Removal of microplastics from waters through agglomeration-fixation using organosilanes—effects of polymer types, water composition and temperature

Due to the fact, that microplastics are a global environmental problem, new ways for their removal from water, soil and air need to be developed. New materials in combination with easy to implement technologies for microplastic removal come into the focus of scientific studies and engineering, especially for application in water resources. In our comparative case study, the effects of water composition and temperature on the agglomeration-fixation reaction of microplastics using organosilanes were examined. We compared biologically treated municipal wastewater, seawater and demineralized water at temperatures ranging from 7.5–40 °C. Temperature variations and tested water compositions showed no negative effect on microplastic removal. The residues of the organosilanes remaining in the water after the fixation process were monitored using ICP-OES and DOC measurements. Only one of the organosilanes tested showed no dissolved residues in the waters. Microplastic encompasses a multitude of different types of polymers with different properties and surface chemistries. Therefore, we compared the efficiency of the process for polyethylene, polypropylene, polyamide, polyester, and polyvinylchloride as examples of common polymer types with different chemical compositions. A strong effect of the polarity of microplastics and organosilanes on removal efficiency was observed. The organic groups of organosilanes can be chemically adapted to different polymer types

Technological Approaches for the Reduction of Microplastic Pollution in Seawater Desalination Plants and for Sea Salt Extraction

An increasingly serious and widespread problem is the introduction of plastics into the water cycle. The poor degradability leads to the plastic waste remaining in water for a long time and over time it fragments into smaller and smaller plastic particles. Both the visible plastic parts and in particular their decomposition products and functionalized plastic particles are an enormous burden. Seawater desalination and sea salt extraction are highly dependent on the quality of the seawater in terms of process utilization and cost structures, i.e., on the level of pollution. Especially microparticles represent a significant potential for blocking the microfiltration membranes (pore size > 100 nm) in the pretreatment and the very costly reverse osmosis (RO) membranes (pore size > 5 nm). An innovative approach for the removal of microplastics from industrially used seawater combines a chemically induced agglomeration and a new technological implementation step. The particular challenge in removing the synthetic impurities is not only their small size but also their inert properties against most of the physical and chemical additives for flocculation. With an easy implementation to existing systems, an economic aspect and a strong impact on the maritime ecological balance will be expected

Wohnen in der Innenstadt

Der Artikel spezifiziert für die Stadt Leipzig Befunde der kleinräumigen Stadtbeobachtung anhand untergemeindlicher Daten. Eine Fokussierung auf die "Innere Stadt" im Hinblick auf die soziale Zusammensetzung ihrer Bevölkerung bestätigt auch für Leipzig die für andere Großstädte typische Mischung. Jede und jeder Vierte ist zwischen 18 und 29 Jahre alt, in 56 von 100 Haushalten wirtschaftet nur eine Person, mehr als 7 % haben keine deutsche Staatsbürgerschaft (hoher Anteil Studierender) und jede und jeder Fünfte benötigt Unterstützungsleistungen in Form von Hilfe zum Lebensunterhalt oder Grundsicherung. Angehörige dieser Gruppen suchen zum Teil sicher auch das urbane, abwechslungsreiche, kulturell anregende Leben mitten in einer Großstadt. Vor allem aber sind sie auf vergleichsweise niedrige Lebenshaltungskosten angewiesen

"Hin und her" oder "hin und weg" - zur Ausdifferenzierung großstädtischer Wohnsuburbanisierung

Das Kooperationsprojekt der "Innerstädtischen Raumbeobachtung" erlaubt, für 37 deutsche Großstädte Umlandwanderungsdaten nicht nur für die Gesamtstadt, sondern auch für die Stadtteile/statistischen Bezirke der Städte auszuwerten. Die Ergebnisse können zudem mit den Umzugsgründen verglichen werden, die großstädtische Bevölkerung bei der jährlichen BBR-Umfrage angibt. Auf dieser Grundlage sind aus Einzelfallstudien gewonnene Thesen prüfbar, die gleichzeitig ablaufende Sub- und Reurbanisierungsprozesse, eine Abschwächung der Randwanderung und eine starke Ausdifferenzierung der Umlandwanderungsprozesse behaupten. Im Beitrag werden die Umlandwanderungsdaten der Stadtteile mittels einer Varianzanalyse zunächst auf Unterschiede aufgrund der regionalen Einbettung der Städte, der Stadtgröße und der innerstädtischen Lage der Stadtteile untersucht. Dabei zeigt sich, dass das Suburbanisierungsgeschehen vor allem von der regionalen Einbettung der Städte mit ihren unterschiedlichen historisch-ökonomischen Gegebenheiten abhängt. In einem weiteren Schritt wird das Umlandwanderungsvolumen für verschiedene Altersgruppen untersucht. Die Ergebnisse stützen hinsichtlich der Reurbanisierungswanderungen bisherige Mobilitätsstudien, die belegen, dass sich Städte vor allem durch den Zuzug junger Erwachsener zwischen 18 und 30 Jahren erneuern. Die im Rahmen der Umfrage formulierten Begründungen für Umzüge und Wanderungen plausibilisieren das faktische Verhalten

Residentielle Segregation von Migrantinnen und Migranten in deutschen Großstädten

In den Agglomerationsräumen der Bundesrepublik leben in der Regel überdurchschnittlich viele Migrantinnen und Migranten: Richtet sich im Zusammenhang mit Stadtentwicklung der Fokus auf diese, kann die Innerstädtische Raumbeobachtung (IRB) des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) einiges zum Ausmaß und zur Veränderung von migrantischer Segregationen beitragen. Vor allem kann nicht nur die Verteilung von Ausländern, sondern auch die von Doppelstaatern dargestellt und nach innerstädtischen Lagen differenziert betrachtet werden

Was können Melderegister deutscher Großstädte zur Analyse residenzieller Multilokalität beitragen?

Bislang stehen in der Raumbeobachtung nur wenige Quellen zur Verfügung, die Rückschlüsse auf Umfang und räumliche Verteilung multilokalen Wohnens zulassen. Für etwa 40 deutsche Großstädte bietet die Innerstädtische Raumbeobachtung (IRB) des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung die Möglichkeit, auf Basis der Kommunalstatistiken die kleinräumige Verteilung der Bevölkerung am Ort der Hauptwohnung und die der wohnberechtigten Bevölkerung auf die Stadtteile zu untersuchen. Die Differenz der Bevölkerungszahlen gibt die Anzahl angemeldeter Nebenwohnungen an und kann als ein Indikator für in Großstädten multilokal Lebende dienen. Der Beitrag stellt die innerstädtische Verteilung der gemeldeten Nebenwohnsitzer sowie deren Altersstruktur und Umzugshäufigkeit vor. Diskutiert wird, mit Bezug zur mancherorts eingeführten Zweitwohnsitzsteuer, die Aussagekraft der verwendeten Melderegisterdaten

Earthquake-induced deformation structures in lake deposits: A Late Pleistocene to Holocene paleoseismic record for Central Switzerland

Zusammenfassung.: In den bis zu 15,000 Jahre alten Sedimenten von vier Seen in der Zentralschweiz wurden Spuren von drei starken historischen und mindestens sieben prähistorischen Erdbeben gefunden. Der Schweizer Erdbebenkatalog der letzten 1000 Jahre verzeichnet in der Zentralschweiz drei grössere Erdbeben mit Magnituden zwischen Mw=5.7 und Mw = 6.2 (1964 AD Alpnach, 1774 AD Altdorf, 1601 AD Unterwalden) sowie ein katastrophales Mw = 6.9 Ereignis in Basel im Jahre 1356 AD. Zur Bestimmung der Wiederkehrraten dieser starken Erdbeben wurden mit Hilfe von hochauflösender Seismik und Sedimentkernanalysen paläoseismische Untersuchungen in vier verschiedenen Seen in der Zentralschweiz durchgeführt (Lungerer See, Baldegger See, Seelisberg Seeli und Vierwaldstätter See). In Abhängigkeit von der Geometrie des Seebeckens, des Sedimenttyps und der lokalen Bodenerschütterung treten während eines Erdbebens grosse subaquatische Rutschungen oder kleine in-situ Deformationsstrukturen auf. Die Spuren der historischen Erdbeben zeigen, dass Seesedimente nur ab einer Magnitude von Mw>5.7 und bei einer lokalen Bodenerschütterung der Intensität ≥ VII deformiert werden. Mindestens sechs prähistorische Erdbeben in der Zentralschweiz (Epizentrum und Magnitude ähnlich wie beim Mw=6.2 Unterwalden Erdbeben), sowie ein starkes prähistorisches Erdbeben in der Baselregion (Magnitude ähnlich wie beim Mw = 6.9 Basel Erdbeben) konnten anhand der Art und regionalen Verteilung der Deformationsstrukturen bestimmt werden. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf ein weiteres Ereignis in der Nähe von Basel und vier weitere Ereignisse in der Zentralschweiz. Im Vergleich zum Mittleren Holozän scheint die Erdbebenhäufigkeit in der Zentralschweiz erhöht während des Spätpleistozäns/Frühholozäns und während der letzten 4000 Jahre. Dies kann einerseits auf isostatische Ausgleichsbewegungen nach dem Abschmelzen des Eises vor 15,000 Jahren, sowie auf eine periodische Aktivierung einer alpinen seismogenen Zone in jüngerer Zeit zurückgeführt werde

The KATRIN Experiment

The KArlsruhe TRitium Neutrino mass experiment, KATRIN, aims to search for the mass of the electron neutrino with a sensitivity of 0.2 eV/c^2 (90% C.L.) and a detection limit of 0.35 eV/c^2 (5 sigma). Both a positive or a negative result will have far reaching implications for cosmology and the standard model of particle physics and will give new input for astroparticle physics and cosmology. The major components of KATRIN are being set up at the Karlsruhe Institut of Technology in Karlsruhe, Germany, and test measurements of the individual components have started. Data taking with tritium is scheduled to start in 2012.Comment: 3 pages, 1 figure, proceedings of the TAUP 2009 International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics, to be published in Journal of Physics, Conference Serie

Extracellular riboflavin induces anaerobic biofilm formation in Shewanella oneidensis

Background Some microorganisms can respire with extracellular electron acceptors using an extended electron transport chain to the cell surface. This process can be applied in bioelectrochemical systems in which the organisms produce an electrical current by respiring with an anode as electron acceptor. These organisms apply flavin molecules as cofactors to facilitate one-electron transfer catalyzed by the terminal reductases and in some cases as endogenous electron shuttles. Results In the model organism Shewanella oneidensis, riboflavin production and excretion trigger a specific biofilm formation response that is initiated at a specific threshold concentration, similar to canonical quorum-sensing molecules. Riboflavin-mediated messaging is based on the overexpression of the gene encoding the putrescine decarboxylase speC which leads to posttranscriptional overproduction of proteins involved in biofilm formation. Using a model of growth-dependent riboflavin production under batch and biofilm growth conditions, the number of cells necessary to produce the threshold concentration per time was deduced. Furthermore, our results indicate that specific retention of riboflavin in the biofilm matrix leads to localized concentrations, which by far exceed the necessary threshold value. Conclusion This study describes a new quorum-sensing mechanism in S. oneidensis. Biofilm formation of S. oneidensis is induced by low concentrations of riboflavin resulting in an upregulation of the ornithine-decarboxylase speC. The results can be applied for the development of strains catalyzing increased current densities in bioelectrochemical systems