Abstract

Die Definitionen von Mikroplastik und Nanoplastik variieren weltweit, nehmen aber oft explizit oder implizit Bezug auf eine harte oder klar definierte Grenzfläche zwischen dem Partikel und der Lösung. Dadurch unterscheiden sie sich von in Lösung befindlichen Einzelmolekülen, jedoch ist dieser Unterschied auf der Nanoebene nur schwer feststellbar. In dieser Studie werden mithilfe von Streumethoden wasserlösliche Polymere wie Polyvinylalkohol (PVA) und Polyethylenglykol und Nanokügelchen aus Polystyrol hinsichtlich ihres Verhaltens analysiert und verglichen.

Mittels dynamischer Lichtstreuung und Röntgen-Kleinwinkelstreuung wurden die Konformation und die Größe löslicher Polymere und dispergierter Nanokunststoffe gemessen. Die gewonnenen Streuprofile waren für wasserlösliche Polymere und nicht lösliches Polystyrol im Nanobereich unterschiedlich. PVA 18-88 (das in löslichen Reinigungsmittelfilmen verwendet wird) und PEG 8000 lösten sich in einzelne Moleküle mit einer Random-Coil-Konformation auf, die auch über einen längeren Zeitraum nicht aggregierten. Nanokügelchen aus Polystyrol wiesen die Eigenschaften harter Partikel auf. 

Diese Ergebnisse wurden durch Rasterkraftmikroskopie bestätigt, die die visuelle Unterscheidung der flexiblen PVA-Einzelmoleküle in Lösung von den starren Polystyrolkügelchen ermöglichte. 

Die Studie belegt die Effektivität von Streumethoden zur Unterscheidung wasserlöslicher Polymere von Mikro- und Nanokunststoffen. Mit ihrer Hilfe kann das Verhalten einzelner Moleküle in Lösung von dem von Partikeln unterschieden und eine harte Grenzfläche als Merkmal von Nanopartikeln erkannt werden. Dies bietet eine Grundlage für eine bessere, wissenschaftlich fundierte Definition von Mikro- und Nanokunststoff. Die Bedeutung hiervon liegt darin, dass Einzelmoleküle in Lösung mit anerkannten Methoden auf ihre Umweltsicherheit untersucht werden können und ihre Merkmale weitere Wege für den Abbau in der Umwelt eröffnen können. Darüber hinaus belegen die Ergebnisse, dass in Reinigungsmittelfilmen verwendeter PVA sich in einzelne Moleküle auflöst und keine Mikro- oder Nanokunststoffe bildet.