Die Wissenschaftler hätten ein Verfahren entwickelt, um unter realistischen Bedingungen zu untersuchen, ob PAMs in der Umwelt abgebaut werden und wie schnell dies gegebenenfalls geschieht, teilte das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP mit. Das Verfahren lasse sich auch in anderen Bereichen zur Untersuchung des Verbleibs und des Abbaus von Polymeren oder Mikroplastik in der Umwelt einsetzen.
Das Institut erinnerte daran, dass laut Düngemittelverordnung synthetische Polymere, zu denen PAMs gehören, nach Einbringen in die Umwelt nicht in der Natur verbleiben dürfen. Deshalb müssen PAMs in der Umwelt abgebaut werden – ohne weitere Hilfsmittel und unter natürlichen Bedingungen. Die Verordnung schreibt einen Abbau von mindestens 20 Prozent innerhalb von zwei Jahren vor. Ein Verfahren, wie dieser Wert überprüft werden soll, werde in der Verordnung jedoch nicht genannt.
In ihrer dreijährigen Studie haben IAP-Forscher mit Kollegen des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME das Verhalten von PAMs unter realen Bedingungen in der Natur untersucht. Das neu entwickelte Verfahren berücksichtige die besonderen Bedingungen, die durch das Aufbringen von Klärschlamm in den Boden entstehen. „Es gibt verschiedene Studien, die den Abbau von PAMs durch UV-Bestrahlung untersucht haben. Diese Ergebnisse greifen im besonderen Fall des Düngens aber nicht, weil es um untergepflügtes Material im Boden geht, da kommt UV-Licht nicht hin“, erklärte Erik Wischerhoff aus dem Projektteam am Fraunhofer IAP. „Wir mussten also herausfinden, ob die PAMs auch unter diesen Bedingungen abgebaut werden.“
Radioaktiv markierte PAMs als Untersuchungsgegenstand
Für die Untersuchung hat das Fraunhofer-Team radioaktiv markierte PAMs mit Hilfe radikalischer Polymerisation hergestellt und damit Freilandversuche durchgeführt, berichtete das Fraunhofer IAP weiter. Über einen Zeitraum von drei Jahren wurden alle sechs Monate Bodenproben entnommen und einem speziellen Extraktionsverfahren unterworfen. Dies gewährleiste, dass die im Erdreich fein verteilten und teilweise gebundenen Polymere vollständig erfasst werden.
Anschließend wurden die Molmassen der im Extrakt gefundenen PAMs mittels Gelpermeationschromatografie ermittelt, so das Institut zur weiteren Vorgehensweise. Die radioaktive Markierung mache diese Analysen erst möglich. So geben diese Ergebnisse Auskunft darüber, wie stark die Polymere abgebaut wurden. Die dazu notwendigen Vergleichspolymere, sogenannte Standards, haben die Fraunhofer-Forscher selber durch kontrollierte radikalische Polymerisation hergestellt. In ihrer Struktur gleichen sie den extrahierten Polymeren und ermöglichen somit verlässliche Aussagen, erklärte das Fraunhofer IAP.
„Wir haben festgestellt, dass in unserer Studie die Polyacrylamid-Copolymere innerhalb von zwei Jahren zu mehr als 20 Prozent abgebaut wurden und damit den Vorgaben der Düngemittelverordnung gerecht werden. Wie genau die PAMs abgebaut werden, war nicht Gegenstand der Untersuchung. Es steht aber fest, dass die für diese Polymere charakteristische lange Kohlenstoffkette in kleinere Stücke zerbricht. Das könnte in einem separaten Projekt genauer erforscht werden“, so Wischerhoff.
Die Ergebnisse ihrer Arbeit haben die Wissenschaftler in dem internationalen Journal „Environmental Sciences Europe“ veröffentlicht. Derzeit stehe eine abschließende Bewertung des Düngemittelbeirates des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft aus, ob die Ergebnisse als allgemeine Bewertungsgrundlage für den Einsatz mit PAMs behandelter Klärschlämme als Düngemittel herangezogen werden können.
