Treatment methods for stormwater runoff containing microplastics from artificial turfs

Det finns ungefär 1255 utomhusplaner gjorda av konstgräs i Sverige och den årliga ökningen uppskattas till 100 planer. Konstgräsplaner ger många fördelar för sportutövning och anläggningen av dessa har därför ökat kraftigt sedan sekelskiftet. Framförallt möjliggör konstgräsplaner en längre spelsäsong och fler speltimmar. För att konstgräsplanerna ska få egenskaper som liknar naturgräs, dressas konstgräset med fyllnadsmaterial. Fyllnadsmaterialet tillverkas vanligen av Styrenbutadiengummi(SBR), Etylen-Propylen-Dien-gummi (EPDM) eller Termoplastisk estalomer (TPE) men kan även tillverkas av organiska material som t.ex. kork eller kokos. Eftersom fyllnadsmaterialen ofta består av plastpolymerer har en del miljörisker kopplade till användandet av dem uppmärksammats. Tillverkningsstorleken på fyllnadsmaterialet är mellan 2–3 mm och fyllnadsmaterialet klassas som primära mikroplaster. Svenska miljöinstitutet utförde 2016 en kartläggning av spridningskällor till mikroplaster ut till haven som visade att konstgräsplaner var den näst största spridningskällan till mikroplaster på land. Det baserades på den rekommenderade årliga påfyllningsmängden av fyllnadsmaterial för en fullstor plan. Studien visade inte hur mycket som sedan hamnar i hav, sjöar och vattendrag eftersom det skulle kräva en mer omfattande kartläggning av spridningsvägar. Tidigare studier har visat att en viss mängd fyllnadsmaterial hamnar i dagvattenbrunnarna som placeras runt planerna för att förhindra vattenansamling på plan. För att förhindra fortsatt spridning via dagvattenbrunnar ut till hav, sjöar och vattendrag efterfrågades reningsmetoder för dagvattnet från konstgräsplaner. Målet med studien är att identifiera lämpliga reningsmetoder för dagvatten innehållande mikroplaster från konstgräsplaner. För att ta reda på vilka metoder som används idag och hur de fungerar i praktiken, kontaktades fyra tillverkare av granulat-fällor och -filter och de kommuner som hittills installerat eller planerar att installera någon av reningsmetoderna. Av studien framgår att utvecklingen av reningsmetoderna är i ett tidigt stadium där effektiviteten inte testats för någon av metoderna. För att avgöra vad som är en lämplig reningsmetod krävs vidare studier på hur vattenflödena varierar mellan olika utformningar av konstgräsplaner och kringliggande ytor. Mängden mikroplast som påträffats i dagvattenbrunnar är baserad på okulär besiktning och beskrivs mestadels som "liten". Det skulle krävas vägning av mikroplaster vid varje enskild anläggning för att svara exakt på vilken mängd mikroplaster som kan förekomma i dagvattenbrunnar. Mängden kan variera mellan anläggningarna beroende på underhållsrutiner och om uppsamlingsytor för snö och fyllnadsmaterial finns. Storleken på mikroplaster som påträffats bedöms vara av tillverkningsstorlek på fyllnadsmaterial vilket kan vara mellan 2-3mm. Mikroplaster kan dock bli så små som 1 μm och svåra att se med blotta ögat. En kornstorleksfördelningskurva kan visa på vilken mängd som sprids av mikroplasternas olika storlekar. Vidare studier rekommenderas att ta fram en kornstorlekskurva för att kunna anpassa reningsmetoderna därefter. Den ringa storleken gör det orimligt att kräva en reningsgrad på 100%, eftersom det skulle medföra såpass små maskor att vattnet inte kan ta sig igenom. Därför bör riktvärden för mikroplaster i dagvatten upprättas. För att ta fram riktvärden och genomföra studier för att utveckla reningsmetoderna, krävs ett bättre samarbete mellan institution och näringsliv. För att en reningsmetod ska kunna anses som lämplig med avseende på mikroplaster bör den förhindra spridning av den procentuellt större delen viktmässigt. Innan detta är fastställt går det inte att svara på huruvida befintliga reningsmetoder är lämpliga eller inte.The number of artificial turfs in Sweden has increased significantly since the year 2000. Today there are about 1255 outdoor pitches made from artificial turf and the annual increase is estimated at 100 pitches. Artificial turfs provide many benefits for sporting activities such as longer game seasons and more playing hours. To gain characteristics as close to natural turfs as possible, infill is used on top of the artificial grass. The infill is usually made out of styrene-butadien rubber (SBR), ethylene-propylene-diene-monomer-rubber (EPDM) or thermoplastic estalomer (TPE). However, there is also organic alternativs made from cork or coconut. Since the filling materials mostly consist of plastic polymers, some environmental concerns have been raised in the connection of the use of infill. The manufacturing size of infill is between 2-3 mm and is thereby classified as primary microplastics. The Swedish Environment Institute performed a study to map the sources of microplastic emissions to the marine environment. The study concluded that artificial turfs was the second largest land-based source of microplastic emission. The conclusion was based on the suggested annual amount for refill of infill for a full-size pitch. The amount of microplastics ending up in the sea, lakes and streams was not answered in the study, as it would require a more extensive mapping of routes. Former studies have shown that a certain amount of infill ends up in the stormwater wells which is placed around the turfs to prevent water collection. In order to prevent continued spreading via stormwater wells out to marine environments, treatment methods for stormwater runoff from artificial turfs has been requested.The objective of this study is to identify suitable methods for treatment of stormwater containing microplastics from artificial turfs. To find out what methods are used today, four manufacturers of granulate traps and filters were contacted. The municipalities that have installed or planned to install any of the stormwater treatment methods was also contacted to get an understanding of how these methods works in practice. From the study it is apparent that the development of treatment methods mentioned is in an early stage where efficiency is not tested for any of the methods. In order to determine what a suitable stormwater treatment method is in this case, further studies on how water flows vary between different pitch designs and surrounding surfaces are required. In this study the amount of microplastics found in the stormwater wells is solely based on ocular inspection and often described as "small" by the interviewees. To determine the exact amount of microplastics that can occur in stormwater wells, it would be necessary to weigh the microplastics found in the wells on every single plant. Because of differences in maintenance routines and depending on the existence of available surfaces for storage of snow and infill, the amount of microplastics found in the wells varies. The size of microplastics found was estimated to be of manufacturing size (2-3 mm). However, microplastics can become very small, down to 1 μm and hard to see with the naked eye. Further studies are recommended to set up a grain size distribution curve which can be used to manufacture the mesh in a reasonable size. The small sizes of microplastics makes it unreasonable to expect a purification degree f 100%, the mesh size would make it impossible for water to flow through. This calls for establishing guidance values for microplastics in stormwater. In order to establish guidance values and carry out necessary studies to develope the existing methods, a better cooperation between institution and trade and industry is needed. A method can be considered to be suitable for microplastics if the largest percentage part by weight of microplastics is caught. The suitability of the current methods cannot be judged until this is determined