Auszeichnung für neue Analysemethode zum quantitativen Nachweis von Nanoplastikpartikeln

Der Chemiker Dr. Dusan Materic wird dieses Jahr mit dem mit 10.000 Euro dotierten UFZ-Forschungspreis ausgezeichnet. Der UFZ-Forscher hat eine Analysemethode entwickelt, mit der sich Nanoplastikpartikel in Umwelt- und biologischen Proben nachweisen lassen.

Die Jury würdigte auch die Vielzahl seiner interdisziplinären und internationalen Kooperationen, die das Erfassen der Nanoplastikbelastung auch in entlegenen Regionen der Erde möglich gemacht hat.

Das Forschungsinteresse von Dusan Materic gilt Nanoplastik, also jenen weniger als 1 Mikrometer großen Plastikteilchen, die aufgrund ihres geringen Gewichts weltweit verteilt sind. Während die Auswirkungen von Makro- und Mikroplastik zur Umweltverschmutzung bereits als recht gut erforscht gelten, weiß man über die noch kleineren Nanoplastikpartikel und deren Folgen für Umwelt, Biodiversität, Menschen und Klima deutlich weniger.

Deshalb ist es wichtig, quantitativ zu erfassen, wie hoch die Belastung von Nanoplastik in der realen Umwelt und im Menschen ist, was deren globale Ausbreitungswege sind und wo die Herkunftsquellen dafür liegen könnten. Dusan Materic entwickelte dafür eine Analysemethode, bei der er ein hochauflösendes Protonentransfer-Reaktions-Massenspektrometer (PTR-MS) mit thermischer Desorption (TD) koppelt. Das heißt, die winzigen Plastikpartikel in den Proben werden zuerst verbrannt und die dabei freigesetzten Gase anschließend im Massenspektrometer analysiert. Da jedes Polymer einen eigenen chemischen Fingerabdruck erzeugt, lassen sich so Identität und Konzentration von Kunststoffen - selbst in den winzigsten Größen - sehr gut ermitteln.

Die Idee dazu entstand während seiner Promotion im Rahmen eines von der EU finanzierten Marie Sklodowska-Curie Initial Training Networks. In seiner Postdoc-Zeit an der Utrecht University gelang es ihm, in Kooperation mit Partnern aus der Industrie und anderen Forschungsdisziplinen wie der Physik und den Materialwissenschaften die Wirksamkeit dieser Methode nachzuweisen. So konnte er erstmals das quantitative Vorkommen von Nanoplastik in Eiskernen, die zum Beispiel von Grönland und aus den Alpen stammten, belegen.

Am UFZ, wo er seit dem Jahr 2022 forscht, hat Dusan Materic die Analyse auf das nächste Level gehoben: Er verfeinerte die Methode und baute sie mithilfe strenger Qualitätskontrollverfahren und Modelle aus der Klimaforschung aus, um etwa Aussagen zur aerodynamischen Ausbreitung von Nanoplastik zu treffen.

Angewandt hat Dusan Materic die neue Methode in Forschungsprojekten mit internationalen Partnern in entlegenen Regionen rund um in den Globus, sei es in mehr als 4.500 Meter Tiefe des Nordatlantiks, auf mehr als 3.000 Metern Höhe in alpinen Gletschern oder am Nord- und Südpol. Dabei fand er beispielsweise heraus, dass die winzigen Plastikpartikel in allen Tiefenzonen zwischen der gemäßigten und subtropischen Zone des Nordatlantiks zu finden sind und die Menge an Nanoplastik massenmäßig vergleichbar ist mit dem, was bisher an Mikroplastik gefunden wurde.

Nachweisen konnte er die unterschiedlichsten Größen von Nano- und Mikroplastik auch in Muscheln in der Adria, die dort für den menschlichen Verzehr gezüchtet werden. Derzeit dehnt er den Einsatz seiner Analysemethode auch auf den Menschen aus und geht der Frage nach, wie sich Nanoplastik in verschiedenen Körperteilen und Organen, etwa den Mandeln, der Bauchspeicheldrüse, dem Gehirn oder auch dem Fettgewebe, nachweisen lassen.

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)