Umwelt-Material-Interaktionen
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Organisationseinheit der BAM
It is of high priority to capture the extent of microplastics (MP) contamination for understanding its impact and consequences to our environment. However, due to a lack of standardized methods, MP analysis as well as its quality assurance, is still a challenge. The thermal extraction desorption-gas chromatography/-mass spectrometry (TED-GC/MS) as a novel innovative thermoanalytic method can detect MP particles in environmental samples based on their decomposition products. According to MP analysis, a distinctively larger polyethylene (PE) content in comparison to other synthetic polymers was detected in environmental samples. Various substances within the matrix which have a similar molecular structure to PE, like fats and oils, might interfere with its marker and lead to an overestimation. In this investigation an automated extraction method, the accelerated solvent extraction (ASE), is introduced as quality control tool before TED-GC/MS measurement. Thereby, not the extract like usually used, but the solid filtrate is analyzed. The aim is to clean the environmental samples from solvent removable compounds which could lead to false positive signals and thus receive a more accurate PE mass. Consequently, a sample mimicking environmental samples with a defined matrix and a known polymer mass was generated. The common polymers polyethylene, polypropylene, polystyrene and styrene-butadiene rubber, used as an indication for tire wear, were added to the matrix. Different parameters for ASE extraction were varied such as different solvents, filters and purge time. Finally, a PE recovery rate of 91 % after extraction could be reached.
Mit dem stetigen weltweiten Anstieg der Nachfrage nach Polymerprodukten nimmt auch die potenzielle Menge an Kunststoffabfällen in der Umwelt zu. Problematisch ist, dass viele der wirtschaftlich relevantesten Kunststoffe sehr lange brauchen, um in der Umwelt abzubauen, sich dort akkumulieren und in kritisch betrachtetes Makro- und Mikroplastik zu zerfallen. Auf der Grundlage des Vorsorgeprinzips fordert die Europäische Kommission daher die Entwicklung neuer polymerer Materialien, die diesem Problem der Persistenz entgegenwirken und unter natürlichen Umweltbedingungen schneller abgebaut werden können. 1,2
Um dieses Problem anzusprechen, wurden mittels additiver Fertigung Polymerblends aus photooxidationsempfindlichem Polystyrol (PS) und hydrolyseempfindlicher Polymilchsäure (PLA) hergestellt. Die Hypothese war, dass sich die beiden Thermoplaste aufgrund ihrer unterschiedlichen Abbauprozesse gegenseitig in ihrem Abbau unterstützen, wenn sie unter moderaten, realitätsnahen Umweltalterungsbedingungen (45 °C) abwechselnd der Photooxidation und Hydrolyse ausgesetzt werden.
In der Praxis zeigten die Ergebnisse, dass die Degradation von PLA durch die Anwesenheit von PS deutlich beschleunigt worden ist – wohingegen die Degradation von PS gehemmt wurde. In diesem Vortrag werden die detaillierten Ergebnisse der Oberflächen- (ATR-FTIR, REM) und Bulk-Analysen (DSC, TGA, FTIR-Transmission, TED-GC/MS) der Blends sowie ergänzende Mikroplastik-Ergebnisse des umgebenden Wassermediums (TED-GC/MS) erörtert.
Mikroplastik Detektion mit Thermoanalytischen Methoden: Analytik, Referenzmaterial, Ringversuche
(2024)
Ich dem Vortrag geht es um die Vorstellung von thermoanalytischen Methoden für die Mikroplastik-Detektion. Verschiedene Kopplungsmöglichkeiten werden gezeigt und die Funktionsweise der TED-GC/MS wird erklärt. Im zweiten Teil werden Referenzmaterialien für die Mikroplastik-Analytik diskutiert. PET -Tabletten des PlasticTrace Projektes werden vorgestellt. Am Ende wird der VAMAS Ringversuch zur Mikroplastik-Detektion gezeigt.
Mikroplastik findet sich in Ozeanen, Seen, Flüssen und Bächen. Es kann in unserem Boden, in der Luft und sogar in Organismen nachgewiesen werden. Jedes Jahr werden weltweit Millionen Tonnen freigesetzt. Doch wo und wie landet Mikroplastik in der Umwelt? Und wie können wir diese winzigen Partikel nachweisen?
Monitoring von Mikroplastik
(2021)