iMulch: Kunststoffe in Böden

Identifizierung und Quantifizierung von landwirtschaftlich genutzten Kunststofffolien

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Mulchfolien aus Kunststoff

Mulchfolien werden zur Verbesserung der Wachstumsbedingungen in der Landwirtschaft eingesetzt.

© Fraunhofer UMSICHT/Leandra Hamann

Mikroplastik in Erde

Mikroplastik wurde bisher noch nicht ausreichend in Bodenökosystemen untersucht.

Projektziele

Mit der global stetig steigenden Kunststoffproduktion stehen Themen wie »Mikroplastik« und »Kunststoffe in der Umwelt« im Fokus von Diskussionen und werden relevanter. Während Vorkommen, Verbreitung und die Wirkungen von Kunststoffen in limnischen und marinen Gewässern bereits untersucht wurden, ist die Datenlage zu Kunststoffemissionen in Böden noch relativ dünn. Bis heute sind weder genaue Eintragswege, Mengen und Konzentrationen von Polymeren in Böden bekannt, noch die Folgen von Kunststoffen auf Organismen und das Bodenökosystem.

Im Projekt iMulch werden Methoden entwickelt und validiert, die den Nachweis von Kunststoffen (Mikro- und Makroplastik) in Böden und Drainagegewässern ermöglichen. Dabei sollen vorranging der Nachweis von möglichen Effekten auf das Bodenökosystem, aber auch die Wirkung des Drainagewassers auf kommunale Abwasserreinigungsverfahren analysiert werden. Beispielhaft sollen Kunststoffemissionen durch so genannte Mulchfolien aus der Landwirtschaft analysiert werden. So leistet das Projekt iMulch einen Beitrag, die Folgen von Kunststoffeinträgen nicht nur im Wasser, sondern auch für das Bodenökosystem einschätzen zu können. Die Erforschung eines terrestrischen Systems ergänzt die Untersuchungen aquatischer Systeme und liefert somit die Möglichkeit einer ganzheitlichen Betrachtung von Kunststoffemissionen.

Projektnutzen

Mulchfolien aus Polyethylen werden auf den landwirtschaftlichen Flächen zur Regulation von Bodentemperatur und -feuchte immer häufiger und großflächiger verwendet. Um die Auswirkungen von Mulchfolien zu untersuchen, entwickelt Fraunhofer UMSICHT mit Partnern in einem Forschungsverbundvorhaben einen Versuchstand, in dem Folien auf der Bodenoberfläche bei konstanter Temperatur und unter UV-Licht künstlich gealtert werden. Während der künstlichen Alterung werden in unterschiedlichen Bodentiefen Proben entnommen, um den Anteil von folienstämmigen Kunststoffpartikeln zu ermitteln. Es werden sowohl konventionelle als auch biologisch abbaubare Mulchfolien getestet. Des Weiteren werden Drainagewässer im Feld beprobt, analysiert und das Verhalten von Kunststofffolien in einer Versuchskläranlage untersucht. Die erfassten Proben werden hinsichtlich Verwitterung, Verbreitung und Ökotoxizität und Verlagerung analysiert, zudem wird eine Ökobilanz erstellt. Abschließend werden aus den Ergebnissen Vermeidungs- und Substitutionsstrategien abgeleitet, um Folienfragmente aus Kunststoffen in der Umwelt zu reduzieren.

Entwicklung von Testständen  

Der im Rahmen des Vorhabens zu entwickelnde Teststand zur künstlichen Alterung von Agrarfolien auf Böden unter Einfluss von UV-Strahlung, regelmäßiger Befeuchtung und geregelter Temperatur stellt eine Neuheit dar. Dieser Teststand kann zur Prüfung und Bewertung von Folien aller Art für umweltoffene Anwendungen mit Bodenkontakt dienen und ermöglicht so eine neuartige Analyse der Alterung von Agrarfolien. Zusätzlich konstruiert Fraunhofer UMSICHT eine Laborkläranlage zur systematischen Untersuchung der Abbaumechanismen von Mulchfolienresten in den einzelnen Prozessstufen. Bodenteststand und Laborkläranlage sollen im Nachgang an das Projekt für ähnliche Studien verwendet werden.

Projektpartner

  • Institut für Energie und Umwelttechnik – IUTA – e.V.
  • Fischer GmbH
  • RWTH Aachen, Institut für Angewandte Mikrobiologie
  • Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und angewandte Ökologie IME