Mikroplastik und Nanoplastik: Eine unsichtbare Gefahr?

Ein Liter Mineralwasser aus der Plastikflasche enthält bis zu 370.000 winzige Kunststoffpartikel – davon sind 90 Prozent so klein, dass sie erst mit neuester Lasertechnik sichtbar werden. Diese Zahlen aus einer Studie der Columbia University von 2024 [1] zeigen eine Belastung, die hundertmal höher liegt als frühere Messungen. Der Grund: Erstmals konnten Forscher auch Nanoplastik nachweisen – Partikel, die tausendmal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares.

Der wichtige Unterschied: Mikroplastik versus Nanoplastik

Die Größe macht den Unterschied – und zwar einen gewaltigen. Mikroplastik bezeichnet Kunststoffpartikel zwischen einem Mikrometer und fünf Millimetern Größe. Diese Teilchen sind teilweise noch mit bloßem Auge sichtbar. Nanoplastik hingegen ist kleiner als ein Mikrometer (1000 Nanometer) und liegt meist im Bereich von 1 bis 100 Nanometern. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 70.000 Nanometern.

Warum diese Unterscheidung so wichtig ist? Mikroplastik bleibt größtenteils im Verdauungstrakt und wird wieder ausgeschieden. Partikel über 150 Mikrometer können die Darmwand nicht durchdringen [2]. Nanoplastik dagegen verhält sich völlig anders: Die winzigen Partikel können Zellmembranen durchqueren, in den Blutkreislauf gelangen und sich in Organen wie Leber, Gehirn oder Plazenta anreichern [3].

Entstehung und Eigenschaften

Primäres Mikroplastik wird gezielt in dieser Größe hergestellt – etwa Kügelchen in Kosmetika oder Granulate für Kunstrasenplätze. Sekundäres Mikroplastik entsteht durch den Zerfall größerer Plastikteile in der Umwelt. Primäres Nanoplastik gibt es praktisch nicht, es entsteht fast ausschließlich sekundär durch weitere Zerkleinerung von Mikroplastik. UV-Strahlung, mechanische Belastung und chemische Prozesse zerkleinern die Partikel immer weiter.

Die unterschiedlichen Größenklassen verhalten sich in der Umwelt verschieden. Mikroplastik folgt noch weitgehend physikalischen Gesetzen – leichte Partikel schwimmen, schwere sinken. Nanoplastik hingegen verhält sich eher wie gelöste Moleküle. Die Teilchen können durch Brownsche Bewegung in Schwebe bleiben und werden von Strömungen über weite Strecken transportiert.

Die Hauptquellen in Deutschland

In Deutschland gelangen jährlich etwa 330.000 Tonnen Mikroplastik in die Umwelt – das entspricht vier Kilogramm pro Person [4]. Für Nanoplastik gibt es noch keine verlässlichen Schätzungen, da die Messtechnik erst entwickelt wird. Experten gehen jedoch davon aus, dass jedes Mikroplastik-Partikel im Laufe der Zeit zu Tausenden Nanoplastik-Partikeln zerfällt.

Der Reifenabrieb produziert nicht nur die größte Menge an Mikroplastik, sondern auch besonders viel Nanoplastik. Die hohe mechanische Belastung beim Bremsen und Beschleunigen zerreibt die Gummipartikel bis in den Nanobereich [5]. Besonders kritisch: Diese ultrafeinen Partikel werden als Feinstaub eingeatmet und gelangen direkt in die Lunge.

Textilien als Nanoplastik-Quelle

Synthetische Textilien setzen beim Waschen nicht nur Mikrofasern frei, sondern auch erhebliche Mengen Nanoplastik. Eine Studie von 2023 [6] zeigte, dass pro Waschgang bis zu 700.000 Mikrofasern und Millionen von Nanopartikeln freigesetzt werden. Die Nanofasern sind so klein, dass sie durch alle gängigen Waschmaschinenfilter gelangen.

Besonders problematisch sind neue Textilien. In den ersten zehn Wäschen geben sie die meisten Partikel ab. Fleece-Stoffe sind aufgrund ihrer aufgerauten Oberfläche besonders kritisch. Die freigesetzten Nanopartikel sind zu klein für Kläranlagen – sie gelangen ungefiltert in Gewässer.

Verbreitung in der Umwelt

Mikroplastik wurde mittlerweile überall nachgewiesen – von der Tiefsee bis zum Mount Everest. Nanoplastik ist aufgrund der schwierigen Nachweisbarkeit weniger gut dokumentiert, dürfte aber noch weiter verbreitet sein. Die winzigen Partikel können sich wie Gase in der Atmosphäre verteilen und werden mit dem Wind über Kontinente transportiert [7].

In der Arktis fanden Forscher 12.000 Mikroplastik-Partikel pro Liter Schnee. Die Nanoplastik-Konzentration konnte nicht gemessen werden, dürfte aber um ein Vielfaches höher liegen. Modellrechnungen gehen von einem Verhältnis von 1:1000 zwischen Mikro- und Nanoplastik aus [8].

Unterschiedliches Verhalten in Gewässern

Mikroplastik verhält sich in Gewässern je nach Dichte und Form unterschiedlich. Polyethylen schwimmt, PVC sinkt, andere Kunststoffe schweben in der Wassersäule. Nanoplastik folgt anderen Gesetzmäßigkeiten: Die Partikel sind so klein, dass sie von der Brownschen Molekularbewegung beeinflusst werden. Sie verteilen sich gleichmäßig im Wasser und können nicht durch Sedimentation entfernt werden.

Diese Eigenschaften machen Nanoplastik für Wasserorganismen besonders gefährlich. Während Fische Mikroplastik oft wieder ausscheiden, durchdringt Nanoplastik die Darmwand und reichert sich in Organen an. Bei Muscheln fanden Forscher Nanoplastik im essbaren Gewebe, während Mikroplastik hauptsächlich im Verdauungstrakt verblieb [9].

Nachweise im menschlichen Körper

Die Unterscheidung zwischen Mikro- und Nanoplastik ist für die Gesundheitsbewertung entscheidend. Während Mikroplastik größer als 150 Mikrometer den Körper größtenteils unverändert passiert, kann kleineres Mikroplastik (1-150 μm) teilweise die Darmbarriere überwinden. Nanoplastik hingegen wird fast vollständig absorbiert und kann sich im ganzen Körper verteilen [10].

Eine Studie aus 2024 [11] fand in menschlichen Gehirnen durchschnittlich 4.800 Mikrogramm Plastik pro Gramm Gewebe. Die Analyse zeigte, dass es sich überwiegend um Nanoplastik handelte – Partikel kleiner als 100 Nanometer machten den Großteil aus. Im Vergleich dazu war die Mikroplastik-Konzentration in Leber und Nieren deutlich geringer.

Aufnahmewege und Barrieren

Die Aufnahme von Mikroplastik erfolgt hauptsächlich über den Verdauungstrakt. Partikel über 150 Mikrometer werden zu 99 Prozent wieder ausgeschieden. Kleineres Mikroplastik (10-150 μm) kann zu etwa einem Prozent die Darmwand passieren. Bei Partikeln unter 10 Mikrometer steigt die Absorptionsrate auf bis zu 10 Prozent [12].

Nanoplastik folgt völlig anderen Aufnahmemechanismen. Partikel unter 100 Nanometer können direkt durch Zellmembranen diffundieren. Sie nutzen zelluläre Transportwege und können sogar die Blut-Hirn-Schranke überwinden. In Tierversuchen erreichten injizierte Nanopartikel innerhalb von zwei Stunden das Gehirn [13].

Über die Atmung nehmen wir täglich etwa 68.000 Partikel auf. Während Mikroplastik größer als 10 Mikrometer in den oberen Atemwegen hängenbleibt, dringen kleinere Partikel und besonders Nanoplastik tief in die Lungenbläschen ein. Von dort gelangen sie direkt ins Blut – ohne die Filterfunktion von Leber oder Nieren.

Mikroplastik und Nanoplastik in Lebensmitteln und Trinkwasser

Die Belastung von Trinkwasser zeigt überraschende Muster, die gängige Annahmen widerlegen. Eine umfassende Studie aus 2023 [14] untersuchte verschiedene Verpackungsarten und fand dabei unerwartete Ergebnisse: Mehrweg-Glasflaschen wiesen oft höhere Mikroplastik-Konzentrationen auf als Einweg-Plastikflaschen.

Die Ursache liegt im Reinigungsprozess. Mehrwegflaschen durchlaufen intensive Wasch- und Spülvorgänge mit Bürsten, die selbst Plastikborsten haben. Diese hinterlassen Abriebpartikel. Zudem nutzen viele Abfüllanlagen Plastikdichtungen und -schläuche, die bei jedem Befüllvorgang Partikel abgeben. Nach durchschnittlich 25 Umläufen enthielt eine Mehrweg-Glasflasche bis zu 50.000 Mikroplastik-Partikel pro Liter – mehr als viele Einweg-PET-Flaschen [15].

Besonders kritisch sind Mehrweg-PET-Flaschen. Mit jedem Nutzungszyklus entstehen mehr Mikrorisse und Oberflächenschäden. Diese setzen kontinuierlich Nanoplastik frei. Nach 15 Umläufen kann eine Mehrweg-PET-Flasche bis zu 400.000 Nanopartikel pro Liter enthalten – viermal mehr als eine neue Einweg-Flasche [16].

Der Einfluss von Temperatur und Lagerung

Hitze beschleunigt die Freisetzung von Mikro- und besonders Nanoplastik dramatisch. Wird eine PET-Flasche in der Sonne gelagert oder im Auto vergessen, verzehnfacht sich die Partikelabgabe. Bei 60 Grad Celsius – eine Temperatur, die im Sommer im Auto erreicht wird – steigt die Nanoplastik-Konzentration innerhalb einer Stunde um das 20-fache [17].

Auch die Lagerungsdauer spielt eine Rolle. Mikroplastik löst sich kontinuierlich von der Flascheninnenwand. Nach sechs Monaten Lagerung enthält Wasser aus PET-Flaschen durchschnittlich doppelt so viele Partikel wie frisch abgefülltes. Bei kohlensäurehaltigen Getränken ist der Effekt noch stärker – die Säure greift das Plastik an und beschleunigt die Zersetzung zu Nanoplastik.

Kontamination von Nahrungsmitteln

In Lebensmitteln überwiegt meist Mikroplastik gegenüber Nanoplastik, da die größeren Partikel eher mechanisch übertragen werden. Meeresfrüchte sind besonders belastet: Muscheln enthalten 0 bis 10,5 Mikroplastik-Partikel pro Gramm, während der Nanoplastik-Gehalt meist unter der Nachweisgrenze liegt [18].

Überraschend hohe Werte finden sich in Obst und Gemüse. Äpfel können bis zu 195.000 Partikel pro Gramm enthalten – überwiegend Nanoplastik. Die winzigen Partikel werden über die Wurzeln aufgenommen und in der Frucht angereichert. Wurzelgemüse wie Karotten (bis zu 101.000 Partikel/g) und Radieschen sind besonders betroffen [19].

• Speisesalz: 7-680 Mikroplastik-Partikel/kg, Nanoplastik nicht messbar
• Honig: 40-660 Mikroplastik-Partikel/kg, ~10% Nanoplastik
• Bier: 14-156 Mikrofasern/L, Nanoplastik-Gehalt unbekannt
• Milch: 0-6 Mikroplastik-Partikel/L (hauptsächlich von Verpackung)
• Tee aus Teebeuteln: bis zu 11,6 Milliarden Mikroplastik und 3,1 Milliarden Nanoplastik-Partikel pro Tasse

Gesundheitliche Auswirkungen: Größe macht den Unterschied

Die biologischen Effekte von Mikro- und Nanoplastik unterscheiden sich fundamental. Mikroplastik wirkt hauptsächlich mechanisch – es kann den Darm verstopfen, die Nahrungsaufnahme behindern oder Entzündungen durch Reibung verursachen. Die Partikel sind zu groß, um in Zellen einzudringen, können aber an der Oberfläche Schadstoffe transportieren [20].

Nanoplastik hingegen kann direkt mit Zellbestandteilen interagieren. Partikel unter 100 Nanometer durchdringen Zellmembranen und können sogar in den Zellkern gelangen. Dort können sie die DNA schädigen, die Zellteilung stören oder den programmierten Zelltod auslösen. In Fischembryos führten 50-Nanometer-Partikel zu schweren Entwicklungsstörungen [21].

Auswirkungen auf das Gehirn

Während Mikroplastik die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden kann, gelangt Nanoplastik problemlos ins Gehirn. Eine Studie an Mäusen [22] zeigte, dass 50-Nanometer-Polystyrol-Partikel innerhalb von zwei Stunden nach oraler Aufnahme im Gehirn nachweisbar waren. Die Partikel sammelten sich in Immunzellen und verstopften kleine Blutgefäße.

Die Folgen waren messbar: Die Mäuse zeigten Verhaltensänderungen, motorische Störungen und Gedächtnisprobleme. Nach sieben Tagen normalisierten sich die Symptome teilweise, aber einige Gefäßverstopfungen blieben bestehen. Bei Menschen mit Demenz fanden Forscher besonders hohe Nanoplastik-Konzentrationen im Gehirn – ob als Ursache oder Folge ist unklar [23].

Unterschiedliche Entzündungsreaktionen

Mikroplastik löst lokale Entzündungen aus, meist begrenzt auf den Kontaktbereich. Im Darm führen Partikel über 10 Mikrometer zu einer erhöhten Durchlässigkeit der Darmwand und Veränderungen der Darmflora. Diese Effekte sind meist reversibel, wenn die Exposition endet [24].

Nanoplastik verursacht systemische Entzündungen. Die Partikel aktivieren das Immunsystem im ganzen Körper. Sie werden von Fresszellen aufgenommen, die dann Entzündungsstoffe ausschütten. Diese chronische Aktivierung könnte zu Autoimmunerkrankungen beitragen. In Zellkulturen lösten Nanopartikel eine zehnfach stärkere Immunreaktion aus als gleich schwere Mikropartikel [25].

Das Problem der Zusatzstoffe

Sowohl Mikro- als auch Nanoplastik enthalten Zusatzstoffe, aber ihre Freisetzung unterscheidet sich erheblich. Aus Mikroplastik treten Additive langsam aus – über Wochen oder Monate. Die größere Oberfläche im Verhältnis zum Volumen bei kleineren Partikeln beschleunigt diesen Prozess.

Nanoplastik gibt Zusatzstoffe explosionsartig ab. Die enorme Oberfläche ermöglicht eine schnelle Freisetzung innerhalb von Stunden. Ein Nanoplastik-Partikel von 100 Nanometern hat eine 1000-mal größere Oberfläche pro Masse als ein Mikroplastik-Partikel von 100 Mikrometern. Entsprechend schneller werden Weichmacher, Flammschutzmittel oder UV-Stabilisatoren freigesetzt [26].

Schadstoffakkumulation

Mikroplastik kann Umweltgifte an seiner Oberfläche binden – bis zum 100.000-fachen der Wasserkonzentration. Diese Schadstoffe werden im Verdauungstrakt teilweise wieder freigesetzt. Da aber das meiste Mikroplastik ausgeschieden wird, ist die tatsächliche Schadstoffübertragung begrenzt [27].

Nanoplastik ist ein effektiverer Schadstofftransporter. Die Partikel werden fast vollständig absorbiert und tragen ihre Giftfracht direkt in Zellen. Dort können die Schadstoffe in höherer Konzentration freigesetzt werden als im umgebenden Gewebe. Dieser "Trojanisches Pferd"-Effekt macht Nanoplastik zu einem besonderen Risikofaktor [28].

Kritische Bewertung der Forschungslage

Die wissenschaftliche Unterscheidung zwischen Mikro- und Nanoplastik ist erst wenige Jahre alt. Viele ältere Studien differenzieren nicht und sprechen pauschal von "Mikroplastik", obwohl vermutlich auch Nanopartikel vorhanden waren. Dies erschwert die Risikobewertung erheblich.

Für Mikroplastik gibt es mittlerweile standardisierte Nachweismethoden. Die Konzentrationen in Umwelt und Lebensmitteln sind gut dokumentiert. Bei Nanoplastik hingegen tasten wir noch im Dunkeln. Nur wenige Labore weltweit können Partikel unter 100 Nanometer zuverlässig nachweisen und quantifizieren [29].

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) differenziert in seiner Bewertung: Für Mikroplastik über 100 Mikrometer sieht es derzeit kein Gesundheitsrisiko. Für kleinere Partikel und besonders für Nanoplastik fehlen jedoch Daten für eine abschließende Bewertung. Die Behörde empfiehlt vorsorglich, die Exposition zu minimieren [30].

Methodische Herausforderungen

Die meisten Toxizitätsstudien verwenden kugelförmige Polystyrol-Partikel in hohen Konzentrationen. In der Realität sind wir jedoch irregulär geformten Partikeln verschiedenster Kunststoffe in niedrigeren Konzentrationen ausgesetzt. Fasern verhalten sich anders als Kugeln, PE anders als PVC.

Besonders problematisch: Fast alle Studien zu Nanoplastik arbeiten mit frisch hergestellten Partikeln. Umwelt-Nanoplastik ist jedoch gealtert, oxidiert und mit Biofilmen überzogen. Diese "Korona" aus Proteinen und anderen Biomolekülen verändert das Verhalten der Partikel fundamental – sie werden vom Körper anders erkannt und aufgenommen [31].

Regulierung: Nanoplastik im toten Winkel

Die aktuelle EU-Verordnung zu Mikroplastik von 2023 erfasst nur bewusst zugesetzte Partikel über einem Mikrometer. Nanoplastik fällt durch dieses Raster. Auch sekundäres Mikroplastik aus Reifenabrieb oder Textilien wird nicht reguliert – obwohl es 97 Prozent der Gesamtbelastung ausmacht [32].

Für Nanoplastik gibt es weltweit keine spezifischen Grenzwerte oder Regelungen. Die Partikel fallen teilweise unter allgemeine Nanopartikel-Verordnungen, diese fokussieren aber auf absichtlich hergestellte Nanomaterialien. Die unbeabsichtigte Entstehung von Nanoplastik aus Alltagsprodukten bleibt unreguliert.

Messtechnische Lücken

Ein Hauptproblem der Regulierung: Nanoplastik ist mit Standardmethoden nicht nachweisbar. Wasserversorger können Mikroplastik ab etwa 10 Mikrometern messen, darunter wird es schwierig. Für Partikel unter einem Mikrometer braucht es Speziallabore mit Geräten im Millionenwert.

Die WHO empfiehlt in ihrer Trinkwasserrichtlinie, Partikel über 100 Mikrometer zu entfernen – Nanoplastik wird nicht erwähnt. Nicht aus Ignoranz, sondern weil verlässliche Messmethoden und damit Grenzwerte fehlen. Solange wir nicht messen können, können wir nicht regulieren [33].

Was Verbraucher tun können

Die Vermeidungsstrategien für Mikro- und Nanoplastik überlappen sich teilweise, haben aber unterschiedliche Schwerpunkte. Gegen Mikroplastik helfen mechanische Barrieren: Filter in Waschmaschinen, Siebe in Abflüssen, geschlossene Aufbewahrung von Lebensmitteln. Diese Maßnahmen sind gegen Nanoplastik wirkungslos.

Nanoplastik entsteht vor allem durch Alterung und Abnutzung von Kunststoffen. Neue Plastikprodukte geben weniger Nanopartikel ab als alte. Einweg-Produkte können paradoxerweise weniger belastet sein als oft genutzte Mehrweg-Artikel. Die beste Strategie: Plastik ganz vermeiden, wo es möglich ist.

• Gegen Mikroplastik: Waschbeutel für Synthetik-Kleidung, HEPA-Filter in Staubsaugern
• Gegen Nanoplastik: Plastikprodukte nicht erhitzen, neue statt alte Plastikbehälter
• Trinkwasser: Umkehrosmose entfernt beide Partikeltypen, Aktivkohle nur Mikroplastik
• Lebensmittel: Frische, unverpackte Produkte bevorzugen
• Kosmetik: Apps zeigen Mikroplastik an, gegen Nanoplastik hilft nur Naturkosmetik
• Textilien: Naturfasern wählen, Synthetik seltener und kälter waschen

Die Filterung macht den Unterschied

Standard-Wasserfilter mit Porengrößen von 1-5 Mikrometern entfernen zwar Mikroplastik, lassen aber Nanoplastik passieren. Nur Umkehrosmose-Anlagen mit Porengrößen von 0,0001 Mikrometern (0,1 Nanometer) halten auch die kleinsten Partikel zurück. Diese Systeme sind teurer, aber für Risikogruppen wie Schwangere oder Kleinkinder möglicherweise sinnvoll [34].

In der Raumluft hilft gegen Mikroplastik-Fasern regelmäßiges Lüften und Wischen. Gegen Nanoplastik-Aerosole sind HEPA-Filter der Klasse H14 nötig, die Partikel bis 0,1 Mikrometer zurückhalten. Normale Staubsauger wirbeln Nanoplastik eher auf, als es zu entfernen.

Forschungsbedarf: Die Nano-Lücke schließen

Die größte Wissenslücke betrifft eindeutig Nanoplastik. Während wir über Mikroplastik zumindest grundlegende Kenntnisse haben, ist die Nanowelt noch weitgehend unerforscht. Neue Technologien wie die stimulierte Raman-Streuungsmikroskopie ermöglichen erste Einblicke, sind aber noch nicht standardisiert [35].

Prioritär erforscht werden muss: Wie viel Nanoplastik entsteht aus verschiedenen Mikroplastik-Quellen? Wie verhält es sich im Körper? Welche Organe sind besonders betroffen? Gibt es Schwellenwerte für Gesundheitseffekte? Die Antworten werden Jahre dauern – Jahre, in denen die Belastung weiter steigt.

Die Zeitbombe Nanoplastik

Jedes Stück Plastik, das je produziert wurde und nicht verbrannt wurde, existiert noch – in irgendeiner Form. Der Großteil ist zu Mikroplastik zerfallen, ein wachsender Anteil zu Nanoplastik. Dieser Prozess ist unumkehrbar und beschleunigt sich. In 50 Jahren könnte Nanoplastik die dominierende Form der Plastikverschmutzung sein.

Modellrechnungen zeigen: Selbst wenn wir heute die Plastikproduktion stoppen würden, würde die Nanoplastik-Konzentration noch jahrhundertelang steigen. Das bereits vorhandene Mikroplastik zerfällt weiter, jedes Partikel wird zu Tausenden Nanopartikeln. Wir stehen erst am Anfang der Nanoplastik-Ära [36].

Fazit: Zwei Probleme, eine Quelle

Mikroplastik und Nanoplastik sind zwei Seiten derselben Medaille, aber mit unterschiedlichen Risikoprofilen. Mikroplastik ist sichtbar, messbar und teilweise vermeidbar. Die gesundheitlichen Risiken scheinen begrenzt, solange die Partikel groß genug sind. Nanoplastik hingegen ist unsichtbar, kaum messbar und unvermeidbar. Die potenziellen Gesundheitsrisiken sind erheblich größer.

Die gute Nachricht: Jede Reduzierung von Plastik verhindert sowohl Mikro- als auch Nanoplastik. Die schlechte Nachricht: Das bereits vorhandene Plastik wird noch Jahrhunderte zu immer kleineren Partikeln zerfallen. Die Unterscheidung zwischen Mikro- und Nanoplastik ist keine akademische Spitzfindigkeit, sondern entscheidend für Risikobewertung und Gegenmaßnahmen.

Während die Wissenschaft noch forscht, sollten wir das Vorsorgeprinzip anwenden. Besonders bei Produkten für Kinder, Schwangere und kranke Menschen sollte die Nanoplastik-Belastung minimiert werden. Denn während wir über Mikroplastik diskutieren, hat Nanoplastik längst unsere Zellen erobert – mit noch unbekannten Folgen für kommende Generationen.