Wie viel Mikroplastik trägt die Stadt Jena in die Saale? Eine Nachwuchswissenschaftlerin und drei Schülerinnen haben nachgemessen

Drei Schülerinnen wollten wissen, wie viel Mikroplastik aus Jena in die Saale gelangt. Gemeinsam mit der Forscherin Julia Böke gingen sie der Frage mit präzisen Messmethoden nach, filterten Tausende Liter Flusswasser und analysierten die Partikel im Labor. Ihre Daten sind nicht nur für den Schulunterricht interessant.

Ein Zeitungsartikel brachte sie auf die Idee. Doktorandin Julia Böke stellte darin ihre Forschung zur Analyse von Mikroplastik vor. Für Sidonie Titjen, Lilli Sonnenkalb und Tabea Kreher, drei Schülerinnen der Integrierten Gesamtschule „Grete Unrein“, war das ein Aha-Moment. „Wir fanden es spannend, dass es in Jena eine Forscherin gibt, die sich genau mit diesem Thema befasst“, berichten sie. Die Frage, ob und wie stark die Stadt Jena selbst zur Mikroplastikverschmutzung der Saale beiträgt, machten sie zum Thema ihrer Seminarfacharbeit. Julia Böke unterstützte sie dabei, es wissenschaftlich anzugehen.

Forschung mit der Feuerwehr

Um Mikroplastik in einem Fluss zu messen, reicht eine Wasserprobe im Reagenzglas nicht aus. Mikroplastikpartikel sind winzig und in geringen Mengen vorhanden. In den Proben aus der Saale fanden die Schülerinnen zwischen 117 und 200 Mikroplastikpartikel pro Liter Wasser – das entspricht in einer vollen Badewanne der Menge eines Esslöffels feinen Sandes. Um genügend Partikel für eine präzise Analyse zu erhalten, benötigten sie eine möglichst große Wasserprobe.

Dafür brauchten sie Unterstützung. Die Freiwillige Feuerwehr Jena pumpte mit ihren Schläuchen an zwei Standorten in verschiedenen Jahreszeiten insgesamt acht Mal je 6.000 Liter Wasser ab. Mithilfe von Feuerwehrpumpen wurden große Wassermengen angesaugt und anschließend gefiltert – eine Lösung, die ein hohes Probenvolumen ermöglichte und damit die Basis für belastbare Ergebnisse bildete.

Im Labor: Plastikpartikel sichtbar machen

Zurück im Labor begann die eigentliche Detektivarbeit. Die Schülerinnen trennten die Mikroplastikpartikel von mineralischen Bestandteilen wie Sand, trockneten die Rückstände und analysierten sie anschließend.

Zum Einsatz kam eine spezielle Laserspektroskopie (LDIR) deren Funktionsweise PD Dr. ­Christoph Krafft vom Leibniz-IPHT ihnen erläuterte. Die Technik ­kombiniert Infrarot- mit Laserdetektion und erlaubt eine ­Identifizierung der Kunststoffpartikel.

Die Schülerinnen beobachteten Unterschiede zwischen den Standorten und Jahreszeiten – Hinweise, die auf Einflüsse wie Reifenabrieb oder Regenereignisse hindeuten könnten. Auch wenn die Messergebnisse nicht abschließend interpretiert werden können, waren sie für das Projekt ein spannender Ausgangspunkt. „Ich hätte nicht erwartet, dass wir tatsächlich Unterschiede zwischen den Jahreszeiten feststellen können“, sagt Tabea Kreher. „Auch dass wir überhaupt so viele Partikel nachweisen konnten, hat mich erstaunt. Das war wirklich spannend und interessant!“

Wissenschaft trifft Schule – und beide Seiten lernen dazu

Julia Böke kam als Doktorandin im Rahmen des EU-Projekts MonPLAS ans Leibniz-IPHT, um neue Methoden zur Analyse von Mikroplastik zu entwickeln. Sie untersucht, wie sich spektroskopische Verfahren kombinieren lassen, um Kunststoffpartikel in Umwelt- und Lebensmittelproben präziser zu identifizieren.

Im Labor nutzt sie Optical Photothermal Infrared Spectroscopy (O-PTIR), eine Methode, die Infrarot- und Raman-Spektroskopie in einem einzigen Messschritt vereint. Das ermöglicht eine zweidimensionale Identifikation von Kunststoffen, die über klassische Verfahren hinausgeht. Böke vergleicht verschiedene Techniken daraufhin, wie zuverlässig und automatisierbar sie sind – ein wichtiger Schritt, um Mikroplastik besser und vor allem vergleichbar nachzuweisen und zu klassifizieren.

Das Projekt war vor allem eines: ein Bildungsprozess. Für die Schülerinnen wurde Wissenschaft greifbar – vom Aufstellen einer Fragestellung bis zur strukturierten Analyse. Auch für Julia Böke war das Projekt wertvoll. „Das Wissen, das ich über Mikroplastik-Probenvorbereitung gesammelt habe, musste ich hier für ­Schülerinnen so aufbereiten, dass die Methoden für sie nachvollziehbar und umsetzbar waren“, erzählt Böke. „Dadurch habe ich selbst noch einmal gelernt, wie man komplexe Prozesse herunterbricht.“

Ein Schulprojekt mit ­Langzeitwirkung

Im Laufe des Projekts wurden an zwei Standorten über vier Jahreszeiten acht Wasserproben genommen, die die Schülerinnen gemeinsam mit Julia Böke im Labor auswerteten. Diese können künftig als Referenzmaterial genutzt werden – etwa für die Entwicklung oder Validierung neuer Messmethoden am Institut. „Das ist ein Beispiel dafür, wie aus Bildungsarbeit auch ein Mehrwert für die Forschung entstehen kann“, sagt Julia Böke.

Die drei Schülerinnen bekamen Einblicke in echte Forschungsarbeit – und lieferten gleichzeitig Daten, die auch für die Wissenschaft am Leibniz-IPHT nutzbar sind.

Julia Böke sieht darin ein Beispiel, wie sich Schule und Forschung gegenseitig bereichern können. „Es war spannend zu erleben, wie sich ihre Fragen im Laufe des Projekts verändert haben – von ,Wie nehmen wir Proben?‘ hin zu ,Was bedeuten unsere Ergebnisse?‘. Diese Art von Forschung zeigt, wie komplex Umweltfragen sind – und wie wichtig es ist, sie systematisch anzugehen.“