03.06.2019
ForschungUmwelt

Mikroplastik im Kompost

Trägt die Biotonne zur Belastung unserer Umwelt mit Plastik bei?

  • Abb. 1: Gütegesicherter Qualitätskompost RAL-Gütesiegel der Gütegemeinschaft Kompost) über mehrere Reinigungsstufen aus Biogut gewonnen (Foto: Lehrstuhlsammlung)Abb. 1: Gütegesicherter Qualitätskompost RAL-Gütesiegel der Gütegemeinschaft Kompost) über mehrere Reinigungsstufen aus Biogut gewonnen (Foto: Lehrstuhlsammlung)
  • Abb. 1: Gütegesicherter Qualitätskompost RAL-Gütesiegel der Gütegemeinschaft Kompost) über mehrere Reinigungsstufen aus Biogut gewonnen (Foto: Lehrstuhlsammlung)
  • Tab. 1: Stichprobenartige Bestimmung von MP-Partikeln in Komposten und Gärresten aus Biogutverwertungsanlagen (Adaptiert aus [3]). (MP:
  • Abb. 2: Aus Komposten isolierte Mikroplastikpartikel: A) High Density Polyethylen PET (Fotos: Lehrstuhlsammlung). Größenbalken: jeweils 1mm.
  • Abb. 2: Aus Komposten isolierte Mikroplastikpartikel: B) Ecoflex (gilt als biologisch abbaubar) PET (Fotos: Lehrstuhlsammlung). Größenbalken: jeweils 1mm.
  • Abb. 2: Aus Komposten isolierte Mikroplastikpartikel: C) Low Density Polyethylen PET (Fotos: Lehrstuhlsammlung). Größenbalken: jeweils 1mm.
  • Abb. 2: Aus Komposten isolierte Mikroplastikpartikel: D) Polyester PET (Fotos: Lehrstuhlsammlung). Größenbalken: jeweils 1mm.
  • Abb. 2: Aus Komposten isolierte Mikroplastikpartikel: E) Polystyrol PET (Fotos: Lehrstuhlsammlung). Größenbalken: jeweils 1mm.
  • Abb. 2: Aus Komposten isolierte Mikroplastikpartikel: F) PET (Fotos: Lehrstuhlsammlung). Größenbalken: jeweils 1mm.

Das Kompostieren stellt aus Sicht der Kreislaufwirtschaft eine der sinnvollsten Verwertungsmöglichkeiten für organische Abfälle dar – nicht zuletzt auch für den Inhalt der Biotonne. Angesichts der häufig zu beobachtenden Verunreinigungen dieses Bioabfalls stellt sich allerdings die Frage, ob so nicht auch signifikante Mengen an Störstoffen, allen voran an Plastik, in die Umwelt gelangen.

Die stoffliche Verwertung von organischen Abfällen aus Haushalt und Gewerbe durch Kompostierung ist ein sinnvoller Beitrag zur Kreislaufwirtschaft. Durch die so erzeugten Komposte gelangen unter anderem Phosphate, Silikate und Strukturmaterial (Humus) zurück in den Boden. In Folge können erhebliche Mengen an Mineraldünger und Torfen eingespart werden, gleichzeitig ist ein positiver Effekt auf die CO2-Bilanz zu erwarten. Während „Grüngut“, wie z. B. Garten- und Parkabfälle, vor allem kompostiert bzw. holzige Anteile thermisch verwertet (verbrannt) werden, bietet sich beim „Biogut“, d.h. dem Inhalt der Biotonne, alternativ auch eine Vergärung mit anschließender Kompostierung der Gärreste an. Dadurch werden die Verfahren wirtschaftlicher und leisten einen Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Gerade das gesammelte Biogut ist allerdings fast immer mit Störstoffen belastet; unter anderem auch mit nicht unerheblichen Mengen an Kunststoffen.
Je nach wirtschaftlichem Konzept der Verwertungsanlage wird unterschiedlich mit dem so belasteten Bioabfall verfahren. Anlagen mit Hauptfokus auf der energetischen Nutzung (Biogasproduktion) füllen das ankommende Material oft direkt in den Fermenter oder schalten lediglich einen Zerkleinerungsschritt vor. Biogutverwertungsanlagen mit einem Fokus auf Qualitätskomposten als stoffliche Verwertungsprodukte bemühen sich hingegen mit erheblichem Aufwand darum Plastikmaterialien und andere Störstoffe vorab aus dem Biogut zu entfernen. Beim Plastik reichen die Maßnahmen dabei von einer Siebung bis hin zu einer händischen Sortierung. Im Anschluss an die mikrobielle Umsetzung werden die reifen Qualitätskomposte dann durch Windsichten und/oder Siebung (≤12 mm) nochmals von Störstoffen befreit.

Größere Kunststoffpartikel sind in den so produzierten Qualitätskomposten kaum noch zu sehen (Abb. 1). Ein potentielles Problem stellt hingegen „Mikroplastik“ (MP) dar.

 
Plastik als Störstoff in Komposten
Eine allgemein verbindliche Definition des Begriffs „Mikroplastik“ gibt es derzeit nicht. Meistens versteht man darunter Plastikpartikel < 5 mm, wobei auch der Formfaktor berücksichtigt werden muss. Die Grenze nach unten definiert die ISO/TS80004-2:2015, die Nanoplastik als Plastikpartikel < 100 nm definiert. Damit deckt Mikroplastik einen Bereich von fast fünf Größenordnungen ab. Die Schädlichkeit von MP-Partikeln wird in der einschlägigen Literatur durchaus kontrovers diskutiert. Neben Form und Größe scheinen auch die Oberflächenbeschaffenheit, die Belegung mit Biofilmen und die physikochemischen Eigenschaften eine Rolle zu spielen. Erste negative Wirkungen auf Bodenmakrofauna, wie Würmer, konnten bei höherer Belastung nachgewiesen werden [1].
Komposte und Gärprodukte, die als Düngemittel in die Umwelt eingebracht werden, müssen der Düngemittelverordnung (DüMV) genügen. Diese schreibt bei verformbaren Kunststoffen einen Maximalgehalt von 0,1 Gew% der Trockenmasse und hinsichtlich der sonstigen Fremdstoffe einen Maximalgehalt von 0.4 Gew% der Trockenmasse vor. Qualitätskomposte, die z.B. ein RAL Gütezeichen der Bundesgütegemeinschaft Kompost tragen, werden zusätzlich noch in Hinblick auf die Flächensummer der ausgelesenen Fremdstoffe charakterisiert. Diese darf 15 cm2 pro Liter Prüfsubstrat nicht überschreiten und ist damit noch deutlich strenger als die Düngemittelverordnung. Allerdings werden bei diesen Qualitätskontrollen lediglich Partikel > 2 mm berücksichtigt [2]. Dies ist durch die Prüfmethodik bedingt, nach der die Partikel durch Siebung gewonnen und dann nach Materialklasse ausgelesen werden. Zur Belastung von Komposten und Gärresten mit MP-Partikeln < 2 mm gibt es bislang praktisch keine Untersuchungen oder Grenzwerte.
 
Belastung durch Mikroplastik
Eine erste Veröffentlichung aus unserer Arbeitsgruppe zum möglichen Eintrag von MP über organische Dünger in landwirtschaftlich genutzte Böden und Gärten zeigte, dass Komposte und Gärreste aus Bioabfallverwertungsanlagen einen Eintragsweg für MP-Partikel in die terrestrische Umwelt darstellen können [3]. Im Gegensatz zur RAL Gütesicherung wurden bei diesen Untersuchungen Plastikpartikel bis hinunter zu 0,5 mm erfasst und einzeln IR-spektrophotometrisch identifiziert (Abb. 2). Es zeigte sich bei diesen Untersuchungen, dass die untersuchten Biogut-Komposte und -Gärreste mit MP belastet sind, wobei die Höhe der Belastung je nach Anlagentechnik um Größenordnungen schwanken kann. So war ein gütegesicherter Kompost nach einer 8 mm-Siebung lediglich mit durchschnittlich 20 MP-Partikeln zwischen 0,5 und 5,0 mm pro Kilogramm Trockenmasse (TS) belastet, während dieser Wert bei Komposten aus Anlagen ohne Gütesicherung mit fast 1000 Partikeln pro Kilogramm um Größenordnungen höher lag (Tab. 1). Prozentual gesehen waren neben den erwarteten Polyethylen- und Polypropylenfragmenten vor allem Polystyrol als Verunreinigung zu finden. Allerdings wurden auch immer wieder Rückstände (Fragmente) von „bioabbaubaren“ oder „kompostierbaren“ Materialien gefunden.
Der ebenfalls untersuchte flüssige Gärrest war deutlich weniger mit MP-Partikeln belastet, wahrscheinlich, weil es beim Abpressen zu einer Filterwirkung kam, durch die insbesondere die größeren Teilchen abgetrennt wurden. Das zeigte sich auch in der ebenfalls untersuchten Verteilung der gefundenen Partikel über die Fraktionen > 5 mm, 2 mm - 5 mm und < 2 mm. Während in den untersuchten Komposten die mittlere Fraktion zahlenmäßig am häufigsten auftrat, waren im flüssigen Gärrest überwiegend Partikel < 2 mm zu finden. Weiterhin wurden Gärreste und Komposte aus 11 landwirtschaftlichen Vergärungsanlagen, die in erster Linie nachwachsende Rohstoffe und / oder Grüngut sowie Gülle verwenden, untersucht. Keines dieser Gärprodukte enthielt statistisch signifikante Mengen an MP-Partikeln.
 
Ausblick
Die bisherigen Untersuchungen stellen nur Momentaufnahmen dar und ermöglichen keine Aussagen zur Signifikanz der MP-Belastung von Biogut-Komposten für die Umwelt. Erst durch weitere Untersuchungen zu möglichen Effekten wird man wissenschaftlich fundiert abwägen können, ob im Falle der Verwertung von Küchen- und Nahrungsabfällen aus Privathaushalten die Vor- oder die Nachteile einer Vergärung/Kompostierung überwiegen. Bei der Beantwortung dieser Frage wird die Qualität des gesammelten Bioguts und damit die Bereitschaft der Bürgerinnen und Bürger sich im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu engagieren, eine wichtige Rolle spielen.

 

Author
Ruth Freitag

Kontakt 
Prof. Dr. Ruth Freitag

Lehrstuhl für Bioprozesstechnik
Universität Bayreuth
Bayreuth, Deutschland
ruth.Freitag@uni-bayreuth.de
 

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Literatur

[1]        E. Huerta Lwanga,H. Gertsen, H. Goren, P. Peters, T. Salanki, M. van der Ploeg, E. Besseling, A. Koelmans, V. Geissen (2016) Microplastics in the terrestrial ecosystem: Implications for Lumbricus terrestris (Oligochaeta, Lumbricidae). Environ. Sci.Technol. 50(5): 2685-2691.

[2]        Methodenbuch zur Analyse organischer Düngemittel, Bodenverbesserungsmittel und Substrate (2006) Verlag: Bundesgütegemeinschaft Kompost, 5. Auflage, ISBN-13: 9783939790006.

[3]        N. Weithmann, J.N. Möller, M. Löder, S. Piehl, Ch. Laforsch, R. Freitag (2018) Organic fertilizer as vehicle for the entry of microplastic into the environment. Science Advances., 4, eaap8060.

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