Viele unserer Kleidungsstücke bestehen aus Kunststofffasern wie Polyester, Polyamid oder Polyacryl. Werden diese Textilien in einer Waschmaschine gewaschen, werden sie durch die Bewegungen in der Waschtrommel abgerieben und winzige Partikel und Mikrofasern lösen sich ab. Die Haushaltsgeräte sind daher eine der Hauptquellen für Mikroplastik. Eine Waschmaschine produziert so jährlich bis zu 120 Gramm dieser Kunststoffteilchen pro Person und Jahr, welche kleiner als fünf Millimeter sind. Über das Abwasser und den Klärschlamm von Kläranlagen gelangen diese in die Umwelt und auch auf Felder, wo der Schlamm als Dünger dient. Die Plastikfasern landen so in der Nahrungskette und reichern sich in Tieren und Menschen an – möglicherweise mit gravierenden Folgen für deren Gesundheit, wie zahlreiche Studien nahelegen.
Wasserfilter nach Vorbild von Fischmäulern
Ein Team um Leandra Hamann von der Universität Bonn hat nun ein neuartiges Filtersystem für Waschmaschinen entwickelt, welches die Plastikteilchen vorab aus dem Abwasser entfernen soll. Ihr Ziel: Ein Filter mit besserer Leistung als bisherige Modelle, der nicht verstopft. Als Vorbild diente den Forschenden dabei eine natürliche Filtertechnologie, die es bereits seit Hunderten von Millionen Jahren gibt: das Kiemenreusensystem im Maul von Fischen. Es besteht aus einem Trichter, der zur Speiseröhre hin enger wird. Die Kiemenbögen in den Trichterwänden sind dabei mit sogenannten Rechen besetzt, auf denen wiederum kleine Zähnchen sitzen. Durch diesen Aufbau entsteht ein extrem engmaschiges Siebgewebe. Fischarten wie Hering, Makrele, Sardine oder Sardelle durchkämmen damit das Wasser und filtern winzige Planktonpartikel als Nahrung heraus. Den mit Plankton gefüllten „Trichterschlund“ leeren die Fische durch regelmäßiges Schlucken. Das partikelfreie Wasser strömt hingegen durch die durchlässigen Trichterwände und die Kiemen wieder aus dem Fischkörper heraus.
„Wir haben uns den Bau dieses Systems genauer angesehen und nach diesem Vorbild einen Filter entwickelt, der sich in Waschmaschinen einsetzen lässt“, sagt Seniorautor Alexander Blanke von der Universität Bonn. Die Forschenden konstruierten einen Trichter, in dem die Plastikfasern der Kleidung in schrägem Winkel hindurchströmen und dabei an den Trichterwänden entlang in Richtung Schlund rollen. Die Wände formten sie aus handelsüblichen Netzen mit feinen Maschen, auf deren Fäden sie jedoch zusätzlich winzige Zähne und Zinken aufklebten. In Experimenten und Computersimulationen testete das Team verschiedene Längen und Maschengrößen der Siebstruktur sowie Öffnungswinkel des Trichters bis zu 60 Grad.
Wie kommt das Mikroplastik aus der Waschmaschine?
Das beste Reinigungsergebnis erzielte ein etwa zehn Zentimeter langer Mikroplastik-Trichterfilter mit einem Einfallswinkel von elf Grad und Maschen von 78 Mikrometern Lochgröße. Schikanen im Inneren des Trichters erzeugten Wirbel im Wasser, die den Strömungswinkel der Fasern weiter abflachten. Diese Kombination erwies sich als hocheffizient: „Wir haben eine Kombination von Parametern gefunden, bei der unser Filter bis zu 99,6 Prozent des Mikroplastiks aus dem Wasser abscheidet und dennoch nicht verstopft“, berichtet Hamann. Die durch den „Fischmaul-Filter“ aus dem Abwasser herausgefischten Kunststoffteilchen sammelten sich im Filterausgang und wurden dort einige Male pro Minute abgesaugt, wie Hamann und ihre Kollegen berichten. Das stoßweise Absaugen erzeugte dabei einen Rückfluss, der die Reinigung des Trichterhalses erleichterte.
Diese raffinierte, jedoch mechanisch wenig anspruchsvolle und daher kostengünstige Technologie haben die Forschenden bereits patentierten lassen. Sie hoffen nun, dass Waschmaschinenhersteller ihr Filtersystem aufgreifen und in künftige Modelle einbauen. Dafür müsste jedoch zunächst getestet werden, wie robust der Filter in realen Waschvorgängen funktioniert und ob er durch andere Partikel verstopfen kann, „insbesondere solchen, die in Waschmaschinenabwässern vorkommen, wie Textilfasern natürlichen Ursprungs, Öle, Sand, Staub, Pollen, Haare und Waschmittel“, so das Team.
Die Hersteller könnten den „fischinspirierten Filter“ anschließend auch so weiterentwickeln, dass das Mikroplastik nach dem Absaugen zu kleinen Pellets gepresst wird, schlagen Hamann und ihre Kollegen vor. Waschmaschinenbesitzer müssten diese Plastikpellets dann nur noch alle paar Dutzend Wäschen entnehmen und im Restmüll entsorgen. So ließe sich die Verbreitung von Mikroplastik aus Textilien bequem eindämmen.
Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Fachartikel: npj emerging contaminants, doi: 10.1038/s44454-025-00020-2
