Фильтр, имитирующий жабры рыб, удаляет 99% микропластика из сточных вод

Сточные воды от работы стиральной машины в семье из четырех человек могут ежегодно приносить до 500 граммов микропластика, который в основном появляется из-за изнашивания тканей. В результате обычные бытовые приборы становятся значимым источником таких мельчайших частиц. Сейчас микропластик напрямую попадает в осадок на очистных сооружениях. Этот осадок нередко используют как удобрение, поэтому волокна в итоге оказываются на сельскохозяйственных полях. По этой причине многие компании разрабатывают решения, позволяющие удалять микропластик из стирочной воды и тем самым препятствовать его проникновению в окружающую среду.

Группа ученых решила обратиться к животному миру в поисках возможных решений. Исследователи обратили внимание на рыб – настоящих экспертов по фильтрации, которые оттачивали эту способность на протяжении сотен миллионов лет. Некоторые виды, например скумбрия, сардины и анчоусы, получают пищу, пропуская воду через рот и отсеивая планктон с помощью жаберных дуг. Исследователи детально изучили устройство этой системы и взяли ее за основу для создания фильтра, пригодного для использования в стиральных машинах. В ходе эволюции такие рыбы развили технику, похожую на фильтрацию поперечным потоком. Их жаберный аппарат устроен как воронка: широкая у рта и постепенно сужающаяся к глотке. Стенки этой "воронки" образованы жаберными дугами – гребенчатыми структурами с множеством мелких зубчиков. Вместе они формируют нечто вроде сетчатого фильтра, натянутого между дугами.

Такой механизм не дает фильтру забиваться: вместо того чтобы сталкиваться с препятствием, частицы скатываются вдоль его поверхности в сторону глотки. Этот способ отличается высокой результативностью – он почти полностью удаляет планктон из воды. Теми же свойствами должен обладать и фильтр для микропластика. Поэтому ученые воссоздали конструкцию жаберных дуг, экспериментируя с размером ячеек сетки и углом раскрытия воронкообразной структуры. Микропластик, который фильтр улавливает из сточной воды после стирки, накапливается у выходного отверстия устройства и несколько раз в минуту отсасывается. Полученный материал можно, например, уплотнять прямо в машине, чтобы удалить остатки влаги. Такие спрессованные пластиковые гранулы можно извлекать примерно после нескольких десятков циклов стирки и выбрасывать вместе с обычным мусором.

Команда специалистов из Боннского университета и Института Фраунгофера по технологиям окружающей среды, безопасности и энергетики (UMSICHT) уже подала заявку на немецкий патент, а сейчас идет процесс оформления патента на уровне ЕС. Ученые рассчитывают, что производители бытовой техники продолжат работу над технологией и встроят такой фильтр в новые модели стиральных машин. Это помогло бы хотя бы частично сократить поступление микропластика из тканей в окружающую среду. И это особенно важно, поскольку исследования показывают: такие частицы способны серьезно вредить здоровью. Их уже обнаруживали в грудном молоке, плаценте и даже в мозговой ткани.