Tieteelliset löydökset eivät aina synny kylmässä laboratoriossa, vaan usein lähtökohtana on luonnon havainnointi. Näin kävi Bonnin yliopiston (Saksa) tutkijaryhmälle, joka kehitti suodattimen, joka poistaa yli 99 % pesukoneissa syntyvästä mikromuovista.
Sisältö
Tämä mekanismi on saanut inspiraationsa joidenkin kalalajien kidusjärjestelmästä, jotka saavat ravintonsa käyttämällä suodatusjärjestelmiä, jotka ovat kehittyneet miljoonien vuosien evoluution aikana ja jotka vangitsevat erittäin tehokkaasti planktonin kiinteät hiukkaset, samalla kun vesi voi jatkaa kiertämistä niiden kehon läpi ja palata takaisin ulos.
On syytä muistaa, että keskimäärin jokainen pesukoneen pesukierros kuluttaa 40–60 litraa vettä. Pesuprosessissa vesi sekoittuu vaatteisiin, jotka koostuvat paitsi luonnonkuiduista myös huomattavasta osasta synteettisiä materiaaleja, kuten polyesteriä, nailonia ja akryyliä.
Viemäröinti
Mekaanisen kitkan ja pesuaineiden käytön vuoksi kankaat hajoavat ja vapauttavat tuhansia tai jopa miljoonia muovimikrorakeita. Pesuohjelman lopussa nämä mikrorakeet huuhtoutuvat viemäriin ja ovat liian pieniä tavallisille suodattimille, joten ne päätyvät viemäriverkostoon.
Vaikka puhdistamot pystyvät sieppaamaan 80–90 % näistä muovimikrorakeista, on väistämätöntä, että suuri osa niistä päätyy jokiin ja meriin tai palaa ympäristöön sedimenttien mukana, joita käytetään usein lannoitteena maatalousmailla.
Terveys ja ympäristö
Kuten Bonnin yliopiston tutkimuksessa selitetään: ”Mikromuovi kertyy maaperään aiheuttaen sieni-patogeenien kehittymistä, fytotoksisuutta verisuonikasveille, tunkeutuen korkeampien meripetoeläinten elimistöön trofisen siirron kautta ja aiheuttaen oksidatiivista stressiä, tulehdusta ja aineenvaihdunnan häiriöitä ihmisillä”.
Puolivälinen virtaus
Saksalaiset tutkijat ehdottavat ratkaisua, joka perustuu biomimeettiseen suodattimeen, eli suodattimeen, joka on mallinnettu luonnon, nimittäin kalalajien, kuten makrillin, sardiinin ja anjoviksen, kehittämän tekniikan mukaan, jota he kutsuvat puoliväliseksi suodatukseksi.
Kuten tutkimuksessa kuvataan yksityiskohtaisesti, ”useimmilla suodattamalla ravintonsa hankkivilla kaloilla kiduskaaret ovat kartiomaisia ja kapenevat ruokatorveen suun kohdalla”. Kun kala avaa suunsa ravinnon hankkimiseksi, vesi kulkee tämän luonnollisen suppilon läpi ja poistuu takaisin kidusten kautta.
Orgaaninen siivilä
Suppilon seinät ovat peitetty terävillä kasvaimilla, jotka mahdollistavat veden helpon kulun niiden läpi. Plankton on kuitenkin liian suurta kulkemaan tämän orgaanisen suodattimen läpi. Suppilon muodon ansiosta juuttunut ruokapala siirtyy tästä alueesta ruokatorveen, jossa kala nielee sen, jättäen tilan tyhjäksi.
Tämä mekanismi estää järjestelmän tukkeutumisen, koska kuidut eivät törmää etuosaan, vaan vierivät sitä pitkin ruokatorveen. Lisäksi tämä prosessi poistaa suurimman osan planktonista vedestä, puhdistaen sen.
Pesukone
Tutkijat tutkivat kaikkia näitä prosesseja luodakseen prototyypin mikroplastisuodattimesta pesukoneisiin säätämällä sekä verkoston rakennetta että suppilon avautumiskulmaa. Tutkimuksen kokeelliset tulokset vahvistavat rakenteen tehokkuuden.
Kalansuodattimen mallin mukaan luotu suodatin pystyi pidättämään jopa 99,6 % testissä käytetyistä mikroplastisista kuiduista. Rakenne sisältää myös jaksottaisen itsepuhdistusmekanismin, joka estää suodatinmateriaalin tukkeutumisen, mikä on yksi tavallisten suodattimien suurimmista ongelmista.
Tekijät korostavat myös, että suodatin tuottaa vain vähän jätettä, noin 5 %, mikä helpottaa pidätetyn materiaalin jatkokäsittelyä ja vähentää lisäprosessoinnin tarvetta.
Geometria ja vesi
Toinen Bonnin yliopiston ehdotuksen etu on, että se ei ole riippuvainen monimutkaisista mekanismeista tai lisäelektroniikkakomponenteista, vaan perustuu yksinomaan suppilomaisen rakenteen geometriaan ja veden virtauksen fysikaalisten voimien hyödyntämiseen.
Tämä lähestymistapa mahdollistaa muovimikrorakeiden tehokkaan ja jatkuvan erottamisen vedestä, samalla kun se vähentää tukkeutumisen riskiä, joka rajoittaa monien perinteisten suodattimien tehokkuutta.
Kokeellisten testien tulosten perusteella tutkijat ovat jo aloittaneet järjestelmän patentointiprosessin, mikä on välttämätön ensimmäinen askel sen jatkokehityksen ja teollisen mittakaavan käytön mahdollisuuksien tutkimiseksi.
