Mit Umwelt Engineering gegen Abfall im Meer

16.06.2021 | myRobotcenter
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Dass Kunststoffe in unserer Umwelt ein großes Problem sind, wissen wir alle. Spätestens dann, wenn wir wieder mal am Meer sind und bemerken wie viel Plastikteilchen den Sand verschmutzen. Und nicht nur das Meer ist betroffen, denn mittlerweile kann Mikroplastik fast überall nachgewiesen werden, sogar auf dem Mount Everest und im Trinkwasser!

Das Problem heißt Mikroplastik

Seit der Erfindung des Kunststoffs im letzten Jahrhundert hat dessen Konsum und seine Langlebigkeit die Menschheit vor ein großes Problem gestellt. Nach Angaben des deutschen Umweltbundesamtes kommen auf einen Quadratkilometer Meeresoberfläche durchschnittlich 13.000 Plastikmüllartikel. Wir müllen unseren Planeten geradezu mit Kunststoffabfällen zu. Dabei brechen die Kunststoffteilchen immer weiter in mikroskopisch kleine Teilchen auseinander - den sogenannten Mikroplastik. Laut einer Studie aus dem Jahre 2016 befinden sich sogar in 8000 Meter Tiefe Plastikpartikel als "Überbleibsel" der Abfälle im Meer. Dies ist besorgniserregend, denn in den Tiefen des Ozeans leben Lebewesen, welche sich von Sedimenten ernähren. Die Sedimente sind aber mit Mikroplastik-Partikeln verschmutzt. Die Kleinstlebewesen aus der Tiefsee sind zuunterst in der Nahrungskette und dienen wiederum anderen Meerestieren als Nahrung und am Ende der Nahrungskette da steht der Mensch... 


Weniger Abfall im Meer ist nur ein Teil der Lösung

Neben der immensen Maße an Abfall im Meer ist vor allem die Langlebigkeit der Kunststoffteilchen ein Problem. Kunststoff zersetzt sich zwar mithilfe von Sonnenlicht zu CO2 und Wasserstoff, dies geschieht aber sehr langsam und es dauert viele, viele Jahre bis Kunststoff abgebaut ist. Bis sich der Kunststoff vollständig zersetzt hat, überdauert er in Form von mikroskopisch kleinen Partikeln weiter und dringt in alle unsere Lebensbereiche ein. Das heißt auch, "nur" die Abfallmenge im Meer zu verringern reicht leider nicht aus, da, wenn erst zu Mikroplastik zerbrochen, die Partikel bisher kaum mehr beseitigt werden können. Erst recht nicht in 8.000 m Tiefe. 


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Umwelt Engineering: Wenn Technik zur Lösung werden kann

Das bedeutet wiederum, neben dem Vermeiden von Mikroplastik muss eine technische Lösung her. Und hier kommt unter anderem das Fachgebiet Umwelt Engineering ins Spiel. Umwelt Engineering hat zum Ziel, mit technischen und technologischen Verfahren einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten, sowie bereits vorhandene Schäden am Ökosysteme, wenn möglich rückgängig zu machen. 

So forschen Wissenschaftler und Ingenieure der Universität für Chemie und Technologie in Prag zurzeit an einer Möglichkeit, wie man mithilfe von Roboter gegen Mikroplastik vorgehen könnte. 


Mit mikroskopisch kleinen Robotern gegen Mikroplastik
Die Forscher verfolgen die Idee, mit winzig kleinen Robotern die natürliche Zersetzung des Kunststoffs mittels Photokatalyse zu beschleunigen. Doch wie muss man sich das genau vorstellen?
 
Die Mikroroboter sind ungefähr so groß wie eine Blutzelle und verfügen über einen speziellen Antrieb. Erfasst sie Sonnenlicht, fangen sie an sich vorwärtszubewegen und könne so schwimmend die Gewässer durchforsten. Laut dem Forschungsteam bewegen sie sich mit einer Geschwindigkeit von mehreren Millimetern pro Sekunde. Außerdem tragen sie das photokatalytische Material Bismutvanadat und magnetische Eisenoxid in sich. Auf ihrem Weg durchs Wasser fangen sie sozusagen beim Vorüberschwimmen die synthetischen Polymere ein - also docken an den Mikroplastik an. Mit dem Andocken beschleunigen sie mittels Sonnenlichteinstrahlung den Prozess der Photokatalyse. Welcher vor allem bei Kunststoffen der Sorte Polymilchsäure und Polycaprolacton effizient ist. Das Ergebnis: der Mikroplastik zersetzt sich wesentlich schneller. Erste Erfolge konnten bisher in geschlossenen Wassersystemen erbracht werden und bereits erste Firmen (Kläranlagen) haben ihr Interesse angekündigt. 
 
Die Roboter zersetzen laut den Forschern sehr viel schneller Mikroplastik als dass sie sich selbst zersetzen können. Damit am Ende aber nicht die mikroskopischen Roboter im Wasser zurückbleiben und zur erneuten Belastung werden, ist das oberste Ziel des Forschungsteams, dass sich die Miniroboter nach einer gewissen Zeit selbständig und komplett biologisch abgebaut haben. 

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Wir bleiben gespannt und verfolgen das Projekt weiter.

16.06.2021 | myRobotcenter
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