Вдохновение от жабр рыб может стать неожиданным решением одной из самых серьёзных проблем, связанных с микропластиком. По словам исследователей из Боннского университета в Германии, использование принципов работы систем фильтрации животных поможет удалить большую часть вредных пластиковых частиц из сточных вод стиральных машин.
Микропластик — огромная проблема
Микропластик стал масштабной проблемой. Его можно обнаружить как в организме человека, так и в самых отдалённых уголках Земли. Кроме того, что разложение микрочастиц пластика занимает тысячи лет, они всё чаще связываются с различными проблемами со здоровьем.
Наше грязное бельё незаметно способствует выбросу огромного количества микропластика. По оценкам исследователей, стиральная машина в доме с четырьмя людьми производит до 500 граммов микропластика каждый год из-за истирания и ухудшения состояния тканей. Эти частицы затем попадают в канализацию и в конечном итоге — на очистные сооружения. Частицы микропластика, содержащиеся в сточных водах, часто используются для производства сельскохозяйственных удобрений, что приводит к их распространению на сельскохозяйственных угодьях.
Система фильтрации, вдохновлённая жабрами рыб
Биолог из Боннского университета и соавтор исследования Леандра Хаманн объяснила, что, хотя стиральные машины часто оснащены различными системами фильтрации, они далеки от совершенства.
«Некоторые из них быстро засоряются, другие не обеспечивают адекватную фильтрацию», — сказала Хаманн в заявлении.
По словам Хаманн, разработка альтернативных методов фильтрации может значительно сократить количество микропластика, выбрасываемого в результате стирки. Вместо изучения сложных инженерных концепций она и её команда обратились к миллионам лет эволюции животных.
У рыб, таких как сардины, анчоусы и скумбрия, есть воронкообразные системы жаберных дуг, которые работают аналогично системе поперечной фильтрации. Когда вода проходит через их рот и вниз по горлу, гребневидные образования, покрытые крошечными зубами, образуют эластичную сетку, которая отфильтровывает нежелательные частицы.
«Во время приёма пищи вода проходит через проницаемую стенку воронки, фильтруется, а лишённая частиц вода затем выводится обратно в окружающую среду через жабры», — добавил биолог и соавтор исследования Александр Бланк. «Однако планктон слишком велик для этого; он задерживается естественной ситовой структурой. Благодаря форме воронки он скатывается к горлу, где собирается до тех пор, пока рыба не проглотит его, что очищает систему».
Система жаберных дуг работает одновременно как фильтр и как способ поймать пищу.
Фильтр для стиральной машины
После экспериментов с различными размерами ячеек и углами открытия воронки Хаманн и её коллеги остановились на конструкции, которая может конкурировать с миллионами лет эволюции.
«Таким образом, мы нашли комбинацию параметров, которая позволяет нашему фильтру отделять более 99% микропластика из воды, не засоряясь», — сказала Хаманн.
Как только микропластик улавливается, система собирает его в выходном отверстии фильтра, а затем отсасывает несколько раз в минуту. Команда предполагает, что с небольшими изменениями в конструкции стиральной машины прибор сможет прессовать пластик для удаления лишней воды, прежде чем сформировать из него гранулу. После нескольких десятков стирок владелец может просто удалить пластиковый блок и утилизировать его вместе с обычными отходами.
Авторы исследования также отмечают, что новый фильтр не требует сложных механических деталей и очень дёшев в производстве. Патент на фильтр находится на стадии рассмотрения, и команда надеется, что производители стиральных машин вскоре помогут усовершенствовать систему и интегрировать её в свои продукты.