Aco Stormclean System: Pia bestätigt 99,5% Mikroplastik-Rückhalt

Wie genau Mikroplastik im Regenabfluss aussieht und woher es stammt, variiert stark je nach Ursprungsort und Niederschlagsintensität. Fest steht jedoch: Die Gewässerbelastung durch diffuse Mikroplastikeinträge aus Verkehrs- und Gewerbeflächen stellt die Siedlungsentwässerung vor völlig neue Aufgaben.

Voranschreitende technische Entwicklungen und das wachsende Wissen über Schadstoffe im Regenwasser machen auch eine Weiterentwicklung von Prüfmethoden notwendig. Gesetzlich vorgeschriebene Prüfmethoden und Grenzwerte speziell zu Mikroplastikeinträgen existiert bislang allerdings nicht.

Das neue Pia-Prüfkonzept basiert auf dem etablierten Verfahren des Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen und erweitert es um die Verwendung neuer Prüfstoffe. Im Labor wird mit einer Mischung geprüft, die Mikroplastik in Oberflächenabflüssen abbildet: PS- und PE-Pellets (0,4 bis 5 mm), synthetische Fasern verschiedener Polymere und kryogen gemahlenes Gummipulver (0 bis 425 µm) für den Reifenabrieb.

„Die hohe Zuverlässigkeit des Werts von über 99,5 % basiert maßgeblich auf unseren Dosiermethoden, die wir im Vorfeld separat getestet und validiert haben“, erläutert Daniela Theising, Bereichsleiterin Prüfbereich Siedlungsentwässerung am Pia.

„Dadurch bewegen wir uns bei der Dosiergenauigkeit in einem engen Toleranzbereich von maximal +/- 10 Prozent. Das stellt sicher, dass die Eingangskonzentrationen reproduzierbar sind. Selbst wenn wir die Anlage fünfmal hintereinander prüfen würden, blieben die Zulaufbedingungen immer gleich – und genau diese präzise Wiederholbarkeit war das Ziel der Entwicklung.“

Theising betont zudem die Unabhängigkeit des Instituts: „Wir haben herstellerunabhängig definiert, welcher Aufbau aus wissenschaftlicher Sicht sinnvoll ist, um ein realistisches Ergebnis zu erzielen, und haben diese Methode für uns validiert. Im Rahmen genau dieser definierten Parameter wurde der Rückhalt von 99,5 Prozent erzielt.“

Bei diffusen Einträgen handelt es sich um schwer explizit zu benennende Partikel, die sich über den alltäglichen Verkehr, Abfälle oder Windverwehungen großflächig auf versiegelten Flächen ansammeln. Setzt der Regen ein, werden diese Stoffe mobilisiert: „Sie gelangen entweder direkt in die Vorflutergewässer oder eben in Behandlungsanlagen. Es geht hier also um die Summe vieler kleiner, unkontrollierter Einträge im öffentlichen Raum“, erläutert Daniela Theising.

Moritz Gesterding, Geschäftsfeldleiter Abscheider & Pumpstationen bei der Aco GmbH, nennt die Herausforderung für die Praxis: „Die Regenmengen variieren ständig, und damit auch die hydraulischen Belastungen sowie die Schadstoffkonzentrationen.“ Da sich diese Dynamik draußen nicht exakt messen lässt, sind standardisierte Laborprüfungen elementar.

Gesterding zieht den Vergleich zum klassischen DIBt-Verfahren: „Dort wird herstellerübergreifend ein sehr hoher Wirkungsgrad gefordert, um auch im realen Betrieb bei wechselnden Umwelteinflüssen eine ausreichende Reinigung zu gewährleisten. Nur durch strenge Labormaßstäbe können planende Stellen und Kommunen absolut sicher sein, dass Anlagen verschiedener Hersteller vergleichbar sind.“

Das DIBt-Verfahren nutzt zur Simulation von mineralischem Straßenstaub standardmäßig Quarzsand (Millisil). Dieser bildet das spezifische Schwimmverhalten von Kunststoffen allerdings nicht ausreichend genug ab. „An den mineralischen Partikeln haften in der Praxis oft weitere Schadstoffe wie Schwermetalle an. Für diesen Einsatzzweck ist Millisil nach wie vor ein hervorragender, etablierter Prüfstoff“, erklärt Theising.

„Mikroplastik macht quantitativ oft nur einen kleineren Anteil der Gesamtschmutzfracht aus. Unser Ziel am Pia war es daher nie, Millisil komplett zu ersetzen. Die Nutzung alternativer Prüfstoffe ist ein essenzielles ‚Add-on‘, ausgerichtet auf die physikalischen Eigenschaften und variierenden Formen von Mikroplastik.“

Moritz Gesterding ergänzt: „Der große Gewinn liegt darin, dass Stoffe wie Reifenmehl geprüft wurden, die im realen Anlagenbetrieb extrem schwer abzuscheiden sind. Diese Partikel schwimmen weder einfach auf, noch setzen sie sich leicht als Sediment ab, sondern werden permanent im Wasserstrom mitgetragen. Das stellt deutlich höhere Anforderungen an die Behandlungsanlagentechnik.“

Aber wo kommt denn das Mikroplastik in diesen sehr feinen Korngrößen überhaupt her? „Die Ursprünge dieser realen Fraktionen sind enorm vielfältig. Das lässt sich pauschal gar nicht auf ein oder zwei Quellen herunterbrechen“, so Theising. „Fasern stammen etwa aus Straßenmarkierungen und Fahrbahnanstrichen. Weil die exakten Eintragspfade komplex sind, nutzen wir in der Prüfung diesen Mix, um die physikalische Bandbreite an unterschiedlichen Formen, Dichten und Verhaltensweisen der Partikel realitätsnah abzubilden.“

Die größte verfahrenstechnische Hürde im Labor ist die Hydrophobie (Wasserabweisung) von Kunststoffen. Gibt man Fasern oder Gummipulver unvorbereitet in Wasser, schwimmen sie trocken auf und bilden ein dichtes Netz an der Oberfläche.

„Bei Kleinkläranlagen nutzt man Tenside, um die Oberflächenspannung des Wassers künstlich zu brechen“, schildert Daniela Theising. „Bei Niederschlagswasserbehandlungsanlagen wollten wir darauf verzichten, weil es nicht realitätsnah wäre – im Straßenraum und somit Regenwasser kommen Tenside eigentlich nicht vor.“

Die Expertin konkretisiert weiter: „Da sich die Partikel im realen Oberflächenabfluss ganz anders benetzen, als wir es in einer einfachen Laborrohrleitung nachahmen könnten, mussten wir eine mechanische Lösung finden.

Wir haben daher intensiv an speziellen Rührkaskaden gearbeitet. In diesen werden alle Prüfstoffe vorab so eingerührt, dass sie ihre hydrophoben Eigenschaften ablegen und sich im Testverlauf realitätsnah verhalten.“

Das Messprinzip entspricht dem bewährten Standard: „Da wir die Dosierung im Zulauf exakt kennen, entnehmen wir im Ablauf zu definierten Zeitpunkten Proben und analysieren diese auf AFS, also abfiltrierbare Stoffe.“ Daraus wird über den Abgleich der bekannten Input-Menge die Leistung mathematisch bestimmt.

Der Aco Stormclean kombiniert im Schacht eine Sedimentations- und Verteilebene mit einer nachgeschalteten Substratschicht. Zur Validierung wurde sie einer mehrstufigen Prüfung mit vier verschiedenen Prüfregenspenden unterzogen.

„Praxisnah bedeutet, dass wir untersuchen, was bei geringen und bei höheren Durchflüssen passiert“, so Theising. Gesterding betont: „Ein modifiziertes Verfahren muss realitätsnah, im Laboralltag praktikabel und am Markt akzeptiert sein. Indem das Pia auf den bekannten DIBt-Grundlagen aufbaut, schafft es diese wichtige Brücke.“

„Rein rechtlich gibt es aktuell noch überhaupt keine verbindlichen Anforderungen an den Rückhalt von Mikroplastik. Das Thema hat einen durchaus prominenten Platz in der öffentlichen Diskussion, spielt in der Gesetzgebung zurzeit jedoch noch keine Rolle“, ordnet Gesterding ein. „Zudem taucht Niederschlagswasser von Verkehrsflächen in der Abwasserverordnung gar nicht auf.“

In der Praxis orientieren sich Planende und Behörden stattdessen an den technischen Regelwerken der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA), Arbeitsblätter A 102 und A 138, sowie den DIBt-Zulassungen.

Der wissenschaftlich geprüfte Wirkungsgrad bietet dennoch immense Vorteile für moderne Schwammstadt-Konzepte im urbanen Raum. Gesterding: „Ob innerörtliche Straßen-, Parkplatz- oder Logistikflächenentwässerung – es geht darum, das Regenwasser nicht mehr stumpf abzuleiten. Wir wollen es vor Ort halten und sinnvoll nutzen. Dafür ist die Qualität des Wassers entscheidend.“

Gereinigtes Wasser kann so im Straßenraum direkt zur Bewässerung von Stadtbäumen genutzt oder rechtssicher zur dezentralen Grundwasseranreicherung versickert werden. Das ist gelebte Klimaresilienz.

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