Фильтр по образцу жабр рыб удаляет до 99% микропластика из стоков стиральных машин

Учёные из Боннского университета представили технологию, которая может радикально сократить попадание микропластика в окружающую среду. Они создали фильтр для стиральных машин, работа которого основана не на новых механизмах, а на том, что давно и эффективно используют сами рыбы. Именно устройство их жаберных дуг стало моделью для разработки — и первые тесты показали, что такое решение способно задерживать более 99% пластиковых волокон.

Проблема стоит остро: обычная семья из четырёх человек за год «производит» до полкилограмма микропластика только за счёт стирки. Микроволокна, отделяющиеся от синтетических тканей, уходят в канализацию, затем попадают в осадки очистных сооружений и, в итоге, оказываются на полях вместе с удобрениями. Многие компании уже несколько лет пытаются создать бытовые фильтры, но существующие технологии часто либо быстро забиваются, либо пропускают слишком много частиц.

Команда биологов решила посмотреть, как эту задачу решает природа. Рыбы, питающиеся планктоном — например, сардины или анчоусы, — ежедневно фильтруют огромные объёмы воды и при этом не сталкиваются с засорением. Вся система работает благодаря особой форме жаберного аппарата, который напоминает воронку: широкую у рта и постепенно сужающуюся по направлению к глотке. На стенках этой «воронки» расположены дуги с зубчатыми выростами, которые образуют естественную сетчатую структуру.

Как объясняют исследователи, вода свободно проходит через полупрозрачные стенки, а частицы планктона остаются на поверхности и, скатываясь вдоль наклонённой конструкции, собираются у входа в глотку. Каждый «глоток» рыбы очищает систему и запускает цикл заново. Благодаря этой геометрии фильтр не забивается и остаётся эффективным независимо от того, сколько частиц проходит через него.

Повторив этот принцип в инженерной модели, учёные создали компактный фильтр для установки в стиральные машины. Они экспериментировали с углом раскрытия воронки и размером сетчатой структуры, используя и лабораторные тесты, и компьютерное моделирование. В результате удалось подобрать конфигурацию, при которой микропластик не только эффективно отделяется от воды, но и сам скатывается в специальную камеру, предотвращая блокировку.

Собранные частицы могут автоматически удаляться из фильтра — например, с помощью небольшого всасывающего устройства. Волокна затем можно прессовать прямо в машине, превращая их в плотный гранулят, который пользователь сможет выбрасывать раз в несколько десятков циклов стирки.

Разработка уже запатентована в Германии, а документы для регистрации в ЕС находятся на рассмотрении. В проекте участвовали также специалисты Института Фраунгофера UMSICHT. Учёные надеются, что производители бытовой техники заинтересуются технологией: по расчётам, фильтр может быть недорогим в производстве и легко интегрироваться в будущие линейки бытовых машин.

Вопрос стоит особенно остро из-за растущих данных о воздействии микропластика на здоровье. Частицы находят не только в воде и почве, но и в организме человека — в том числе в плаценте, грудном молоке и даже в мозговой ткани. Поэтому, по словам исследователей, путь к снижению загрязнения должен начинаться ещё на этапе стирки, где микроволокна впервые отделяются от ткани.