Deutschlandweit einzigartiges Pilotprojekt zum Abbau von Mikroplastik
Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf entwickelte in Kooperation mit der Bayreuther Firma ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH einen neuen Biorieselbettreaktor, der Mikroplastik mithilfe von Pilzen und Bakterien ohne schädliche Rückstände abbauen kann. Der anschließende erfolgreiche Pilotbetrieb in der Kläranlage der Gemeinde Petershausen ist gleichzeitig eine gelungene Demonstration einer synergiereichen Kooperation zwischen Forschung und Praxis, die in diesem Fall nachhaltige Lösungen für sauberes Wasser geschaffen hat.
Pilotbetrieb in der Kläranlage Petershausen
Auf dem Betriebsgelände der Kläranlage in Petershausen im bayerischen Landkreis Dachau steht ein silbern glänzender Metallbehälter auf Stelzen. Wasser rieselt darin über bewachsene Lavasteine, gut zu erkennen über einige Sichtfenster. Was inmitten der gesamten Abwassertechnik unscheinbar wirken mag, ist tatsächlich ein wegweisendes Pilotprojekt.
Der Edelstahlbehälter ist ein sogenannter Biorieselbettreaktor, in dem Mikroorganismen in einem Biofilm auf Lavasteinen leben. Ihre Aufgabe ist es, noch vorhandene Rückstände an feinstem Mikroplastik, das sich im gereinigten Abwasser von Kläranlagen befindet, in einem neuartigen Prozess vollständig abzubauen. Das Verfahren, das im Forschungsprojekt „Plastic Worms“ der Hochschule Weihenstephan–Triesdorf (HSWT) entwickelt wurde, wurde in Zusammenarbeit mit der Bayreuther Firma ZWT Wasser- Abwassertechnik an der Kläranlage Petershausen erstmals einem Praxistest unterzogen. „Das ist der erste derartige Reaktor an einer Kläranlage in ganz Deutschland, das ist Pionierarbeit“, so HSWT-Projektleiterin Prof. Dr. Sabine Grüner bei der Präsentation der Anlage.
Petershausen wurde als Standort ausgewählt, weil die Verantwortlichen der kommunalen Kläranlage für ihre technische Aufgeschlossenheit bekannt sind. Den offiziellen Start an der Kläranlage begleiteten mit Bürgermeister Marcel Fath auch einige Gemeinderäte. Ihnen konnte Frau Professorin Grüner die gute Nachricht überbringen, die bei einem Transfer von Forschungsprojekten in die Praxis nicht selbstverständlich ist: „Technisch läuft es bereits perfekt, das gelingt nicht immer.“ Ein Jahr zuvor hatten die Forschenden der HSWT und Projektleiter Markus Mostegel von der Firma ZWT das Projekt im Gemeinderat vorgestellt. Und was sich damals in der Theorie auch für Laien spannend anhörte, funktioniert nun erfolgreich in der Praxis. In dem Reaktor mit einem Fassungsvermögen von fünf Kubikmetern wurde auf Lavagestein aus der Eifel ein „Konsortium“ aus Pilzen und Bakterien angesiedelt, eine Gemeinschaft von Mikrolebewesen, die auch in der Natur Plastik abbauen. Unterstützt wird das mikrobielle Konsortium von Fadenwürmern, sogenannten Nematoden. Vier unterschiedliche Arten an Mikroorganismen arbeiten im Reaktor, „im Team sind sie stärker“, erklärt Dr. Julian Eckert, der das Projekt mitbetreute und inzwischen erfolgreich promoviert hat.
Das Ziel ist klar: Die 343 Mikroplastik-Partikel, die in Petershausen durchschnittlich pro Kubikmeter gereinigtem Abwasser gefunden wurden, sollen vollständig verstoffwechselt werden, da ist die Inhaberin der Forschungsprofessur „Sustainable Bioengineering“ zuversichtlich. Ob die Mikroplastikbelastung in Petershausen typisch für bayerische oder deutsche Gemeinden ist, vielleicht sogar niedrig, kann noch nicht endgültig beurteilt werden: „Da gibt es noch zu wenige Vergleichs- oder Grenzwerte, da ist noch viel Entwicklung in der Analysentechnik und in der Forschung notwendig“, erklärt Dr. Julian Eckert. Entscheidend sei, so das Forschungsteam, dass bei dem getesteten biologischen Verfahren keine kritischen Abbauprodukte entstehen, sondern nur harmlose Stoffe wie Kohlendioxid, Wasser und Biomasse.
Die Kapazität des Versuchsreaktors reicht, um etwa die Hälfte des gereinigten Abwassers auf der Petershausener Kläranlage dem „Plastic Worms-Verfahren“ zu unterziehen. Ein Erfolg, der in der Kooperation mit den Spezialisten des Unternehmens ZWT und der Gemeinde Petershausen möglich wurde, wie Professorin Grüner betont. „Forschung an unserer Hochschule erfolgt immer anwendungsbezogen in Kooperation mit Industrie und mittelständischen Betrieben, wird sehr zügig der Prüfung Alltagstauglichkeit und der Praxisfähigkeit unterzogen, die reale technische Umsetzung spielt bei uns täglich eine große Rolle.“
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungsprojekt „Plastic Worms“ endete im September 2025, im Januar 2026 startete aber bereits ein Folgeprojekt „BioTraceS“. Hier wird untersucht, ob sich auf ähnliche Weise auch weitere kritische Stoffe aus gereinigtem Abwasser herausfiltern lassen, Spurenstoffe wie Medikamentenrückstände. Langfristig soll an jeder Kläranlage eine sogenannte vierte Reinigungsstufe arbeiten, um Rückstände wie Mikroplastik herauszufiltern. In Petershausen bleibt der Versuchsreaktor auch nach dem Ende des Projekts “Plastic Worms” in Betrieb, so dass langfristig Erfahrung und wertvolle Daten im Mikroplastikabbau für den Transfer auf andere kommunale Kläranlagen gesammelt werden können.
Einblicke in den Mikrokosmos der Biorieselbettreaktors
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Nematoden (Fadenwürmer) unter dem Digitalmikroskop © Julian Eckert -
Lavastein mit Biofilm im feuchten Zustand unter dem Digitalmikroskop © Julian Eckert -
Lavastein mit Biofilm und Mikroplastik im getrockneten Zustand unter dem Digitalmikroskop © Julian Eckert -
Mikroorganismen unter dem Mikroskop © Julian Eckert -
PVC-Partikel (< 250 µm) als Modellsubstanz für Mikroplastik unter dem Digitalmikroskop © Julian Eckert
Da Mikroplastik auch im Abwasser vorliegt und nach dem aktuellen Stand der Technik in Kläranlagen derzeit noch nicht vollständig entfernt werden konnte, waren neue Lösungsansätze gefragt. Prof. Dr. Sabine Grüner, Inhaberin der HTA-Forschungsprofessur „Sustainable Bioengineering“, ist es zusammen mit ihrem Team gelungen, in dem Forschungsprojekt Plastic Worms Mikroplastik durch den Einsatz von Würmern und Mikroorganismen in einem biologischen Verfahren abzubauen.
Würmer und Mikroorganismen – ein starkes Team gegen Mikroplastik
Die poröse Oberfläche in einem Biorieselbettreaktor mit natürlichen Lavasteinen aus der Vulkaneifel bietet einen optimalen Lebensraum für Würmer und Mikroorganismen. Bakterien und Pilze bilden einen Biofilm als Grundlage für den Abbau des Mikroplastiks. Zusätzlich werden Würmer wie Egel oder Fadenwürmer eingesetzt, die in Symbiose mit den Mikroorganismen leben. Die Würmer übernehmen die Vorzerkleinerung der Kunststoffpartikel, während die Mikroorganismen den Kunststoff in seine molekularen Bestandteile zerlegen. Das Ergebnis: schadstofffreie Biomasse und mikroplastikfreies Wasser für Mensch und Umwelt.
Das Ziel ist klar: Die 343 Mikroplastik-Partikel, die in Petershausen pro Kubikmeter gereinigtem Abwasser gefunden wurden, sollen vollständig verstoffwechselt werden, und zwar „bis auf Null“!
Im Labormaßstab konnte gezeigt werden, dass der biologische Abbau von Mikroplastik funktioniert. Der Kooperationspartner ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH aus Bayreuth konstruierte eine Pilotanlage im industriellen Maßstab von fünf Kubikmetern. Die innovative Technologie basiert ausschließlich auf natürlichen Materialien, Prozessen und Lebewesen und hat damit das Potenzial, sich als nachhaltiges Standardverfahren in Kläranlagen zu etablieren und langfristig Mensch und Umwelt durch mikroplastikfreies Wasser zu schützen. Der Pilotbetrieb erfolgte in der Kläranlage Petershausen (siehe oben). Das Projekt wurde vom damaligen Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und anschließend durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert.
Um die Bürgerinnen und Bürger über das Forschungsprojekt und die Pilotanlage zu informieren und miteinzubeziehen, wurde eine Informationstafel vor Ort in Petershausen aufgestellt. In Kooperation mit der youknow GmbH aus München ist zudem ein aussagekräftiges Erklärvideo zum Projekt PlasticWorms entstanden.
