhein wird diesen Dingen nachgegangen. Auch das UBA befasst sich mit offenen Fragen im Bereich eines Monitorings im Rahmen der Eigenforschung im Bereich Elbe.
Die Briloner Firma Bond-Laminated hat es sich zum Ziel gesetzt, einen geschlossenen Kreislauf ohne Qualitätsverluste zu realisieren. Dafür hat das sauerländische Unternehmen einen Bio-Verbundwerkstoff entwickelt, welcher auf Flachsfasern und Polymilchsäure basiert. Dieser bisher weltweit einzigartige Stoff weist die gleiche Härte und Festigkeit auf wie Glasfaserstoffe – nur mit weniger Gewicht. Damit bietet die Neuentwicklung eine nachhaltige Alternative, die in der Elektronik, im Sport und in der Industrie eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass wenig fossile Rohstoffquellen verwendet werden und der Bio-Verbundwerkstoff komplett recycelbar ist. Nach Verwendung wird der Stoff in organische Teile zerlegt, während der Rest granuliert und neu in die Produktion eingeführt wird. Selbst Abfälle und Verschnitte, die während der Produktion entstehen, durchlaufen diesen Kreislauf.
Das Projekt "Machbarkeitsstudie zur Produktion des Polymerwerkstoffes Polymilchsäure in Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAFO Systemtechnik durchgeführt. Durch die mögliche Produktion des Polymerwerkstoffs Polymilchsäure (PLA) und dessen Einsatz zur Herstellung kompostierbarer Produkte kann ein wesentlicher Beitrag zur Verwendung nachwachsender Rohstoffe in technischen Bereichen geliefert werden. Vor dem Hintergrund der unzureichenden Versorgung interessierter Unternehmen mit Polymilchsäure sollten im Rahmen der Studie die Möglichkeiten für eine Produktion von PLA in Deutschland ausgelotet werden. Dazu wurde die Produktion bezüglich der Versorgung mit nachwachsenden Rohstoffen und hinsichtlich technischer und patentrechtlicher Aspekte betrachtet. Zusätzlich wurden das Marktpotential von Produkten aus Polymilchsäure (Schwerpunkt: Verpackungen) ermittelt und grundsätzliche Überlegungen zu Kosten und Zeitbedarf für die Errichtung einer Produktionsstätte angestellt. Insofern legt die Studie die wesentlichen Grundlagen für den Aufbau einer Produktion von PLA in Deutschland.
Das Projekt "2nd Life PLA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk durchgeführt. Polylactid (PLA), ein Kunststoff aus erneuerbaren Ressourcen, ist eine Alternative zu den fossilen Kunststoffen. Derzeit ist PLA nur in geringen Mengen verfügbar und hat demzufolge einen hohen Preis. Ein Forschungsprojekt des IKV beschäftigt sich daher damit die Recyclingfähigkeit von PLA zu bewerten. Ziel ist es, die Markteinführung von PLA zu vereinfachen und so eine ökologisch nachhaltige Produktion von Kunststoffverpackungen auch ökonomisch voranzubringen. Das IKV untersucht die Extrusion des Materials auf einer Flachfolienanlage. Durch mehrfache Extrusion wird untersucht, wie sich der Werkstoff bei häufiger Belastung verhält, die bei einem internen Recyclingkreislauf zu erwarten ist. Weitere Versuchsreihen sollen die für industrielle Anwendungen angestrebten Recyclingmethoden nachbilden. Z. B wird das Rezyklat mit unterschiedlichen Mengenanteilen Neuware gemischt und anschließend auf der Extrusionslinie verarbeitet. Um den Prozessschritt der Vortrocknung einzusparen, wird die Verarbeitung mit Schmelzeentgasung untersucht. Insbesondere bei der Produktion von Lebensmittelverpackungen ist der Kontakt zwischen Packgut und Rezyklat zu vermeiden. Dazu wird ein mehrschichtiger Folienverbund hergestellt, bei dem das Rezyklat lediglich in der mittleren Schicht eingesetzt wird.
Das Projekt "An eco-innovative planting and survival support system for urban trees (TREEPAD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von H. Lorberg Baumschulerzeugnisse GmbH & Co.KG durchgeführt.
Das Projekt "LIGNOS - Weizenstroh als Quelle für neue Biokunststoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Ziel von LIGNOS war die Biopolymergewinnung durch neue biotechnologische Verfahren. Die entwickelten Verfahren beschäftigten sich mit dem Aufschluss von Lignocellulose, die in Pflanzenzellwänden enthalten ist. Mit Hilfe optimierter Vorbehandlung und enzymatischer Konversion wird die Lignocellulose fraktioniert und kann zur Herstellung biobasierter Kunststoffe genutzt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf Weizenstroh, da es eine große Menge Lignin enthält. Weizenstroh fällt in Deutschland in so großen Mengen an, dass es nicht wieder vollständig für landwirtschaftliche Zwecke genutzt werden kann. Folgende wichtige Ergebnisse wurden erreicht: - Die eingesetzte Biomasse (Weizenstroh) war fast vollständig in Lignin und Saccharide (Zuckermoleküle unterschiedlicher Art) konvertierbar. - Das bei relativ niedrigen Temperaturen ablaufende Verfahren ist zudem energetisch und ökologisch deutlich günstiger als die klassische Zellstoffkochung - Die erhaltenen hochwertigen Lignine sind physiologisch unbedenkliche Biopolymere. Sie eignen sich für die Herstellung zahlreicher Kunststoffprodukte (z.B. Thermoplaste zur Fertigung von Formkörpern, Duroplaste zum Gießen besonders temperaturstabiler Formteile und biogene Schmelzkleber für industrielle Anwendungen). - Die zudem durch enzymatische Spaltung der Polysaccharide Cellulose und Hemicellulose - gewonnenen Zuckermoleküle eignen sich sowohl für Bioraffineriezwecke, als auch prinzipiell für Anwendungen im Lebensmittelbereich. - Als ebenfalls zukunftsträchtig erscheint die Gewinnung von Zuckerbausteinen für die Herstellung biobasierter Kunststoffe, wie z.B. Polymilchsäure. - In einem geplanten Demonstrationsvorhaben ist vorgesehen, auf Basis von Weizenstroh, Lignin zur Materialentwicklung im Kilogramm-Maßstab zu gewinnen und zu modifizieren. Das Saccharidgemisch wird für die Anwendung im Lebensmittelbereich aufbereitet und für die Eignung als Fermentationsrohstoff untersucht. Für weitere Agrarreststoffe soll die Anwendbarkeit des neuen Verfahrens erprobt werden, um zu einer ganzheitlichen stofflichen Nutzung von Agrarprodukten beizutragen. Die Arbeitsgruppe Molekularbiologie der Universität Potsdam beschäftigte sich im Rahmen des Projektes vornehmlich mit der Entwicklung neuer Enzymsysteme. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IAP und der aevotis GmbH wurden diese Enzyme für den Aufschluss unterschiedlicher Lignocellulosen optimiert. Begleitet wurde das Vorhaben vom Potsdam Research Network pearls. Das seit 2011 laufende Projekt ordnet sich damit in andere Initiativen zum Ersatz fossiler Ausgangsstoffe durch weitgehend klimaneutral produzierte nachwachsende Rohstoffe ein.
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