Quantentechnologie

SIM-QPla: Quantensprung der Mikroplastik-Analytik

Mikroplastik in Umweltproben zu detektieren ist aufwendig. Im Projekt SIM-QPla, gefördert vom BMBF, entwickeln wir mobile Analyseverfahren, welche diesen Prozess erleichtern und mit denen wir bereits geringe Mengen Mikroplastik nachweisen können.

Lydia Lammers

Dr. Lydia Lammers

Unsere Motivation

Logo Forschungsprojekt SIM-QPla

Kunststoffe begegnen uns in zahlreichen Bereichen unseres Lebens, oft machen wir uns die positiven Eigenschaften zu Nutze. Ein Beispiel dafür ist die Medizin, in der Kunststoffe aufgrund ihrer hohen Sterilität eingesetzt werden. Kunststoffe begegnen uns aber zunehmend auch in problematischen Kontexten, und zwar immer dann, wenn Plastikabfall in die Umwelt gelangt. Kunststoff ist unter normalen Umweltbedingungen sehr langlebig und zersetzt sich durch chemisch-physikalische oder mikrobiologische Prozesse zu immer kleineren Partikeln, dem Mikroplastik. Die Auswirkungen auf Flora und Fauna sowie den Menschen sind nach aktuellem Stand der Forschung noch nicht absehbar. Erste Studien zeigen, dass Effekte auf Lebewesen größenabhängig sind und gerade die kleinsten Partikel von <10µm aufgenommen werden können. Zudem sind die Mengen an Mikroplastik in der Umwelt, insbesondere für den Größenbereich von 1-10 µm, bisher nicht erfasst. Es wird angenommen, dass im Vergleich zu großen Partikeln die kleineren Partikel am häufigsten vorkommen.

Zu den Eintragsquellen von Mikroplastik in die Umwelt zählen auch industrielle und kommunale Kläranlagen, die die Partikel nicht vollständig herausfiltern können. Das Forschungsprojekt SIM-QPla konzentriert sich daher auf aufbereitetes Abwasser, das der Umwelt zugeführt wird. 

Aktuell wird bei der Detektion und Analyse von Mikroplastikpartikeln in Wasser vor allem auf die MIR-Spektroskopie gesetzt. Hierbei wird die Absorption des Lichts im mittleren Infrarotbereich (MIR) durch Kunststoffpartikel genutzt, um die kleinen Partikel zu erkennen und zu klassifizieren. Das Problem: Die dafür notwendigen Messgeräte sind zu groß und außerdem nicht robust genug, um sie mobil und in großem Umfang einzusetzen. Das führt dazu, dass die Probenahme und Analytik vergleichsweise aufwendig ist.

„Mobile Detektionsverfahren für Mikroplastik sind stark nachgefragt. Es gibt jedoch kein Angebot – die Messgeräte sind zu groß und nicht robust genug. Das wollen wir mit dem Projekt SIM-QPla ändern.“

Lydia Lammers

Dr. Lydia Lammers

Project Manager Functional Materials

microplastics in water

Das Projekt SIM-QPla

Das Forschungsvorhaben ist Teil des Förderprogramms „Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Die Partner im Projekt SIM-QPla haben es sich zum Ziel gesetzt, die technologischen Grundlagen für eine neue Klasse von MIR-Spektrometer zu entwickeln, die sowohl kompakt als auch robust sind und damit der Umweltanalytik völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Dies gelingt durch den Einsatz verschränkter Photonen, durch die im MIR-Spektrometer auf MIR-Detektoren verzichtet werden kann.

 

Mit dieser Technologie lassen sich unter anderem in Wasserproben mit unkomplizierter Probenaufbereitung selbst geringe Mengen Mikroplastik nachweisen. Die Proben werden mit den Photonen im MIR-Bereich vermessen. Die Detektion erfolgt dann im nahen Infrarotbereich, für den Detektoren und Kameras im Gegensatz zum MIR-Bereich kostengünstig verfügbar sind.

Das Projektvolumen von 2,7 Mio. Euro wird für drei Jahre zu 77,2 % durch das BMBF gefördert.

Die Eckdaten

  • Projektlaufzeit

    01.10.2021 - 30.09.2024

  • Projektvolumen

    2,7 Mio. Euro (zu 77,2 % durch das BMBF gefördert)

  • Förderprogramm

    „Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt” des BMBF, Förderkennzeichen: 13N15939

  • Sechs Projektpartner

    Eagleyard Photonics GmbH, Westphalia DataLab GmbH, Ferdinand-Braun-Institut gGmbH, Leibniz- Institut für Höchstfrequenztechnik, Humboldt-Universität zu Berlin, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, WESSLING GmbH

Das Team

Eagleyard Photonics GmbH
Berlin

Westphalia DataLab GmbH
Münster

Ferdinand-Braun-Institut gGmbH, Leibniz- Institut für Höchstfrequenztechnik
Berlin 

Humboldt-Universität zu Berlin
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Institut für Physik
Berlin

Westfälische Wilhelms-Universität Münster - Biomedizinisches Technologiezentrum
Münster

WESSLING GmbH
Funktionale Materialien – Mikro-& Nanoanalytik
Altenberge 

Ihr Kontakt

Projektkoordination

Lydia Lammers
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