Die Limo und Cola in der Sonne - GIT

Die Limo und Cola in der Sonne ...
Schwermetallanalytik in Softdrinks aus der PET-Flasche
Verschiedene Softdrinks, die zum Beispiel Apfel- oder Phosphorsäure enthalten,
können Antimon aus PET-Flaschen herauslösen und so Konzentrationen
oberhalb des erlaubten Grenzwerts verursachen. Antimon ist ein potenziell
toxisches Schwermetall. Die Atomabsorptionsspektrometrie ermöglicht,
Metalle in Spurenkonzentrationen nachzuweisen – auch ohne aufwändige
Konzentrierungsschritte vorab.
Ein heißer Sommertag – im Auto empfängt ein heißer Innenraum und eine heiße Limo, die am Morgen dort vergessen wurde. Jetzt ist sie nicht zu
trinken, aber doch wohl nach einer Nacht im Kühlschrank. Dann wird sie zwar kühl sein, aber hat die
Hitze sie in ihrer chemischen Zusammensetzung
verändert?
Schachteln, Päckchen, Kartons und Dosen – das
sind die gängigen Verpackungen für Nahrungsmittel. Viele sind aus Kunststoff und haben andere
Werkstoffe ersetzt. So wurde die schwere Glasflasche in der Getränkeindustrie weitestgehend
durch die viel leichtere PET-Flasche verdrängt.
Kunststoffverpackungen dienen dem Schutz des
Produkts und der Hygiene – und sind gleichzeitig
Werbefläche. Regalplatz und Haushaltsgrößen sind
die Leitmotive bei der Nahrungsmittelverpackung;
Umweltaspekte spielen eine untergeordnete Rolle.
Nahezu 100 Mio. Tonnen Kunststoffe werden
jedes Jahr weltweit verbraucht. Ihre Herstellung
bindet 8 % der weltweiten Ölproduktion. Jedes
Jahr werden 500 Mrd. bis eine Billion Plastiktüten verbraucht – über eine Million pro Minute. Milliarden von ihnen landen auf dem Müll.
Kunststofftaschen und -abfälle in den Ozeanen
töten jährlich etwa 1.000.000 Meerestiere. Nach
dem Film „Plastic Planet“ gibt es in den Meeren
sechsmal mehr Kunststoffteilchen als Plankton.
Antimon in PET-Flaschen
Jüngste Studien fanden heraus, dass Wasser in
PET-Behältnissen mit Antimon (Sb) kontaminiert
ist, einem potenziell toxischen Schwermetall. Antimontrioxid wird als Katalysator bei der Herstellung von PET (Polyethylenterephthalat)-Flaschen
eingesetzt. PET enthält üblicherweise mehrere
Hundert Milligramm Sb pro Kilogramm. Elutionsexperimente wurden mit einer Reihe von Flüssigkeiten vorgenommen, wie zum Beispiel mit Mineralwässern und Softdrinks in verschiedenen
PET-Flaschen. Die Proben wurden analysiert mit
Hilfe eines AA‑7000G Atomabsorptionsspek­
trophotometers zusammen mit dem hochempfindlichen GFA-7000-Graphitrohrofen und einer
ASC-7000-Probenvorbereitungsstation wie in
Abbildung 1 dargestellt.
Alle Versuche wurden mit wässrigen Lösungen vorbereitet, die Antimon-Konzentrationen
in Kombination mit verschiedenen Matrizes
enthielten. Die experimentellen Parameter sind
22 Prof. Dr. Jürgen Schram, FB Chemie –
Instrumentelle und Umweltschutzanalytik,
Hochschule Niederrhein
22 Dipl.-Min. Uwe Oppermann,
Produktmanager Spektroskopie bei
Shimadzu Europa
Schon in den frühen 80ern des letzten Jahrhunderts ergriff die Europäische Gemeinschaft Maßnahmen, um den Umgang mit Verpackungsmüll zu
regeln. 2004 wurde die Richtlinie angepasst, um
Kriterien festzulegen, welche den Begriff „Verpackung“ definieren, und um die Ziele bezüglich
Rückgewinnung und Recycling von Verpackungsabfall anzuheben. Im nachfolgenden Jahr wurde
die Richtlinie erneut überarbeitet, um neuen Mitgliedsstaaten Übergangsfristen zur Erfüllung der
Rückgewinnungs- und Recyclingziele mit einer
Wiederherstellungsrate von 80 % einzuräumen.
Außerdem wurde die Konzentrationskumulierung
von Schwermetallen wie Blei, Cadmium, Quecksilber und sechswertigem Chrom auf 100 mg/kg begrenzt.
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Grenzwerte für
Schwermetallkonzentrationen
Abb. 1: AA-7000G
mit GFA-7000 und
ASC-7000
in Tabelle 1 aufgelistet. Abbildung
2 zeigt das Absorptionssignal einer koffeinhaltigen Limonade mit
einer Antimon-Konzentration von
10 µg/l. Die Messung wurde mit
Pd/Mg-Matrixmodifier bei einer
Pyrolyse von 1000°C und einer Atomisierungstemperatur von 2500 °C
durchgeführt.
PET-Flaschen im
geparkten Auto
Die experimentelle Arbeit hat gezeigt, dass Apfelsäure (5 g/l), ein
Gemisch organischer Säuren (Apfelsäure, Weinsäure und Zitronensäure, jeweils 5 g/l) und Phosphorsäure (0,1 mol/l) im Stande sind,
Antimon aus PET-Flaschen herauszulösen und im Vergleich zu Wasser
in höheren Konzentrationen stabil
in Lösung zu halten. Die meisten
Softdrinks auf Cola-Basis enthalten
Phosphorsäure in Konzentrationen
von 5 bis 9 mmol/l. Diese Säurekonzentration in Cola-Softdrinks bewirkt höhere Antimonkonzentratio-
nen, insbesondere bei höheren
Temperaturen. In einem lebensnahen Experiment (z. B. eine Cola-Flasche in einem geparkten Auto im
Sommer bei einer Temperatur bis zu
70 °C) wurden Antimonkonzentrationen von über 6 µg/l gemessen.
Diese Konzentration überschreitet
den europäischen Grenzwert für
Antimon im Trinkwasser von 5 µg/l.
▶ ▶K ontakt
Dipl.-Min. Uwe Oppermann
Duisburg
Tel.: 0203/7687-0
Fax: 0203/766625
[email protected]
www.shimadzu.eu
Abb. 2: Element- und Untergrundsignal (blau) einer Realprobe mit 10 µg/l
Antimon
Prof. Dr. Jürgen Schram
Jan Knoop
FB Chemie – Instrumentelle und
Umweltschutzanalytik
Hochschule Niederrhein
Krefeld
[email protected]
Tab. 1: Instrumentelle Parameter für die Antimon-Bestimmung