ZIM-Kooperationsprojekt TurbidEye

Entwicklung eines optischen Sensors für die in-situ Messung und Identifikation von Mikroplastikpartikeln zwischen 10 µm und 100 µm in fließenden und stehenden Gewässern

Projektpartner:

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Mesolt Engineering GmbH
new direction GmbH

Gefördert durch:

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Inhalt:

Jedes Jahr werden in Deutschland hunderttausende Tonnen Mikroplastik in die Umwelt freigesetzt, bspw. 2018 ca. 330.000 Tonnen Mikroplastik davon 33 % alleine durch Reifenabrieb. Mikroplastik ist mittlerweile als Risikofaktor anerkannt und als prominentes Xenobiotikum in der öffentlichen Diskussion angekommen, da es bei ausreichender Konzentration im Grundwasser starke gesundheitsschädigende Wirkungen für den Menschen haben, als auch zu signifikanten ökologischen Problemen in der Umwelt führen kann. Perspektivisch ist das gesellschaftliche Ziel also die Entfernung von Mikroplastik aus Grund- und Klärwasser. Zunächst muss jedoch eine zuverlässige in-situ Detektion von Mikroplastik möglich werden. Bisher scheitern aktuelle und etablierte Verfahren jedoch daran. Abseits von aufwändigen Laboranalysen ist kaum eine Unterscheidung zwischen Mikroplastik und natürlichen organischen Partikel möglich.

Im Rahmen des Projekts soll ein Messgerät zur Identifikation und Klassifizierung von in Wasser dispergierten Mikroplastikpartikel mit einer Größe zwischen 10 µm und 100 µm für in situ Analysen entwickelt werden. Messungen sollen in stehenden und fließenden Gewässern möglich sein. Die Klassifizierung soll mittels künstlicher Intelligenz basierend auf einem Deep-Learning-Algorithmus durch Korrelation mehrerer Aufnahmen zu unterschiedlichen Zeitpunkten und mit unterschiedlicher Beleuchtung anhand des Strömungsverhaltens der Mikroplastikpartikel in der Strömung und der Oberflächenstruktur der Partikel durchgeführt werden. Hierdurch wird eine Auswertung der Daten in-situ und in Echtzeit ermöglicht. Im Vergleich zu derzeitigen Methoden, zur Identifikation von Mikroplastikpartikel, die ex-situ im Labor durchgeführt werden müssen, bietet das Messgerät einen enormen zeitlichen Vorteil. Die gängigen Labormethoden benötigen mehrere Tage von der Probenentnahme bis zum Analyseergebnis. Das im Rahmen des Projekts entwickelte Gerät soll die Analyse vor Ort innerhalb kürzester Zeit durchführen können.