Фильтр по образцу жабр рыб удаляет до 99% микропластика из стоков стиральных машин
Особенно актуально это касается бытовых источников микропластика, одним из которых является стирка одежды в стиральных машинах. Учёные из Боннского университета разработали инновационную технологию, способную значительно снизить количество микропластика, попадающего в окружающую среду именно с этим видом загрязнения.
Их решение основано на создании фильтра для стиральных машин, который не использует сложные новые механизмы, а черпает вдохновение из природы — а именно из устройства жаберных дуг рыб. Эти естественные фильтры эффективно задерживают мелкие частицы в воде, и именно этот принцип был адаптирован для борьбы с пластиковыми волокнами. Первые испытания показали впечатляющие результаты: фильтр способен улавливать более 99% микропластика, что значительно сокращает его попадание в водоёмы и почву.Проблема микропластика особенно остра, учитывая, что обычная семья из четырёх человек за год может «производить» до полкилограмма микропластика только за счёт стирки синтетической одежды. Эти крошечные частицы пластика не разлагаются и постепенно накапливаются в экосистемах, нанося вред животным и человеку. Внедрение подобных фильтров в бытовые стиральные машины может стать важным шагом в борьбе с загрязнением и сохранении здоровья планеты. Таким образом, инновационная разработка учёных из Боннского университета открывает новые перспективы для экологически ответственного потребления и защиты окружающей среды.Проблема микроволокон, выделяющихся из синтетических тканей, становится всё более актуальной в современном мире, где использование таких материалов стремительно растёт. Эти крошечные волокна, попадая в бытовые стоки, проходят через канализационные системы и оседают в осадках очистных сооружений. В конечном итоге они оказываются на сельскохозяйственных полях вместе с удобрениями, что вызывает серьёзные экологические последствия, влияя на почву и водные экосистемы. В течение нескольких лет различные компании пытались разработать бытовые фильтры для улавливания микроволокон, однако существующие технологии сталкиваются с проблемами: фильтры либо быстро забиваются, что снижает их эффективность и требует частой замены, либо пропускают значительное количество частиц, не обеспечивая должной очистки.В поисках решения этой сложной задачи команда биологов обратилась к природе, изучая механизмы фильтрации у морских организмов. Особое внимание было уделено рыбам, питающимся планктоном, таким как сардины и анчоусы. Эти рыбы ежедневно пропускают через свои жабры огромные объёмы воды, эффективно фильтруя планктон и при этом избегая засорения своих фильтрующих структур. Их естественные адаптации и уникальные биологические механизмы позволяют им сохранять фильтры чистыми и функциональными даже при постоянном контакте с загрязнённой водой.Изучение этих природных процессов вдохновило учёных на разработку новых фильтрующих систем, которые могли бы имитировать биологические принципы и обеспечить более надёжную и долговечную очистку воды от микроволокон. Такие биомиметические технологии имеют потенциал значительно улучшить эффективность бытовых фильтров, снизить загрязнение окружающей среды и минимизировать воздействие микропластика на экосистемы. В конечном итоге, интеграция природных решений в инженерные разработки может стать ключом к борьбе с загрязнением микроволокнами и сохранению здоровья планеты для будущих поколений.Фильтрационная система рыб, использующих жаберный аппарат, представляет собой уникальное природное изобретение, обеспечивающее эффективное отделение пищи из воды. В основе этой системы лежит особая форма жаберного аппарата, напоминающая воронку: она широкая у рта и постепенно сужается по направлению к глотке. На стенках этой своеобразной «воронки» расположены дуги с зубчатыми выростами, которые формируют естественную сетчатую структуру, играющую ключевую роль в фильтрации.Исследования показывают, что вода свободно проходит через полупрозрачные стенки этой структуры, в то время как частицы планктона задерживаются на её поверхности. Благодаря наклонной конструкции, эти частицы скатываются и собираются у входа в глотку, где рыба периодически проглатывает их. Каждый такой «глоток» очищает фильтр и запускает процесс заново, что предотвращает его засорение и сохраняет высокую эффективность фильтрации независимо от количества проходящих частиц.Стоит отметить, что подобная геометрия жаберного аппарата является результатом длительной эволюции, оптимизирующей процесс питания у рыб. Эта система не только обеспечивает постоянный приток пищи, но и защищает жабры от повреждений и загрязнений. Таким образом, жаберный аппарат с его уникальной формой и структурой служит примером гармоничного сочетания анатомии и функции в природе, позволяя рыбам эффективно выживать в разнообразных водных условиях.Современные технологии в области очистки воды стремительно развиваются, и одним из ключевых направлений является борьба с микропластиком в бытовой технике. Повторив основной принцип работы природных фильтров в инженерной модели, учёные разработали компактный и эффективный фильтр, предназначенный для установки в стиральные машины. В процессе создания устройства исследователи тщательно экспериментировали с углом раскрытия воронки и размером сетчатой структуры, используя как лабораторные испытания, так и компьютерное моделирование для оптимизации конструкции.Благодаря таким комплексным исследованиям удалось подобрать оптимальную конфигурацию, при которой микропластик не только эффективно отделяется от воды, но и самостоятельно скатывается в специальную камеру, что значительно снижает риск блокировки фильтра и повышает его надёжность в эксплуатации. Это инновационное решение позволяет не только улучшить качество очистки, но и облегчить обслуживание устройства.Кроме того, собранные частицы микропластика могут автоматически удаляться из фильтра с помощью небольшого всасывающего механизма, встроенного в систему. Волокна, накопленные в фильтре, затем прессуются непосредственно внутри стиральной машины, превращаясь в плотный гранулят. Такой гранулят удобно хранить и утилизировать, что позволяет пользователю выбрасывать его лишь раз в несколько десятков циклов стирки, значительно упрощая процесс обслуживания и снижая экологическую нагрузку. Внедрение подобных технологий открывает новые перспективы для экологически ответственного использования бытовой техники и защиты окружающей среды от загрязнения микропластиком.Современные экологические вызовы требуют новых решений, направленных на уменьшение загрязнения окружающей среды микропластиком. В этом контексте важным шагом стала разработка инновационного фильтра, уже запатентованного в Германии, а документы для его регистрации в Европейском Союзе находятся на стадии рассмотрения. В создании технологии принимали участие ведущие специалисты Института Фраунгофера UMSICHT, что гарантирует высокий научный уровень проекта.Учёные выражают надежду, что производители бытовой техники проявят интерес к данной технологии, поскольку, согласно их расчётам, фильтр может быть произведён с минимальными затратами и легко интегрирован в будущие модели стиральных машин и другой бытовой техники. Это особенно актуально в свете растущих доказательств негативного влияния микропластика на здоровье человека. Микропластиковые частицы обнаруживаются не только в воде и почве, но и в организме человека — включая такие чувствительные области, как плацента, грудное молоко и даже мозговая ткань.Учитывая эти факты, учёные подчёркивают, что борьба с загрязнением микропластиком должна начинаться на самом раннем этапе — во время стирки, когда микроволокна впервые отделяются от тканей. Внедрение подобных фильтров в бытовую технику может стать важным шагом к снижению поступления микропластика в окружающую среду и, соответственно, к защите здоровья населения и экосистем. Таким образом, инновационная разработка представляет собой перспективное решение, способное значительно сократить экологический ущерб и повысить качество жизни.Источник и фото - nia.eco
