Development of a thermo-analytical quantification method for analysis of Microplastic Fibers from textiles

Microplastic vezels uit textiel zijn vaste plastic deeltjes kleiner dan vijf millimeter die ontstaan tijdens de productie, het gebruik en het wassen van kleding. Ze zijn een van de grootste bronnen van microplastics in Nederland, met een emissie van bijna 100 tonnen jaarlijks. Met steun van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat (IenW) is daarom eind 2019 een stakeholdernetwerk MPV (Microplastic Vezels) opgezet met stakeholders uit de textiel-, wasmachine- en wasmiddelenbranche, kennisinstituten, waterschappen, en NGO’s. Het netwerk heeft het doel om de emissie van microplastic vezels uit textiel naar het milieu te verminderen en tevoorkomen en sluit daarmee aan bij de ambities en microplastic verminderingsmaatregelen in het Europese Green Deal. Een randvoorwaarde om dit doel te bereiken is dat het effect van genomen maatregelen gemeten kan worden. Dit vereist een gestandaardiseerde, uniforme meetmethode voor het kwantitatief meten van microplastic vezels. In 2022 is TNO in opdracht van IenW / RWS en in samenwerking met Saxion en TKT bezig geweest met het ontwikkelen van een uniforme meetmethode voor het kwantificeren van microplastic vezel afgifte uit kleding tijdens wassen waarvan de resultaten in dit rapport zijn beschreven. In dit rapport is de ontwikkeling van een uniforme meetmethode voor het kwantificeren van microplastic vezel afgifte uit kleding in water beschreven. Met deze methode kunnen de twee polymeertypes die in kleding het meest gebruikt worden, polyester en nylon (polyamide), worden gemeten. Het is een thermoanalytische methode gebaseerd op Thermische Extractie en Desorptie in combinatie met Gaschromatografie en Massaspectrometrie (TED-GCMS). De meetmethode is opgezet met droge textiellapjes en testwaters als referentiemonsters en vervolgens getest op inzetbaarheid in de praktijk door het meten van monsters uit twee industriële wasserijen. Naast de meetmethode stellen we een modulaire opwerkmethode voor uit een serie opties van voorbewerkingstechnieken die kunnen worden toegepast en geoptimaliseerd per type monster. In combinatie zijn de TED-GCMS en de modulaire opwerkmethode in de hele microplastic vezels vervuilingsketen van textielproductie tot en met afvalwaterzuivering toepasbaar voor snelle identificatie en kwantificatie. TED-GCMS geeft informatie over het type polymeer en de concentratie hiervan in een monster, maar niet over de deeltjesgrootte van de microplastic vezels. Scanning elektronenmicroscopie (SEM) metingen gecombineerd met Röntgen Microanalyse (RMA) is daarom gebruikt om meer inzicht te krijgen in de grootteverdeling van de microplastic vezels en de aanwezigheid van nanodeeltjesin de testwaters. SEM-RMA leek een goede aanvulling te zijn op de TED-GCMS methode om de deeltjesgrootteverdeling van vezels in een monster te bepalen. De uniforme meetmethode, de bijbehorende modulaire monstervoorbewerkingsmethode8 en de aanvullende SEM analysen zullen verder in de praktijk moeten worden getest. Bij voorkeur gaat dit plaatsvinden langs de gehele keten. Hierdoor kan de methode voor elk type monster worden geoptimaliseerd en uiteindelijk gevalideerd. Validatie is nodig om de methode breed en door andere onderzoeksinstituten te kunnen toepassen. De ontwikkelde uniforme meetmethode kan als analysestrategie worden toegepast, al dan niet in combinatie met SEM analyses voor deeltjesgrootte informatie, om meer inzicht te krijgen over de aanwezigheid van microplasticvezels op verschillende punten in de keten. In het adviesrapport uit 2021 zijn hier, in overleg met het Stakeholdernetwerk MPV, een drietal pilots voor voorgesteld die zich focussen op (1) de effectiviteit van filters als afvangsystemen, (2) de effectiviteit van rioolwaterzuivering bij het waterbeheer, en (3) voor Textiel- (materiaal) en wasproces optimalisatie. Deze voorgestelde pilots zijn nog steeds essentieel voor de verdere implementatie en optimalisatie van de uniforme meetmethode en de benodigde volgende stap richting het meten van het effect van genomen maatregelen voor microplastic vezel vermindering. Voor het opzetten en uitvoeren van de pilots is de medewerking van (commerciële) partners uit het stakeholdernetwerk noodzakelijk.