Mit Ultraschall dem Mikroplastik auf der Spur – Eine einfache Methode
Das Unternehmen usePAT (Spin-Off der TU Wien) hat eine Technologie entwickelt, mit der winzige Partikel direkt in der Wasserprobe lokalisiert und gemessen werden können. Mit Ultraschallwellen lassen sich die Plastikteilchen an ganz bestimmten Punkten konzentrieren und festhalten. Mit Laserstrahlen lassen sich die chemische Zusammensetzung der Partikel bestimmen.
Wenn Plastikmüll deponiert wird, findet ein Teil davon seinen Weg ins Meer. Das Plastik zerbricht, es wandelt sich im Lauf der Zeit in winzige Partikel um – aber es verschwindet nicht. Diese winzigen Partikel gelangen in die Nahrungskette und können für viele Tiere zum ernsten Gesundheitsproblem werden.
Die häufigsten Bestandteile von Mikroplastik in den Weltmeeren sind die üblichen Kunststoffe, mit denen wir alle im Alltag zu tun haben – etwa Polypropylen, Polyethylen, PET oder Polystyrol (Styropor). Die Partikelgrößen können sehr unterschiedlich sein: Als Mikroplastik gilt alles unterhalb einer Größe von fünf Millimetern, aber auch Partikel im Mikrometerbereich lassen sich im Meerwasser finden.
Das Produkt: Soniccatch (Foto: usePAT)
„Die übliche Methode, Mikroplastik nachzuweisen, war bisher Filtern und Scannen“, sagt Dr. Christoph Gasser von der Firma usePAT. „Man filtert eine große Wassermenge und analysiert das konzentrierte Partikel-Substrat dann mithilfe der Raman-Spektroskopie. Doch dieses Verfahren ist langsam und aufwändig, und man konnte zeigen, dass die Ergebnisse manchmal durch die verwendeten Filter verfälscht werden.“
Stehende Schallwellen
Die Lösung von usePAT kommt hingegen ganz ohne Filter aus – stattdessen kommt Schall zum Einsatz: Im Probebehälter wird eine stehende Ultraschall-Welle erzeugt. „Eine stehende Welle zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwingung an manchen Punkten sehr stark ist und es dafür an den Knotenpunkten der Welle überhaupt keine Schwingung gibt“, erläutert Dr. Stefan Radel. An den Schwingungsknoten sammeln sich die Partikel an – nur dort können sie sich halten. Von den Orten, an denen die Schallwelle stärker ist, werden sie weggestoßen.
Lösungen für die Industrie 4.0
Auf diese Weise kann das Mikroplastik an bestimmten Punkten ohne Filter konzentriert werden. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung kann dann wie bisher üblich mit Hilfe der Raman-Spektroskopie erfolgen. Dabei nutzt man die Tatsache, dass Moleküle die Wellenlänge von Laserlicht auf charakteristische Weise verändern.
Das Gründerteam: Dr. Stefan Radel, Dr. Christoph Gasser, Mag. Georg Heinz, Stefan Tauber BSc (Foto: usePAT)
„Mit unseren Ultraschalltechnologien können wir viele unterschiedliche Messverfahren deutlich vereinfachen. Die Nachfrage in der Industrie ist groß“, stellt Mag. Georg Heinz von usePAT fest. „Wir machen Messungen dadurch nicht nur einfacher und schneller: In vielen Fällen können wir auch helfen, die Produktqualität zu verbessern, den Ressourcenverbrauch zu senken und für mehr Sicherheit zu sorgen.“
Die Technologie wurde in einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen den TU Wien-Instituten für angewandte Physik beziehungsweise chemische Technologien und Analytik über Jahre entwickelt. Gut die Hälfte des usePAT-Teams wurde an der TU Wien ausgebildet.
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 05/2021, Seite 48, Foto: usePAT)
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