Die Herausforderung durch Mikroplastik ist global und dringt bis in die entlegensten Ecken des Planeten vor. Mikroplastik wurde in nahezu allen Gewässern nachgewiesen und stellt ein gravierendes Umweltproblem dar, das sowohl die Gesundheit von Organismen als auch des Menschen gefährdet. Neueste Forschungen der Leibniz Universität Hannover (LUH) zeigen vielversprechende Ansätze zur Bekämpfung dieser schädlichen Partikel.
Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Sebastian Polarz hat ein innovatives Hydrogel entwickelt, das in der Lage ist, Mikroplastikpartikel autonom aufzunehmen und abzubauen. Dieses neuartige Material funktioniert wie ein selbstregulierendes Shuttle, das Mikroplastik von den Gewässern ins Licht transportiert, wo es abgebaut werden kann. In der Studie, die in dem Fachjournal Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigen die Wissenschaftler, wie das Hydrogel durch Temperaturänderungen seine Form verändert und Mikroplastik sowie Glukose aufnimmt. Ein eingebettetes Enzym wandelt die Glukose in Sauerstoff um, was dem Hydrogel Auftrieb verleiht und es an die Wasseroberfläche hebt.
Innovative Technologie zur Mikroplastikbekämpfung
Das Hydrogel besteht aus einem thermoresponsiven Polymer, porösen Organosilikatpartikeln und einem Photokatalysator. Interessanterweise ist es so konzipiert, dass es kontinuierlich zwischen Auf- und Abstieg wechselt, wodurch ein laufender Reinigungsprozess gewährleistet wird. Bei niedrigen Temperaturen quillt das Hydrogel auf und sinkt dann wieder ab, nachdem es seine Beladung an Mikroplastik abgegeben hat. Diese innovative Technik könnte auch auf andere Schadstoffe ausgeweitet werden und das Konzept zeigt Anpassungsfähigkeit, um beispielsweise auch Polyethylen oder PET effektiv zu entfernen.
Die Probleme durch Mikroplastik sind weitreichend. Es entstehen nicht nur Umweltprobleme, sondern sie können auch über Trinkwasser in den menschlichen Körper gelangen. Forschung, etwa am Indian Institute of Science, hat gezeigt, dass Mikroplastik in abgelegenen Gebieten wie Polkappen und tiefen Meeresgräben vorkommt. Das Hydrogel, das dort erforscht wurde und ebenfalls zur Mikroplastikentfernung dient, zeigt eine außergewöhnliche Effizienz von bis zu 95 % bei der Entfernung von Mikroplastik. Dieses Hydrogel nutzt ein ineinander verwundenes Polymernetzwerk, das durch UV-Licht aktiviert wird und Mikroplastik abbaut.
Neue Forschungsinitiativen und Herausforderungen
Parallel dazu erhält die Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) eine Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) zur Errichtung eines Verbundlabors. Das Ziel dieses Labors, das von 2024 bis 2026 gefördert wird, ist die Erforschung der Auswirkungen von Kunststoffen in verschiedenen Umweltkompartimenten, einschließlich Wasser, Boden und Luft. Die Investition in moderne Labor- und Analysetechnik soll interdisziplinären Forschungsgruppen Zugang zu innovativen Methoden zur Untersuchung von Mikroplastik bieten.
Die DFG-Förderung unterstreicht das wissenschaftliche Potenzial an der HTWD und die Dringlichkeit, wirksame Methoden zur Bewältigung der Plastikkrise zu entwickeln. Es werden Geräte wie Mikrowellenaufschlüsse zur Bodenuntersuchung und Durchflusszentrifugen zur Wasseranalyse eingeführt, um größere und schwer zugängliche Umweltproben besser untersuchen zu können.
