Biologisch abbaubare Werkstoffe im Boden : Entwicklung einer Messmethode
Creators: name: Hammer, Martina Luna
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2022
Subjects: Mikroplastik-Analyse
Biologisch abbaubare Werkstoffe
BAW
Bioabbaubare Kunststoffe
Bioplastik
Abbaubare Kunststoffe
Fenton
Dichteseparation
FTIR
Microplastic analysis
Soil
Biodegradable materials
Biodegradable plastics
Bioplastics
Degradable plastics
Density separation
333.7: Landflächen, Naturerholungsgebiete
620.11: Werkstoffe

description: Die Produktion von Kunststoffen hat sich in den letzten 20 Jahren, durch deren vielfältigen Eigenschaften und deren Einsatz in unterschiedlichen Anwendungsbereichen, weltweit beinahe verdoppelt. Der Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt hat ebenfalls zugenommen, wobei städtische und landwirtschaftliche Böden besonders anfällig für Plastikverunreinigungen sind. Die negativen Auswirkungen von nicht abbaubarem Plastik in der Umwelt wurden bereits relativ früh erkannt. Daher wurden nachhaltige Alternativen entwickelt, die die Benutzerfreundlichkeit nicht einschränken, wie beispielsweise biologisch abbaubare Werkstoffe (BAW). BAW können im Boden durch Mikroorganismen beinahe vollständig metabolisiert werden. Unter nicht idealen Bedingungen bauen sich BAW nicht komplett ab, akkumulieren sich als Mikroplastik (MP) (Plastikpartikel < 5 mm) im Boden an und können dieselben Auswirkungen auf die Umwelt haben wie nicht abbaubare Kunststoffe. 
Aufgrund eines Mangels an einer standardisierten und praxistauglichen Methode zum Nachweis von MP (abbaubar sowie nicht abbaubar) in Bodenproben, wurde im Rahmen dieser Arbeit anhand bestehender Erkenntnisse zum Nachweis von MP, die Übertragbarkeit der bestehenden MP-Analytik für nicht abbaubare Kunststoffe auf BAW untersucht. 
Folgende Reihenfolge von Reaktionen zeigte ein effizientes Ergebnis zum Nachweis von BAW in Bodenproben: 1) Fenton-Reaktion, 2) Dichteseparation mit einer NaBr-Lösung, 3) Fenton-Reaktion und 4) Analyse mit einem Infrarotmikroskop. Damit konnte eine Reduktion des organischen und anorganischen Bodenprobenmaterials von durchschnittlich 99.10 % (± 0.46 %) erreicht werden. Die Wiederfindungsrate des MP war meist grösser als 100 %, was auf eine Probenkontamination, eine Teilung der MP-Partikel während des Verfahrens oder unspezifische Referenzspektren hindeutet. 
Mittels eines Feldversuchs wurde festgestellt, dass sich Polymilchsäure (PLA), kristallisierte Polymilchsäure (CPLA) und Stärkeblend (MaterBi) innerhalb von vier Monaten im Boden zersetzten, wobei die Ausgangsprodukte noch erkennbar waren. In den Feldproben konnten alle drei Plastikarten nachgewiesen werden, allerdings schloss sich die Massenbilanz nicht. Es konnte nicht eruiert werden, ob sich die BAW mineralisierten, verfrachteten oder zu Abbauprodukten umgewandelt wurden, welche nicht detektiert werden konnten. 
Die entwickelte Probenaufbereitungsmethode entfernte die Bodenmatrix reproduzierbar und effizient, wobei für die Erkennung der MP-Partikel aus BAW noch weitere Projekte notwendig sind. Neben einem standardisierten Laborprotokoll ist eine umfassende Referenzdatenbank für eine Standardisierung der Methode unabdingbar.