An der HTWD arbeiten wir daran, das Verhalten von Mikroplastik besser zu verstehen. Dazu wurde eine Methode entwickelt, um Mikroplastik in Flusssedimenten schneller und kostengünstiger als bisher zu identifizieren und zu quantifizieren. Die elektrostatische Separation in Kopplung mit der Dynamischen Differenzkalorimetrie wurde in Forschungsprojekten für die Anwendung optimiert und an Labor- und Umweltproben getestet. Das Verfahren wurde 2019 mit dem sächsischen Umweltpreis ausgezeichnet. Die Anwendung dieser Methode zur Untersuchung von Mikroplastik bei der Uferfiltration und der Trinkwasseraufbereitung ist ein neuer Aspekt der Mikroplastikforschung an der HTWD.

ESF-Nachwuchsforschergruppe SEMUWA (2023 – 2024) 

In der Nachwuchsforschergruppe SEMUWA - Sichere Entfernung von Mikroplastik bei der Uferfiltration und Trinkwasseraufbereitung in Sachsen - erwerben junge Absolventen der HTW Dresden und der TU Dresden Qualifikationen in verschiedenen Fachbereichen der Mikroplastikforschung. In Sachsen werden rund 27% des Trinkwassers durch Uferfiltration und künstliche Grundwasseranreicherung gewonnen. Ziel des SEMUWA-Vorhabens ist die Untersuchung des Verhaltens von Mikroplastik bei der Wassergewinnung durch Uferfiltration an Flüssen in Sachsen und bei der weitergehenden Wasseraufbereitung in den Wasserwerken. Für die Ermittlung des Rückhalts von Mikroplastik in der Flusssohle, im Grundwasserleiter und in Filtermaterialien und Filterrückspülschlämmen werden Methoden der elektrostatischen und Dichte-Separation für feinkörnige, organikreiche Feststoffe kombiniert und optimiert. Für die an der HTWD entwickelte Analysenmethode mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie soll eine deutlich niedrigere Bestimmungsgrenze erreicht werden. Zur Quantifizierung der Entfernungsleistung bei der Trinkwasseraufbereitung werden Laborversuche und Anlagentests in Wasserwerken mit neuartigen, fluoreszierenden und abbaubaren Mikroplastikstandards durchgeführt, die mittels 3D-Druck hergestellt werden. Für die Wasserversorger wird eine wissenschaftlich fundierte Bewertung potentieller Risiken erstellt. Vier Nachwuchsforscherinnen und zwei Nachwuchsforscher werden zur Promotion geführt. Durch Öffentlichkeitsarbeit, Schülerprojekte und Beiträge zur Langen Nacht der Wissenschaften soll das Interesse an naturwissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Studiengängen und Projekten erhöht werden.

Validierung eines Verfahrens zur Herstellung von Standards und Referenzmaterialien für die Mikroplastikanalytik im industriellen Maßstab (2024 - 2025)

Im Rahmen dieses Projekts soll ein Verfahren zur Herstellung von Standards und Referenzmaterialien für die Mikroplastikanalytik im industriellen Maßstab validiert werden. In vorangegangenen Forschungsarbeiten wurden ein Funktionsnachweis des zu validierenden Verfahrens erbracht. Das Prinzip des Verfahrens ist es, Mikroplastikpartikel (d<1000 μm) durch additive Fertigung herzustellen. In den Laboren der HTWD wurden bereits erfolgreich mehrere Tausend Mikroplastikpartikel aus den Kunststoffen Polymilchsäure (PLA), Polycaprolacton (PCL), Polyethylen (LDPE) und Polyamid (PA6) hergestellt. Es können gleichmäßig große (monodisperse) Partikel anzahlgenau hergestellt werden. Das beschriebene Verfahren weist ein hohes Innovationspotential auf, da die Herstellung von Mikroplastikreferenzmaterialien derzeit ein aufwändiger und kostenintensiver Prozess ist, der schwer automatisierbar ist. Mit unserer Methode ist eine Automatisierung und eine Herstellung von Standard- und Referenzpartikeln im industriellen Maßstab möglich. In Zusammenarbeit mit dem Verbundlabor und der Gründungsschmiede der HTWD formiert sich derzeit ein Gründungsteam, welches auf Grundlage eines HTWD-eigenen Patentes die Ausgründung des zu validierenden Verfahrens plant.

Verbundlabor „Umweltverhalten von Polymeren in Boden-Gewässer-Vegetationskompartimenten“ (2024 – 2026) 

Die HTWD hat im Rahmen der Initiative der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zur Unterstützung von HAWs eine Förderung zur Ausstattung eines Verbundlabors erhalten. Das Verbundlabor bietet den interdisziplinären Forschungsgruppen Zugang zu umfassender und modernster Labor- und Analysetechnik mit Fokus auf der Untersuchung der Auswirkungen von Kunststoffen in Umweltkompartimenten wie Wasser, Boden und Luft. Neue Laborgeräte, darunter Mikrowellenaufschluss und Thermowaage für Bodenuntersuchungen, Durchflusszentrifuge und Durchflusszytometer zur Untersuchung von Wasser und mit der TED-GC-MS eine High-End-Methode zur Analyse von Mikroplastik mit extrem niedrigen Nachweisgrenzen verbessern die Forschungsinfrastruktur der HTWD erheblich, ermöglichen die Untersuchung größerer und schwieriger zugänglicher Umweltproben mit äußerst niedrigen Nachweisgrenzen für Umweltkontaminationen durch Kunststoffe. Damit kann die HTWD mit modernster Ausrüstung an einem besseren Verständnis der Umweltwirkung von Kunststoffen, aber auch zur Versachlichung der öffentlichen Diskussion und zur Entwicklung von Methoden und Technologien zur Lösung der Plastikkrise beitragen. 

Die DFG-Förderung unterstreicht das wissenschaftliche Potenzial und die bisherigen Erfolge der interdisziplinären Forschung zu Nachhaltigkeitsthemen an der HTWD und stellt eine wesentliche Unterstützung für die zukunftsorientierte Forschung im Bereich Umweltschutz und Ressourcenschonung dar.