Projekt 35450/01

Entfernung von flugfähigem Mikroplastik aus Kunstrasensportflächen

Projektdurchführung

Polyclean Wolfgang Seeholzer e.K
Benzstr. 10
85551 Kirchheim

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Anlass: Auf Kunstrasensportflächen entsteht durch Nutzung und Umwelteinflüsse ein natürlicher Abrieb von flugfähigem Mikroplastik, welches durch verschiedene Witterungseinflüsse (Wind, Starkregen) in das Ökosystem und damit den Naturkreislauf gelangt. Um dies zu vermeiden/zu reduzieren, kann das Nassreinigungsverfahren der Firma Polyclean diese Mikroplastikteilchen entfernen. Bisher war dies für Teilchen von einer Grösse über 100? in einem sehr umständlichen, aufwändigen und unwirtschaftlichen Verfahren mit Filterung ausserhalb der Maschine möglich. Um künftig auch kleinere Teilchen wirtschaftlicher und ressourcenschonender entfernen zu können, wird ein speziell für diese Arbeit entwickelten Filter benötigt.

Ziel: Entwickeln eines Spezialfilters mit folgenden Qualifikationen:
1. Ausfiltern von kleineren Mikroplastikteilchen mit einer Grösse bis 75?, um so noch mehr Schadstoffe (verursacht durch feinste Mikroplastikteilchen bei der Nutzung von Kunstrasensportflächen) aus dem Naturkreislauf entfernen zu können.
2. Mehrmaliges Verwenden des Reinigungswassers, um ressourcenschonender und wirtschaftlicher agieren zu können.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden• Breite Branchenrecherche zu Filtersystemen und deren Funktionalitäten
• Rapid Prototyping mit Hilfe von Design Thinking:
o Entwickeln eines ersten Prototypen-Filters, mit einer Filterfähigkeit von bis zu 100?
o Testen des entwickelten Filters in Versuchs-Setting
o Weiterentwickeln eines ersten Prototypen-Filters, mit einer Filterfähigkeit von bis zu 75?
o Gewinnen erster Erkenntnisse zu Funktionalität und Schwachstellen
o Anpassen des Versuchsaufbaus
• Gemeinsames Diskutieren der Erkenntnisse aus dem Versuchs-Setting zusammen mit der Firma Trilety
• Entwickeln erster Skizzen zum Integrieren des Filters in Maschinen (Firma Trilety)

Nächste Schritte:
• Abstimmung der Skizzenmuster und Pläne zur Integration des Filtersystems in die Maschine
• Anfertigen einer ersten Maschine mit integriertem Filtersystem durch die Firma Trilety


Ergebnisse und Diskussion

1. Das Ziel, kleinere Mikroplastikteilchen bis zu einer Grösse von 75? ausfiltern zu können und so noch mehr Schadstoffe aus dem Naturkreislauf nehmen zu können, kann durch folgende Änderungen erreicht werden:
• Verkleinerung der Filtergrösse auf eine Durchlässigkeit von Teilchen bis 75 ? durch Einsatz eines Metall-Rotationsfilters. Bisher war der Filter statisch, was in regelmässigen Abständen zu Verstopfungen geführt hat.
• Hinzu kommt der Einsatz eines Kamms, an der Oberfläche des Rotationsfilters, welcher dafür sorgt, dass während der Arbeit die Oberfläche des Filters sich selbst säubern kann, stets frei ist und nicht verstopft wird, sodass eine dauerhafte Durchlässigkeit des Wassers und Ausfilterung der kleineren Mikroplastikteilchen gegeben ist.
2. Das Ziel, das Reiningungswasser mehrmals zu verwenden, um so ressourcenschonender und wirtschaftlicher agieren zu können, konnte durch folgende Konstruktion erreicht werden:
• Der Aufbau enthält einen Sauberwassertank, aus dem das Wasser genommen wird, um zur Reinigung zu verwenden. Ebenso enthält der Aufbau einen zweiten Tank, den Schmutzwassertank, in den das Wasser gelangt, nachdem es von der Maschine wieder aufgenommen wurde und die ausgereinigten Mikroplastikteilchen enthält. Ziel war es nun, das verschmutzte, wieder aufgenommene Wasser wiederverwenden zu können. Bisher wurde dieses Wasser über ein extra Filterfahrzeug (Satellit) gereinigt, um die Mikroplastikteilchen herauszunehmen, und dann im Gulli entsorgt. Hierbei gibt es nun zwei Neuerungen durch den Einsatz einer Kreiselpumpe:
o Durch den Einsatz der Kreiselpumpe in Kombination mit dem hydraulisch betriebenen Rotationsfilter kann das verschmutzte Wasser direkt im fahrenden Fahrzeug selbst gereingt werden, der Reinigungsvorgang muss nicht gestoppt werden, um das verschmutzte Wasser in ein extra Filterfahrzeug umzufüllen. Dies macht den Vorgang deutlich wirtschaftlicher, da es keinen Unterbruch gibt und kein zusätzliches Filterfahrzeug benötigt wird.
o Durch den Einsatz einer Kreiselpumpe kann das gereinigte Wasser wieder in den Sauberwassertank umgeleitet werden und somit mehrmals verwendet werden, was zu einer deutlich ressourcenschonenderen Nutzung führt.

Im Zuge des Prototypings haben sich dabei folgende Herausforderungen gezeigt, welche zu Anpassungen des Versuchsaufbaus im Entwicklungsprozess geführt haben:
• Anpassung von Höhe und Anordnung für den Einlauf des Wassers: Pumpe muss zu Beginn des unteren Drittels des Tanks befestigt sein.
• Beruhigen des Wassers bei Schmutzwassereinlauf, um Mikroplastik schneller zum Filter führen zu können durch
o Einsetzen einer Prallplatte, um das Wasser zu beruhigen, wenn Schmutzwasser einläuft.
o Abmildern der Leistung der Kreiselpumpe, was für einen ruhigeren Wasserlauf im Schmutzwassertank sorgt. Damit sammelt sich Mikroplastik besser im Bereich des Filters im Wasser an. Eine Leistung von 20m³ pro Stunde ist ausreichend im Vergleich zur anfänglich getesteten 10-fachen Leistung.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Erfolgt nach Fertigstellung der Maschine.


Fazit

Die Versuche haben gezeigt, dass es mit der innovativen Konstruktion aus Rotationsfilter, Kamm und Kreiselpumpe gelingen kann, flugfähiges Mikroplastik in Form von Feingranulat und Fasern aus Kunstrasensportflächen granularer, wirtschaftlicher und ressourcenschonender auszufiltern, ohne ein Filtersystem ausserhalb des Fahrzeugs (Satellitengerät) einsetzen zu müssen.