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Forschungstitel:
Methodenentwicklung zum qualitativen und quantitativen Nachweis von Mikroplastik in Lebensmitteln, Ursachen- und Präventionsmaßnahmen

Arbeitsgruppe: Erhalt der Lebensmittelqualität

Forschungsstelle und wissenschaftliche Betreuung:

  1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden IPF e.V., Dr. Dieter Fischer
  2. Universität Bayreuth, Lehrstuhl Tierökologie I, Dr. Martin Löder
  3. in Zusammenarbeit mit ecoplus – Lebensmittel Cluster Niederösterreich und OFI – Österreichisches Forschungsinstitut für Chemie und Technik

IGF-Vorhaben: 298 EN
Finanzierung: BMWi
Laufzeit: 2021 – 2023

Projekthintergrund
Die Allgegenwart von Kunststoffen und ihrer Zerfallsprodukte stellt die Wirtschaft, Gesellschaft und das gesamte Ökosystem vor immer größere Herausforderungen, auf welche die EU mit der Initiierung der europäischen Strategie für Kunststoffe in der Kreislaufwirtschaft reagiert hat. Eine Quelle für Kunststoffeinträge in die Umwelt bildet Mikroplastik, das aus kleinsten Kunststofffragmenten mit Abmessungen im µm-Bereich besteht (< 5mm). Laut EU-Kommission gelangen jährlich rund 75.000 bis 300.000 t Mikroplastik in Europa in die Umwelt. Mikroplastik wird in primäres und sekundäres Mikroplastik eingeteilt. Zu primären Mikroplastik gehören Kunststoffpartikel im µm-Bereich, die als Grundmaterial für die Herstellung diverser Produkte in der Kosmetik-, Hygiene-, Medizin- und Textilindustrie Verwendung finden. Sekundäres Mikroplastik hingegen entsteht durch physikalische, biologische und chemische Degradation und den Zerfall von Makroplastikteilen und macht den Großteil des vorkommenden Mikroplastiks aus.

Projektthemen
Im vorliegenden Projekt soll im ersten Schritt erforscht werden, ob und in welchen Lebensmitteln (LM) Mikroplastik in der menschlichen Nahrungsmittelkette vorliegt. In einem nächsten Schritt werden die Forschungspartner die Quellen und die Eintragswege des Mikroplastiks < 1 mm in unseren Lebensmitteln identifizieren. Es erfolgt sowohl die Quantifizierung als auch die Identifizierung der detektierten Partikel, um Rückschlüsse auf die Art des Plastiks und seiner Herkunft ziehen zu können. Die Projektpartner werden sich intensiv dem Thema der Verpackung und Abfüllanlagen als Eintragungsquelle widmen. In vier Case Studies werden die Eintragsquellen in wichtige LM-Gruppen bestimmt. Über die erarbeitete analytische Methode soll die für die teilnehmenden Unternehmen wichtige Bewertung der Mikroplastikkontamination durch die Ermittlung zuverlässiger Zahlen erfolgen.

Case Study I: Verpackungen und Abfüllanlagen Kunststoffverpackungen sind eine naheliegende Quelle für Mikroplastik. Gleichwohl können die Be- und Abfüllanlagen, die möglicherweise selbst aus Kunststoff bestehen zum Mikroplastik-Eintrag beitragen. Zusätzlich kann auch eine Kontamination durch Werkzeuge, die mit Kunststoffverpackungen in Berührung kommen erfolgen. Ebenso spielt hier sicherlich auch die Umgebung (z.B. die Raumluft oder auch ein möglicher Abrieb von unmittelbar benachbarten Eintragsquellen) eine Rolle. Diese möglichen Eintragsquellen stellen ein Kontaminationsrisiko dar. Untersucht werden Leerverpackungen, hauptsächlich Hartverpackungen (z.B. Joghurtbecher, Schalen und Flaschen), Transportboxen aber auch flexible Folien und Schläuche in Abfüllanlagen. In dieser Fallstudie soll untersucht werden, welchen Einfluss die Faktoren Verpackungen und Abfüllanlagen auf die Mikroplastik-Belastung haben.

Case Study II: Wasser und filtrierte Getränke In der Case Study Getränke legt das Konsortium den Fokus auf verschiedenen Verpackungsarten. Es wird eine Studie erstellt, die es ermöglicht, Ein- und Mehrwegsysteme in unterschiedlichen Packstoffen (z.B. Glas, Kunststoff, Tetra Pak) miteinander zu vergleichen. Durch eine derart breitgefächerte Analyse können im Rahmen des Projekts die verschiedenen Quellen und Eintragungswege bestmöglich eruiert werden. Die Mikroplastikbelastung könnte von der Flüssigkeit selbst, vom Abfüllprozess, von der Verschließung, von der Lagerung in der Verpackung, vom Öffnen und Wiederverschließen etc. resultieren. Nur durch eine fundierte Aufdeckung der Quellen können im Rahmen des Projekts Vermeidungsmaßnahmen für Mikroplastikeintrag entwickelt werden. Untersucht werden Flüssigkeiten ohne Trübstoffe und Milch (wenn es die Detektionsmethode zulässt).

Case Study III: Lebensmitteloberflächen (Fleisch, Wurst, Fisch, Hartkäse, Tofu usw.) In dieser Case Study soll die oberflächenbedingte Mikroplastikbelastung stückiger, nicht poröser und unlöslicher Lebensmittel identifiziert werden. Durch einen quantitativen Abspülprozess der Lebensmitteloberfläche unter reinen Umgebungsbedingungen, einer anschließenden Filterung des Spülwassers und Analyse der Filter, werden die Mikroplastikpartikel quantifiziert und qualifiziert. Hierbei müssen z.B. negative Einflussfaktoren wie die Wechselwirkung durch Oberflächenspannung oder fettbedingte Haftung berücksichtigt werden, um fehlerbereinigte Ergebnisse zu produzieren, die einer validierten Methode zugrunde liegen. Umfassende Analysen der LM-Produktionskette sollen hier Aufschlüsse über mögliche Kontaminationsquellen geben, um daraus Vermeidungsansätze zu erarbeiten.

Case Study IV: Lösliche Lebensmittel In diesem Fallbeispiel sollen in Wasser, Ethanol und eventuell anderen Lösemitteln lösliche, als Partikel vorliegende Lebensmittel wie Salz und Zucker untersucht werden. Andere pulvrige LM bergen ebenfalls die Möglichkeit, je nach Partikeldurchmesser adsorbiert an der Oberfläche oder im Zwischenkornvolumen Mikroplastik anzulagern, das über die Umwelt (Meersalz) oder die industrielle Verarbeitung (Zucker, …) eingetragen worden sein könnte. Umfassende Analysen des Schüttgutes und ihrer Lösungen sollen Aufschluss darüber geben, wie sich das Mikroplastik in der Schüttung verteilt und wo die Quellen dafür liegen.

Praktische Vorteile für Firmen

  1. Klarheit über die Präsenz von Mikroplastik in Lebensmitteln
  2. Identifizierung der Quellen von Mikroplastik in Lebensmitteln (Wasserquellen, Böden, Lebensmittel, Verarbeitung, Abfüllung, Verpackung)
  3. Quantifizierung der Mikroplastikpartikel in verschiedenen Lebensmitteln, wodurch Risikobewertungen ermöglicht werden
  4. Identifizierung der Mikroplastikpartikel in verschiedenen Lebensmitteln, wodurch evtl. gefährliche Einträge detektiert und folglich vermieden werden können
  5. Risikobewertung zum Schutz des/r Konsument/in durch Wissenszuwachs und resultierende Vermeidungsmaßnahmen
  6. Fundierte Ergebnisse für die teilnehmenden Unternehmen aus der Verpackungs-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, um Maßnahmen einzuleiten oder die Unbedenklichkeit ihrer Produkte auf fundierter Basis zu bescheinigen
  7. Grundlage für die Reduktion von potentiellen Mikroplastik-Einträgen

Sitzungsunterlagen

Das hier vorgestellte IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. (IVLV e.V.) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.