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Mikroplastik-Beprobung in Fließgewässern

Auslegung und Bau einer Messeinrichtung für die Mikroplastik-Beprobung in den Augsburger Stadtkanälen

 
HSA_transfer Nachhaltigkeit
Im Herbst besteht das Treibgut am Wasserkraftwerk Hanreibach am Augsburger Stadtkanal übwiegend aus Laub. Darunter ist jedoch auch Zivilisationsmüll wie Plastik. © Tobias Dempfle
Im Herbst besteht das Treibgut am Wasserkraftwerk Hanreibach am Augsburger Stadtkanal übwiegend aus Laub. Darunter ist jedoch auch Zivilisationsmüll wie Plastik. © Tobias Dempfle
01.10.2021 - 15.03.2022

Studiengang

Maschinenbau (B.Eng.)
Umwelt- und Verfahrenstechnik (B.Eng.)

Projektbeschreibung

In Bächen und Flüssen sammelt sich Schwemmgut an. In Deutschland sind dies pro Jahr tausende Tonnen Treibgut, Zivilisationsabfall und biologisch abbaubares Material, das von den Wasserkraftwerksbetreibern aus Bächen, Flüssen und Kanälen geholt wird. Sie leisten damit in puncto Umweltschutz – neben der regenerativen Stromerzeugung – insbesondere  für den Gewässerschutz einen großen Beitrag.

Das Thema Mikroplastik in Fließgewässern gewinnt zunehmend an Bedeutung. Während die Stoffe und Partikel im Abwasser in den Kläranlagen beprobt werden können, bietet es sich an, Messeinrichtungen zur Mikroplastik-Beprobung in Fließgewässern an Wasserkraftwerken zu installieren.

Ziel des Transferprojekts ist eine praktische Analyse und Bilanzierung des entnommenen Treibgutes vor einem Wasserkraftwerk am Augsburger Stadtkanal Hanreibach.

Geplant ist die Auslegung und der Bau einer Beprobungseinrichtung zur Erfassung der Mikroplastik-Fracht in den Augsburger Stadtkanälen nach wissenschaftlichen Kriterien. Weiterführende Ziele sind das Messen der Mikroplastik-Fracht, die Bestimmung der Masse und Partikelgrößenverteilung sowie der Kunststofffraktionen in der Probe.

Das Transferprojekt wird begleitet von HSA_transfer – der Agentur für kooperative Hochschulprojekte der Hochschule Augsburg. Kooperationspartner sind der Wasserkraftwerksbetreiber am Hanreibach in Augsburg und die Schutzgemeinschaft zur Reinhaltung der Gewässer und Kanäle in Augsburg.

Aufgabenstellung

 
Das Wasserkraftwerk am Hanreibach, ein Augsburger Stadtkanal © Tobias Dempfle
Das Wasserkraftwerk am Hanreibach, ein Augsburger Stadtkanal © Tobias Dempfle

Zahlreiche Kleinwasserkraftanlagen (<1MW) in den Augsburger Stadtkanälen erzeugen umweltfreundlich elektrische Energie. Vor der Turbine hält ein Rechen das Treibgut im Wasser zurück. Das ausgetragene Rechengut setzt sich zusammen aus einem biogenen Anteil (z.B. Totholz und Laub) und einem anthropogenen Anteil (z.B. Kunststoff, Gummi, Glas, Metall, Sperrmüll etc.). Die Kunststoffpartikel werden dabei unterschieden in Makro-, Meso- und Mikroplastik. Sie schwimmen dabei nicht nur an der Oberfläche, sondern verteilen sich auch auf die tieferen Wasserschichten.  

Neben dem Schutz der Turbine trägt die Treibgut-Entnahme an den Wasserkraftanlagen insbesondere des Plastikmülls zum Schutz der Binnengewässer und letztendlich der Weltmeere bei. Denn die Flüsse fungieren als Transportwege – u.a. auch für Kunststoffabfälle – in die Meere.

 

Derzeit gibt es nur sehr wenige zuverlässige Daten zur Art, Menge und Zusammensetzung des Zivilisationsmülls in Kanälen und Bächen. Es liegen zwar erste Süßwasserstudien vor (s. unten: Literaturliste), die Forschung konzentriert sich bisher jedoch insbesondere auf das Müllvorkommen in den Weltmeeren.

Ziel des Transferprojekts ist es, anhand von Standardmethoden zur Mikroplastik-Beprobung von Fließgewässern eine Konstruktion speziell für die Bedingungen der Augsburger Stadtkanäle umzusetzen. Als lokaler Bezug ist eine Messstelle am Hanreibach vor dem Wasserkraftwerk vorgesehen.

Aktuelles aus der Projektarbeit

 
Beprobungsvorrichtung „Manta Trwal“ am Wasserkraftwerk am Hanreibach © Tobias Dempfle

Die Projektgruppe hat am 17.12.2021 einen Probelauf mit der eigens konstruierten Beprobungsvorrichtung „Manta Trwal“ am Wasserkraftwerk am Hanreibach durchgeführt. 

Beprobungsvorrichtung „Manta Trwal“ am Wasserkraftwerk am Hanreibach © Tobias Dempfle
Beprobungsvorrichtung „Manta Trwal“ am Wasserkraftwerk am Hanreibach © Tobias Dempfle
Bilder © Tobias Dempfle

Die Projektphasen

 
 

Phase I: Sommersemester 2021

 

Im Sommersemester 2021 führten Lehrende und Studierende der Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Hochschule Augsburg das Projekt „Erfassung- von Makro- und Mikroplastik vor einem Wasserkraftwerk am Hanreibach in Augsburg“ durch. Erzielt wurden damit sehr gute und aussagekräftige Ergebnisse insbesondere für den Aspekt Makroplastik. Für das Messen und Analysieren von Mikroplastik wurde festgestellt, dass hierzu verfeinerte Messeinrichtungen und Auswertemethoden anzuwenden sind. Dies ist Aufgabenstellung des nachfolgenden Transferprojekts im Wintersemester 2021/22.

Phase II: Wintersemester 2021/22

 

Im Wintersemester 2021/22 werden Lehrende und Studierende der Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Hochschule Augsburg eine Sammelstation für Mikroplastik konzipieren und konstruieren. Installiert werden soll diese am Wasserkraftwerk am Hanreibach in Augsburg. Basis hierfür ist der Projektbericht aus dem Sommersemester 2021 „Erfassung- von Makro- und Mikroplastik vor einem Wasserkraftwerk am Hanreibach in Augsburg“ der Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Hochschule Augsburg. Zur Umsetzung der Konstruktion stehen weitere Studien mit bereits erprobten und eingesetzten Messeinrichtungen zur Verfügung (s. unten: Literaturliste).

 
Mikroplastik-Beprobung in Fließgewässern - Poster
Zum Vergrößern bitte den PDF-Link anklicken.

Weitere Informationen

 
 
 

Bäche und Kanäle in Augsburg

Das reich verzweigte Netz an Bächen und Kanälen gehört zu den Besonderheiten Augsburgs. Mehr als 135 km lang ist das Gewässernetz im Stadtgebiet, das unterteilt wird in die Typologie Lechkanäle und Quellbäche. Hinzu kommen noch 35 km Flusslauf von Lech, Wertach und Singold. Insgesamt umfasst das Kanalnetz in Augsburg 640 Kilometer, 40 Wasserkraftanlagen und 7 Wassertürme. Neben der kulturhistorischen Bedeutung sind die Augsburger Gewässer auch ökologisch von hohem Wert. 

Eine Besonderheit Augsburgs sind die Lechkanäle in der Innenstadt und im sogenannten Textilviertel. Es handelt sich dabei um technische Bauwerke, die nicht nur zur Trinkwasserversorgung angelegt wurden, sondern auch um die Kraft des fließenden Wassers zu nutzen: zur Energieerzeugung (Mühlen), als Transportwege (Flößer) und Entsorgungsmöglichkeit. Auch der Hanreibach liegt in diesem Stadtgebiet.

 
zek Hydro - Ausgabe Februar 2021

Wasserkraftanlagen leisten siginifikanten Beitrag zur Entsorgung von Plastikmüll aus Gewässern

In Bayern entfernen Wasserkraftwerksbetreiber jedes Jahr zehntausende Tonnen Treibgut, Zivilisationsabfall und Plastik aus Bächen, Kanälen und Flüssen, so das Resümee, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten MicBin-Studie. In einem Teilprojekt untersuchten die Projektpartner speziell die Entsorgung von Plastikabfälen im bayerischen Donaugebiet. Dabei konnte festgestellt werden, dass jedes Jahr bis zu etwa 920 Tonnen Makroplastik von den Beitreibern von Wasserkraftanlagen von den Einlaufrechen entfernt und entsorgt werden.

in: zek Hydro, Ausgabe 1, 2021, S. 46-47

Link zum Artikel

 

Literatur

Hochschule Augsburg, Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik: Projektbericht: Erfassung von Makro- und Mikroplastik vor einem Wasserkraftwerk am Hanreibach, 2021

Bayerische Landesamt für Umwelt: Mikroplastik in bayerischen Seen – eine Pilotstudie, 2019

LUBW, LfU u.a.: Mikroplastik in Binnengewässern Süd- und Westdeutschlands. Teil 1 Kunststoffpartikel in der obeflächennahen Wasserphase, 2018

Liedermann, Marcel u.a.: Direkte Mikro- und Makroplastiktransportmessungen an großen und mittleren Flüssen sowie im Ablauf von Kläranlagen, in: Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft 2020, 72, S. 394-402, Link

Transfer wirkt

 

Gemeinsam Zukunft entwickeln, das ist ganz im Sinne des Transferverständnisses der Hochschule Augsburg.

Im Transferprojekt „Mikroplastik-Beprobung” entwickeln Lehrende und Studierende der Hochschule Augsburg gemeinsam mit den örtlichen Wasserkraftwerksbetreibern innovative Lösungen zur Analyse des Mikroplastikanteils im Treibgut der Augsburger Stadtkanäle. Damit leisten sie einen zentralen Beitrag für das Zukunftsthema Gewässerschutz.

Das Projekt „Mikroplastik-Beprobung” wird begleitet von HSA_transfer – der Agentur für kooperative Hochschulprojekte der Hochschule Augsburg im Rahmen der Bund-Länder-Förderinitiative Innovative Hochschule. Dadurch hat die Hochschule Augsburg die Chance erhalten, im gemeinsamen Austausch mit Partnern aus Wirtschaft und Gesellschaft ihre Transferaktivitäten weiter auszugestalten und ihr Transferprofil zu stärken.

Weitere Informationen:

Partner

 

Interne Partner

Prof. Dr.-Ing. Hubert Wittreck

Maschinenbau und Verfahrenstechnik

Telefon: 

+49 821 5586-1050

Fax:

+49 821 5586-3160

Externer Partner

Schutzgemeinschaft zur Reinhaltung der Gewässer und Kanäle in Augsburg

Dipl.-Ing. (Univ.) Karl Ketterl

Kraftwerksbetreiber am Hanreibach

Kontakt

 

HSA_transfer

Experten für eine nachhaltige Entwicklung Augsburgs