Forskare vid University of Bonn har skapat ett filter med patentansökan som tar bort över 99 procent av mikroplaster från tvättmaskins avloppsvatten. Inspirerat av gälsystemen hos filterfödande fiskar förhindrar enheten igensättning och kan integreras i framtida tvättmaskiner. Denna innovation hanterar en nyckelkälla till miljöförorening från textilfibrer.
Tvättmaskiner bidrar avsevärt till mikroplastförorening, där en typisk hushåll med fyra personer genererar upp till 500 gram av dessa partiklar årligen från slitna klädesfibrer. Mycket av detta material hamnar i avloppsslam, som ofta används som gödsel på fält, och sprider de små plastpartiklarna vidare. För att bekämpa detta har forskare vid University of Bonn, ledda av Dr. Leandra Hamann och Dr. Alexander Blanke, utvecklat ett bioinspirerat filter baserat på gänbågsystemen hos fiskar som makrill, sardiner och ansjovis.
Dessa fiskar har utvecklat effektiv filtrering över miljontals år, med en trattformad struktur som är bredast vid munnen och smalnar av mot svalget. Väggarna har gänbågar med kamliknande strukturer täckta av små tänder, som bildar ett nät som fångar partiklar samtidigt som vatten får passera. „Under födosök flödar vattnet genom den genomträngliga trattväggen, filtreras och partikelfritt vatten släpps tillbaka till miljön via gälarna“, förklarar Blanke. Större partiklar rullar mot svalget istället för att täppa till nätet, vilket efterliknar korsflödesfiltrering.
Teamets filter replikerar denna design och optimerar nätstorlekar och trattvinklar genom labbtester och simuleringar. „Vi har således hittat en kombination av parametrar som gör att vårt filter separerar mer än 99 procent av mikroplasterna från vattnet utan att täppas igen“, säger Hamann. Utan komplexa rörliga delar lovar det låga produktionskostnader. Fångade fibrer samlas vid utloppet, sugs bort periodvis och kan pressas till pellets för bortskaffning var femtionde tvätt eller så.
Befintliga filter täpps ofta igen snabbt eller fångar inte partiklar tillräckligt bra, noterar Hamann: „De filtersystem som funnits hittills har dock olika nackdelar.“ University of Bonn och Fraunhofer Institute UMSICHT har patenterat uppfinningen i Tyskland, med EU-skydd på gång. Finansierat av Federala ministeriet för forskning, teknik och rymd samt European Research Council kan enheten minska utsläpp av textila mikroplaster, mitt i växande oro över deras förekomst i människans bröstmjölk, moderkaka och till och med hjärnor.
