Zunächst die gute Nachricht: Durch eine Vorbehandlung mit Ozon können Mikroplastikpartikel im Abwasser abgebaut werden. Der Haken daran, wie ein Team der Universität Graz und der Medizinischen Universität Graz (MedUni Graz) unter der Leitung der Chemikerin Raquel Gonzalez de Vega herausgefunden hat: Beim Abbau mit Hilfe von Ozon entstehen noch kleinere, langlebige Nanopartikel, die wieder in den Wasserkreislauf gelangen können.

Mikroplastik in unserer Umwelt

Nicht nur unsere Umwelt ist voll damit, auch in den Kläranlagen häuft sich Mikroplastik. „Bis zu 95 Prozent der größeren Kunststoffstücke können mit bisherigen Verfahren entfernt werden“, berichtet Gonzalez de Vega. „Häufig werden aber winzige Teile unter 20 Mikrometer übersehen.“

In Zukunft wird ein zusätzlicher Behandlungsschritt erforderlich sein, um diese Schadstoffe besser zu bekämpfen. Eine neue EU-Abwasserrichtlinie verpflichtet große Kläranlagen, eine vierte Stufe einzuführen. Diese sieht unter anderem den Einsatz von Ozon vor, um Mikroverunreinigungen wie Rückstände aus Kosmetika und Medikamenten zu entfernen.

Wenn Mikroplastik zu Nanoplastik wird

Doch das Mikroplastik verschwindet nicht. Es wird durch Ozon, das eine Oxidation des Kunststoffes bewirkt, immer kleiner, wie die Analysen der Grazer Forscher:innen zeigen. Dabei wurden verschiedene Kunststoffarten untersucht – darunter Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polyvinylchlorid (PVC). Bei PS und PMMA konnte die Partikelgröße kontinuierlich reduziert werden, während PTFE und PVC widerstandsfähiger waren.

Diese Kunststoff-Nanopartikel sind nicht nur winzig, sondern auch extrem mobil. „Je kleiner sie werden, desto größer ist ihr potenzieller Einfluss auf die Umwelt“, warnt die Chemikerin, „da sie leichter mit Organismen und Ökosystemen interagieren können.“ Durch den Abbauprozess entstehen also nicht nur kleinere Partikel, sondern auch neue, noch kleinere Nanopartikel, die bisherige Analysemethoden oft nicht erfassen können.

Wie wird die Belastung mit Mikro- und Nanopastik gemessen?

Um die Prozesse genau zu verfolgen, kombinierte das Team modernste Messmethoden: SP-ICP-MS ermöglichte die präzise Analyse einzelner Partikel im Mikrometerbereich, während DLS (Dynamic Light Scattering) auch Nanopartikel nachweisen konnte. Diese Kombination zeigt deutlich, dass die Ozonbehandlung zwar Mikroplastik reduziert, gleichzeitig aber neue Nanopartikel entstehen, deren Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit noch erforscht werden müssen.

SP-ICP-MS steht für Single-Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Mit dieser Methode können einzelne Partikel in einer Probe gezählt und ihre Größe sowie Masse genau bestimmt werden – ideal, um Mikroplastik im Mikrometerbereich zu analysieren.

DLS (Dynamic Light Scattering) nutzt die Streuung von Licht an Partikeln, um sehr kleine Partikel, sogenannte Nanopartikel, nachzuweisen und ihre Größe zu messen.

Während SP-ICP-MS eher die größeren Partikel erfasst, erlaubt DLS, auch die winzigen Fragmente sichtbar zu machen, die bei der Ozonbehandlung entstehen. Zusammen liefern beide Methoden ein umfassendes Bild darüber, wie Mikroplastik im Abwasser abgebaut wird und wie neue Nanopartikel entstehen.

Kläranlagen als Quelle für Mikro- und Nanopartikel

Das Paradoxon dabei: Kläranlagen, die eigentlich zum Schutz vor Kunststoffabfall gedacht sind, können auch als Quelle für neue Mikro- und Nanopartikel dienen.

Dieser Herausforderung werden Gonzalez de Vega und ihr Team mit weiteren Forschungen begegnen. „Wir wollen Ozon mit UV-Licht kombinieren und den Einsatz anderer Katalysatoren testen, um die Bildung von Mikro- und Nano-Kunststoff besser bewerten und kontrollieren zu können“, sagt Gonzalez de Vega.

Die Studie verdeutlicht, dass die Abwasserbehandlung der Zukunft nicht nur die Entfernung von Mikroplastik berücksichtigen muss, sondern auch die potenzielle Bildung von Nanoplastik, das durch seine geringe Größe besonders mobil und ökologisch wirksam ist.

Originalpublikation:
Wieland, M. A. B., Schwaminger, S. P., Elinkmann, M., Stüger, P. M., Feldmann, J., Clases, D., & Gonzalez de Vega, R. (2025). Ozone-mediated breakdown of microplastics in aqueous environments. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, Advance Article. DOI:10.1039/D5JA00226E

Quelle: Universität Graz