Scenen er så vanlig at den går ubemerket hen: vi slår på vaskemaskinen, tømmer trommelen, og vannet forsvinner ned i avløpet. Men i den vannets bevegelse ... tusenvis av små plastfibre frigjøres fra syntetiske klær, som ender opp med å passere gjennom renseanlegg, når elver, jordbruksjord og til og med maten vår.
Et team av de Universitetet i Bonn har utviklet et filter inspirert av fôringssystemet de peces som sardiner, som er i stand til å fange opp mer enn 99 % av mikroplasten finnes i vaskevann. Det er en enkel enhet, uten kompliserte mekanismer, som kan integreres i fremtidige vaskemaskiner for å dempe en av de mest stillegående kildene til hverdagsforurensning.
Et usynlig problem i hver klesvask
Ved første øyekast virker vannet som kommer ut av en vaskemaskin til husholdningsbruk rent, men det inneholder mikroskopiske plastfragmenter Disse fibrene kommer fra plagg som fleecejakker, tekniske t-skjorter eller sportsklær. Hver vaskesyklus frigjør små fibre som på grunn av størrelsen er vanskelige å holde på i konvensjonelle avløpsrensesystemer.
Studier utført av det tyske teamet anslår at en husholdning med fire personer kan slippe ut rundt et halvt kilo mikroplast per år bare fra å vaske klær. Noen av disse partiklene blir fanget i avløpsrenseanlegg, men mange går over i kloakkslamsom deretter brukes som gjødsel på jordbruksmarker, hvorfra fibrene spres igjen.
I Europa begynner dette problemet å dukke opp på den politiske og vitenskapelige dagsordenen. Opphopningen av mikroplast i jord, grunnvann og næringskjeder Dette bekymrer miljømyndighetene, som ser på husholdningsvask som en viktig kilde til utslipp som fortsatt er dårlig kontrollert.
Frem til nå har filtre i kommersielle vaskemaskiner tilbudt delvise løsninger: noen er De blir raskt tetteAndre beholder ikke nok fibre eller gjør apparatet dyrere. Utfordringen ligger i å finne et system som kombinerer effektivitet, selvrens og en kostnad som er overkommelig for den gjennomsnittlige europeiske brukeren.
Naturen som modell: sardiner og annen filtermatende fisk
For å finne et levedyktig alternativ har forskere i Bonn undersøkt under vann. Fisk som sardiner, ansjos eller makrell De lever av å filtrere store mengder sjøvann, fanger opp plankton samtidig som de lar rent vann passere gjennom gjellene deres.
Hemmeligheten ligger i arkitekturen til dens grenbuersom danner en slags porøs trakt. Disse buene er dekket av fine, tannlignende eller pigglignende strukturer som danner en naturlig sil. Vann kommer inn gjennom munnen, passerer gjennom den permeable veggen i "trakten" og kommer ut gjennom gjellene, mens næringsstoffer holdes tilbake og glir ned til halsen.
Den store fordelen med dette systemet er at krasjer ikkeI stedet for å kollidere front mot front med et rutenett, trekkes partiklene langs den skrånende overflaten, noe som forhindrer opphopning som kan ødelegge strømningen. kontinuerlig selvrensende Dette er nettopp hva mange filtre designet for vaskemaskiner frem til nå har manglet.
Teamet, hvis resultater har blitt publisert i tidsskriftet npj Nye forurensningerDe analyserte geometrien til gjelletrakten i detalj: åpningsvinkelen, plasseringen av piggene og strukturens porøsitet. Basert på denne informasjonen designet de en syntetisk modell som replikerer filtreringslogikken til disse fiskene, men tilpasset størrelsen og oppførselen til plastfibre.
Etter flere simuleringer og tester justerte de begge nettfinhet som for eksempel å vippe traktveggene slik at vannet og mikroplasten oppførte seg på samme måte som sjøvann og plankton oppfører seg i gjellene til fisk.
Et biomimetisk filter for vaskemaskiner: hvordan det fungerer
Resultatet av dette arbeidet er et filter som oppfører seg som en permeabel traktVaskevannet kommer inn gjennom den bredeste delen, beveger seg gjennom strukturen og passerer gjennom den porøse veggen for å returnere til vaskemaskinens kretsløp eller gå til avløpet som allerede er rent for fibre.
I stedet for å bli fanget i et frontnett, følger plastfibrene strømning styrt av traktens overflateDenne drabevegelsen, observert hos filterspisende fisk, fører til at partikler ikke samler seg på ett sted, men beveger seg mot et utløp som er spesielt designet for å samle dem opp uten å forstyrre strømmen.
Laboratorietester med simulert vaskevann viste at denne tilnærmingen tillater beholder mer enn 99 % av plastfibreneDenne ytelsen overgår langt ytelsen til mange av de nåværende tilgjengelige systemene. Ifølge forskerne ligger nøkkelen ikke bare i maskestørrelsen, men også i kombinasjonen av geometri, helning og strømning.
En annen fordel er dens mekanisk enkelhetEnheten krever ingen komplekse bevegelige deler: filterets form leder selve vannet og rusk. Denne enkelheten peker mot en relativt lav produksjonskostnad og lavere sannsynlighet for havari, noe som er spesielt relevant for den utbredte bruken i husholdningsapparater.
Designet inkluderer en kanal hvor mikroplast samler seg. Med jevne mellomrom, en sugemekanisme Den utvinner dette materialet og lagrer det i et lite rom hvor det kan komprimeres.
Fra spredte fibre til en avfallspellet
Et av de praktiske aspektene ved systemet er at det oppsamlede avfallet ikke blir liggende løst inne i maskinen. Vannet som inneholder de tilbakeholdte fibrene konsentreres i et bestemt område hvor det gjennom en komprimeringsprosess dannes et [manglende ord - muligens "slam" eller "filter"]. liten, fast pille eller pellet.
Denne tabletten genereres over flere vaskesykluser, slik at brukeren ikke trenger å gripe inn etter hver vask. Ifølge beregninger fra Bonn-teamet kan tømmefrekvensen være hver par dusin vask, avhengig av bruken av vaskemaskinen og typen klær.
Tanken er at brukervedlikehold skal være minimalistisk og enkelDet ville være nok å åpne et lokk, fjerne plastpelleten og kaste den i husholdningsavfallet, uten å måtte håndtere filtre fulle av skittent vann eller demontere interne komponenter.
Ved å konsentrere problemet på ett enkelt punkt, forhindres fibrene i å spre seg gjennom rør, avløpsrenseanlegg eller jordbruksfelt. Selv om den endelige resten fortsatt er plastisk, er den kontrollert og lokalisert, noe som forenkler håndteringen innenfor nåværende byavfallssystemer.
Prosjektlederne understreker at denne tilnærmingen ikke tar sikte på å løse mikroplastkrisen alene, men at den tilbyr et konkret verktøy for redusere en viktig kilde til daglig forurensning uten å kreve drastiske endringer i befolkningens vaner.
Samarbeid og mulig implementering i Europa
Teknologien er for tiden i ferd med å bli lisens og teamet fra Universitetet i Bonn samarbeider allerede med instituttet Fraunhofer UMSICHT å overføre prototypen fra laboratoriet til enheter som kan integreres i industrien.
Målet er todelt: på den ene siden at produsenter av vaskemaskiner innlemme denne typen filter i nye modeller; på den annen side utvikle løsninger som kan installeres som tilbehør for eksisterende enheterDette er spesielt relevant i europeiske land der beholdningen av vaskemaskiner fortsatt har en lang levetid foran seg.
I europeisk sammenheng er prosjektet i tråd med retningslinjer som tar sikte på å redusere plast og fremme en sirkulær økonomi. Land som Frankrike De har allerede tatt grep for å kreve antiforurensningsfiltre i nye vaskemaskiner, noe som åpner døren for at biomimetiske teknologier som denne kan bli en regulatorisk standard i de kommende årene.
Hvis EU ender opp med å fremme en homogene regelverkProdusenter som opererer i det spanske markedet og resten av kontinentet kan bli tvunget til å tilpasse designene sine. Et effektivt, rimelig og vedlikeholdsvennlig filter har en stor sjanse til å bli det foretrukne alternativet i sektoren.
Utover regulering vil sosial aksept også være nøkkelen. Det faktum at systemet er diskret og ikke påvirker vaskeytelse og som kun krever sporadisk og enkel inngripen, kan legge til rette for at det tas i bruk blant forbrukere som gradvis viser større bekymring for tilstedeværelsen av mikroplast i miljøet.
Miljøpåvirkning og forbrukerens rolle
Hvis denne typen filter skulle bli utbredt, kan den kumulative effekten bli betydelig. Ved å fange opp fibrene direkte i apparatet reduseres belastningen på fibrene. renseanlegg for urbane avløpsvannsom ofte ikke er konstruert for å håndtere store mengder av så små partikler.
Å redusere mikroplast i avløpsvann vil bety færre fibre i slam brukt som gjødselMindre forurensning i jordbruksjord og, på mellomlang sikt, lavere forekomst av plast i elver, akviferer og kystøkosystemer, hvor partikler allerede er blitt påvist i sedimenter og organismer.
Denne tilnærmingen kan tjene som et overgangstiltak mens tekstilindustrien beveger seg mot tekstiler mindre avhengige av plast eller mer slitesterk under vask. For tiden er realiteten at mange sportsklær, yttertøy og rimelige produkter fortsatt er produsert med syntetiske fibre.
Det biomimetiske filteret slutter seg dermed til andre strategier: programmer av øko-design av husholdningsapparaterKampanjer for å vaske klær med skånsommere programmer, spesifikke vaskenett eller promotering av tekstiler med mindre fiberavstøting.
Fra et sosialt perspektiv reduserer det behovet for at brukeren endrer rutinene sine drastisk ved å ha en løsning integrert i selve vaskemaskinen. Likevel er det viktig å følge retningslinjer som Unngå unødvendige vask, bruk kalde vaskeprogrammer og fulle maskiner Det kan utfylle filterets effekt og ytterligere redusere utslippet av mikroplast.
Forslaget fra Universitetet i Bonn illustrerer hvordan et design direkte inspirert av naturen kan bidra til en enkelt svar på et komplekst problemEn liten komponent, basert på oppførselen til sardingjellene, kan bli en sentral brikke i den europeiske innsatsen for å redusere mikroplastforurensning og gjøre noe så hverdagslig som å vaske klær til en mye mindre miljøpåvirkning.
