Auswirkungen von Mikroplastik auf untergetauchte Nanofiltration für die fortgeschrittene Trinkwasseraufbereitung

Warum winzige Kunststoffe im Wasser für Sie wichtig sind

Unsichtbare Schadstoffe gelangen zunehmend in das Wasser, das wir trinken. Dazu gehören Mikroplastikpartikel — Bruchstücke, die kleiner sind als ein Pfefferkorn — die andere Kontaminanten transportieren können und potenzielle Gesundheitsrisiken bergen. Gleichzeitig wenden Wasserversorger neue Filtertechnologien an, um sauberes Leitungswasser zu liefern. Diese Studie untersucht, wie ein solches fortschrittliches Filtersystem, eine untergetauchte Nanofiltrationsmembran, sowohl mit natürlichem organischen Material als auch mit zugefügtem Mikroplastik in echtem Stauseewasser umgeht und welche Folgen das für Sicherheit und Qualität des Trinkwassers hat.

Ein genauerer Blick auf eine neue Filterart

Die traditionelle Trinkwasseraufbereitung — Flockung, Absetzen, Sandfilter und Chlorung — leistet in vielen Fällen gute Dienste, lässt aber oft einen Anteil natürlichen organischen Materials zurück. Reagiert Chlor mit diesen Reststoffen, können unerwünschte Nebenprodukte wie Trihalogenmethane entstehen, die mit Gesundheitsrisiken in Verbindung gebracht werden. Nanofiltration, ein druckgetriebener Membranprozess mit sehr feinen Poren, wird als Zusatz- oder Alternativverfahren untersucht, weil er deutlich mehr dieses organischen Materials entfernen kann. In dieser Untersuchung testeten Ingenieure eine kommerzielle Nanofiltrationsmembran (NF270), die direkt in Wasser aus einem Universitätsstausee in Thailand getaucht war, und fragten, wie gut sie gelöste organische Stoffe entfernt und wie sich ihre Leistung verändert, wenn Mikroplastik vorhanden ist.

Realistische Simulation von Mikroplastikbelastung

Um verschmutzte Oberflächengewässer nachzuahmen, fügte das Team Polyethylenterephthalat-(PET)-Partikel — ähnlich denen aus gängigen Plastikflaschen — in zunehmenden Mengen dem Stauseewasser hinzu, über vier Filtrationszyklen hinweg: keine, dann geringe, mittlere und sehr hohe Mikroplastikkonzentrationen. Jeder Zyklus lief vier Tage. Die untergetauchte Membran wurde bei relativ niedrigem Druck betrieben, und die Forschenden maßen Durchflussgeschwindigkeit, wie viel gelöster organischer Kohlenstoff und lichtabsorbierende organische Verbindungen entfernt wurden und wie viele Salze und gelöste Feststoffe herausgefiltert wurden. Außerdem untersuchten sie die Membranoberfläche mit Elektronenmikroskopen, um zu sehen, wie sich Mikroplastik und organisches Material im Laufe der Zeit anreicherten.

Was sich auf der Membranoberfläche abspielt

Trotz der zunehmenden Mikroplastikbelastung blieb der Wasserfluss durch die Membran relativ stabil, mit nur geringen Änderungen von Fluss und Druck. Das deutet darauf hin, dass Mikroplastik unter den getesteten Bedingungen das System nicht schnell verstopfte. Stattdessen bildeten sich auf der Membran eine lockere „Kuchenschicht“ aus Mikroplastik zusammen mit natürlichem organischem Material, Sediment, Bakterien und Algen. Diese Schicht wirkte wie ein zusätzliches Vorfilter und fing größere, polysaccharidähnliche Substanzen sowie den Großteil des Mikroplastiks selbst ein. Gleichzeitig veränderte dieser Belag das Verhalten kleinerer, mobilerer organischer Moleküle in der Nähe der Oberfläche: Deren Konzentration direkt an der Membran stieg an, sodass es für einige von ihnen leichter wurde, durch die Poren zu gelangen.

Saubereres Wasser, aber veränderte chemische Risiken

Insgesamt entfernte die untergetauchte Membran gelöstes organisches Material sehr effektiv und reduzierte ultraviolet-absorbierende Verbindungen um etwa 90–98 % sowie gelösten organischen Kohlenstoff um rund 87 % unter allen Testbedingungen. Salze und gelöste Feststoffe wurden ebenfalls um etwa die Hälfte reduziert, sodass das behandelte Wasser gut innerhalb der Richtwerte der Weltgesundheitsorganisation blieb. Dennoch nahm mit steigenden Mikroplastikwerten die Entfernung bestimmter organischer Komponenten leicht ab, und die verbleibende organische Zusammensetzung im behandelten Wasser wurde gegenüber Chlor reaktiver. Bei simulierten Desinfektionsbedingungen stieg das Potenzial zur Bildung von Trihalogenmethanen pro Einheit des verbleibenden Kohlenstoffs nach der Filtration tatsächlich an, besonders wenn Mikroplastik vorhanden war, obwohl die Gesamtmenge an organischem Material deutlich geringer war.

Was das für künftige Trinkwassersysteme bedeutet

Für Laien ist die Kernaussage beruhigend, aber differenziert: Diese Form der untergetauchten Nanofiltration kann in der Regel den Großteil des natürlichen organischen Materials, Salze und Mikroplastik aus Stauseewasser entfernen, selbst bei hoher Mikroplastikbelastung, ohne starke Verstopfungen. Gleichzeitig können die wenigen organischen Moleküle, die hindurchgehen, weiterhin mit Chlor reagieren und Desinfektionsnebenprodukte bilden, und Mikroplastik kann diese Tendenz leicht verschärfen, indem es verändert, was die Membran erreicht und was im Permeat verbleibt. Die Studie legt nahe, dass die Kombination von Nanofiltration mit einer sorgfältigen Steuerung der Chlorung — und langfristig verbesserten Membranreinigungen — einen wirksamen Weg bieten könnte, Trinkwasser zu schützen in einer Welt, in der die Mikroplastikverschmutzung voraussichtlich weiter zunimmt.

Zitation: Kaewjan, T., Sittisom, P., Fujioka, T. et al. Effects of microplastic on submerged nanofiltration for advanced drinking water treatment. Sci Rep 16, 5198 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35398-5

Schlüsselwörter: Mikroplastik, Trinkwasseraufbereitung, Nanofiltration, Membranverschmutzung, Desinfektionsnebenprodukte