Projekt „iMulch“: Welchen Einfluss haben Mulchfolien in der Landwirtschaft auf terrestrische Ökosysteme?

(Bild: Fraunhofer Umsicht/Leandra Hamann).

In dem von der EU und dem Land NRW geförderten Projekt "iMulch" entwickeln Wissenschaftler neue Messmethoden, um die Auswirkungen von Kunststoffen (Mikro- und Makrokunststoffe) auf Böden und Drainagegewässern zu analysieren.

Mit der global stetig steigenden Kunststoffproduktion werden Themen wie „Mikroplastik“ und „Kunststoffe in der Umwelt“ zunehmend relevanter und sind Bestandteil gesellschaftlicher und politischer Debatten. Meist liegt der Schwerpunkt der Diskussionen auf Kunststoffbelastungen von aquatischen Ökosystemen, wohingegen die Verschmutzung von Bodenökosystemen (einschließlich Drainagewässer) kaum Beachtung findet. Es stellt sich die Frage, ob Plastikverschmutzung von Böden und Äckern nicht ähnliche Auswirkungen haben können, wie bei limnischen und marinen Ökosystemen.

In diesem Zusammenhang sind auch die in der Landwirtschaft großflächig verwendeten Plastikfolien kritisch zu betrachten. Diese werden auf Äckern eingesetzt, um die durchschnittliche Bodentemperatur zu erhöhen, das Wachstum der Pflanzen zu fördern und den Einsatz von Pestiziden zu verringern. Gleiches gilt für Anwendungen im Gartenbereich. Zwar werden die Folien nach der Ernte meist von den Äckern entfernt. Jedoch verbleiben einzelne Fragmente auf den Feldern, wobei immer noch unklar ist, wie viel Kunststoff vom Boden aufgenommen wird und welche Folgen diese Kunststoffe auf Organismen und das Ökosystem Boden haben.

Das iMulch Projekt
Im Rahmen des vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und dem Land NRW geförderten Forschungsprojekts "iMulch" wird dieser Frage auf den Grund gegangen. Für das Projekt ist eine Laufzeit von Januar 2019 bis Juni 2022 vorgesehen. In Koordination des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) entwickelt das Konsortium Methoden, die den Nachweis von Kunststoffen (Mikro- und Makroplastik) in Böden und Drainagegewässern ermöglichen werden. Dazu lassen die Wissenschaftler Ackerfolien auf der Bodenoberfläche bei konstanter Temperatur und unter dem Einfluss von UV-Licht künstlich altern. Während dieser künstlichen Alterung entnehmen sie in unterschiedlichen Bodentiefen Proben, um so den Anteil von folienstämmigen Kunststoffpartikeln zu ermitteln. Ebenso werden Bodenproben von Feldern entnommen, von denen bekannt ist, dass Mulchfolien dort häufiger eingesetzt wurden, um den Anteil der Mulchfolien im realen Boden zu bestimmen. Getestet werden sowohl erdölbasierte als auch biologisch abbaubare Kunststofffolien. Darüber hinaus werden Drainagewässer im Feld beprobt, analysiert und das Verhalten von Kunststofffolien in einer Versuchskläranlage untersucht. Die Proben werden hinsichtlich Verwitterung, Verbreitung, Ökotoxizität, Anreicherung und Verlagerung analysiert. Außerdem wird eine Ökobilanz zur Messung der Umweltverträglichkeit von konventionellen und biologisch abbaubaren Folien erstellt. Ein weiterer Ansatz beschäftigt sich mit dem Upcycling von Mulchfolien durch Bakterien. Dazu werden im Labor Kunststofffragmente durch Mikroorganismen abgebaut und in neue Kunststoffmoleküle umgewandelt. Diese Moleküle sollen der Wertschöpfungskette wieder zugeführt werden und können somit den recyclingfähigen Anteil der Folien erhöhen. Abschließend werden aus den Ergebnissen Vermeidungs- und Substitutionsstrategien abgeleitet, mit dem Ziel, Folienfragmente aus Kunststoffen in der Umwelt zu reduzieren.

Die Untersuchungen sollen zeigen, ob und inwiefern biologische Folien einen ökologischen Vorteil bieten und inwiefern die Zusammensetzung von Kunststofffolien für die Landwirtschaft und im Gartenbau weiter verbessert werden können. Zudem kann die neuartige Analysemethode zur Prüfung und Bewertung von Kunststoffen jeglicher Art angewandt werden und gibt Aufschluss über die entstandenen Bodenbelastungen. Somit ergänzt die Erforschung eines terrestrischen Systems die Untersuchungen aquatischer Systeme und liefert die Möglichkeit einer ganzheitlichen Betrachtung von Kunststoffemissionen.

Projektpartner:

Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), Duisburg (Koordination);

Fischer GmbH, Düsseldorf;

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht, Oberhausen

Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie (IME), Schmallenberg;

RWTH Aachen, Institut für Umweltforschung (IUF);

RWTH Aachen, Institut für Angewandte Mikrobiologie (iAMB).

Assoziierte Projektpartner:

Umweltbundesamt (UBA);

BASF SE Ludwigshafen;

FKuR Kunststoff GmbH, Willich;

BioBag Germany, Schallstadt.

Weitere Informationen: imulch.eu, nova-institut.de

nova-Institut für politische und ökologische Innovation GmbH, Hürth

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