Vergleichende Bewertung von Belebtschlamm und Elektrokoagulation zur Entfernung von Mikroplastik aus Abwasser

Warum winzige Kunststoffe im Abwasser unseren Alltag betreffen

Jedes Mal, wenn wir Kleidung waschen, Lebensmittelbehälter ausspülen oder Produkte mit Plastikverpackung verwenden, gelangen winzige, mit bloßem Auge nicht sichtbare Kunststoffteilchen in den Abfluss. Diese „Mikroplastik“-Partikel können Kläranlagen passieren und in Flüsse und Meere gelangen, wo sie von Fischen aufgenommen werden und schließlich wieder auf unseren Tellern landen können. Diese Studie stellt eine einfache, aber wichtige Frage: Wie gut entfernt eine typische städtische Kläranlage diese Partikel, und kann ein vergleichsweise einfacher zusätzlicher Behandlungsschritt wesentlich mehr davon aus der Umwelt fernhalten?

Kleine Kunststoffe, großes Umweltproblem

Mikroplastik sind Fragmente und Fasern aus Kunststoff mit einem Durchmesser von weniger als fünf Millimetern—oft deutlich kleiner. Sie entstehen durch den Zerfall von Tüten und Flaschen, das Ausfransen synthetischer Kleidung beim Waschen und winzige Kügelchen, die früher in Körperpflegeprodukten verwendet wurden. Weil Kunststoff sich zersetzt, aber nicht vollständig abbaut, können diese Partikel über Jahre im Wasser verbleiben. Sie können von Plankton bis zu Fischen verschluckt werden, schädliche Chemikalien und Metalle an ihren Oberflächen tragen und mikrobielle Gemeinschaften, einschließlich potenzieller Krankheitserreger, beherbergen. Kläranlagen sind ein kritischer Engpass: Sie verarbeiten große Abwassermengen und können diese Partikel entweder zurückhalten oder in nachfolgende Gewässer ausspülen.

Blick in eine reale Kläranlage

Die Forschenden konzentrierten sich auf eine Kläranlage in Kafr Saad City in Ägypten, die ein übliches Verfahren namens Belebtschlamm verwendet, bei dem Mikroben organische Abfälle abbauen. Über einen Monat im Sommer sammelten sie Zulauf und das final gereinigte Wasser und bearbeiteten die Proben sorgfältig, um keine Fremdfasern aus dem Labor einzubringen. Sie verwendeten chemische Aufschlüsse, um natürliche Partikel zu entfernen, Dichte-Trennverfahren, um Kunststoffe von schwereren Körnern anzuheben, und feine Filter, um Partikel bis unter ein Mikrometer zu erfassen. Unter Stereomikroskopen und Elektronenmikroskopen zählten und bildeten sie die Stücke ab und nutzten infrarotbasierte Techniken sowie Elementanalysen, um die Kunststoffarten zu identifizieren.

Wie gut die aktuelle Behandlung wirkt — und wo sie versagt

Vor der Behandlung enthielt jeder Liter Zulauf etwa 136 Mikroplastikstücke, überwiegend dünne Fasern und unregelmäßige Fragmente in verschiedenen Farben. Nach den üblichen Schritten der Anlage—einschließlich Absetzbecken, Belüftung mit Mikroben und Desinfektion—sank diese Zahl auf etwa 23 Partikel pro Liter, also rund 83 Prozent Entfernung. Obwohl das beeindruckend klingt, bedeutet es dennoch, dass täglich Millionen von Partikeln die Anlage verlassen können, insbesondere die kleinsten und leichtesten, die am schwersten zu fangen sind. Die chemischen Signaturen zeigten, dass die meisten Partikel aus alltäglichen Kunststoffen wie Polyethylen und Polypropylen bestanden, die häufig in Verpackungen und Textilien verwendet werden, zusammen mit kleineren Anteilen an Polyester, Polystyrol und anderen Polymeren.

Elektrizität nutzen, um Kunststoffe zusammenzubringen

Um zu prüfen, ob die Entfernung verbessert werden kann, testeten die Wissenschaftler einen zusätzlichen Schritt, die sogenannte Elektrokoagulation, sowohl an Rohwasser als auch an bereits behandeltem Wasser. Bei dieser Methode werden einfache Metallplatten ins Wasser gestellt und ein geringer elektrischer Strom angelegt. Das Metall löst sich langsam und setzt geladene Partikel frei, die Mikroplastik und andere Verunreinigungen dazu bringen, zu größeren „Flocken“ zu verklumpen, die entweder aufschwimmen oder absinken und dann separiert werden können. In ihrem Laborreaktor mit Aluminiumplatten und milden Betriebsbedingungen sank die Konzentration im unbehandelten Abwasser auf etwa 12 Partikel pro Liter und im bereits behandeltem Wasser auf nur 2 Partikel pro Liter, entsprechend Entfernungsraten von über 91 Prozent—besser als allein das konventionelle Verfahren. Mikroskopie und Elementanalysen bestätigten, dass das, was nach diesem Schritt verblieb, größtenteils anorganische Rückstände statt Kunststoff war.

Was das für saubereres Wasser bedeutet

Die Kernbotschaft für Nicht-Fachleute lautet, dass selbst gut geführte Kläranlagen Mikroplastik freisetzen, aber eine zusätzliche, vergleichsweise niedrig-technische elektrische Behandlung den Großteil dessen entfernen kann, was durchrutscht. Indem Plastikpartikel zur Verklumpung und Sedimentation angeregt werden, verwandelt Elektrokoagulation einen schwer zu fassenden Partikelnebel in größere Massen, die als Schlamm handhabbar sind. Die Studie legt nahe, dass die Installation dieses Schritts nach der üblichen biologischen Behandlung die Menge an Mikroplastik, die in Flüsse und Meere gelangt, deutlich reduzieren könnte, ohne das System zu überlasten oder die Mikroben zu stören, die die Hauptreinigung übernehmen. Während großtechnische Versuche noch ausstehen, bietet dieser kombinierte Ansatz einen vielversprechenden Weg, mehr Plastik aus aquatischen Lebensräumen fernzuhalten—und letztlich aus unserer Nahrung und unserem Trinkwasser.

Zitation: El-Ezaby, K.H., Abou Samra, R.M., Hamzawy, A.H. et al. Comparative evaluation of activated sludge and electrocoagulation for microplastics removal from sewage. Sci Rep 16, 9675 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41175-1

Schlüsselwörter: Mikroplastik, Abwasserbehandlung, Elektrokoagulation, Belebtschlamm, Abwasserverschmutzung