Acredita-se que as águas residuais das máquinas de lavar sejam uma importante fonte de microplásticos, minúsculas partículas de plástico que podem prejudicar humanos e animais. Para ajudar a reduzir a poluição, investigadores da Universidade de Bona criaram um novo filtro baseado num modelo natural: o sistema de arco branquial dos peixes. Nos primeiros testes, o dispositivo com patente pendente removeu mais de 99% das fibras plásticas das águas residuais das máquinas de lavar. Resultados de pesquisa publicados em revista poluentes emergentes npj.
Uma máquina de lavar usada por uma família de quatro pessoas pode produzir até 500 gramas de microplásticos por ano, principalmente devido à abrasão das fibras dos têxteis durante o processo de lavagem. Isto faz da roupa diária uma das fontes mais importantes destas partículas. Hoje, grande parte desse material vai parar no lodo de esgoto produzido em estações de tratamento de esgoto. Como esse lodo é frequentemente usado como fertilizante, as fibras podem eventualmente ser espalhadas pelos campos.
Por que os filtros de máquinas de lavar existentes são insuficientes
Devido à dimensão do problema, muitos fabricantes têm procurado formas de remover os microplásticos da água de lavagem e evitar que entrem no ambiente. “No entanto, os sistemas de filtração disponíveis até agora têm várias desvantagens”, explica a Dra. Leandra Hamann, do Instituto de Biologia Organísmica da Universidade de Bonn. “Alguns deles obstruem rapidamente e outros não fornecem filtragem suficiente.”
Junto com seu orientador de doutorado, Dr. Alexander Blanc, e outros colegas, Harman buscou inspiração na biologia. A equipa concentrou-se em peixes que actuam como filtros naturais especializados – o resultado de centenas de milhões de anos de evolução.
Alguns peixes se alimentam de água filtrada, incluindo cavala, sardinha e anchova. Eles nadam com a boca aberta e usam seu sistema de arco branquial para capturar o plâncton. “Estudamos cuidadosamente a construção desse sistema e o utilizamos como modelo para o desenvolvimento de filtros que podem ser usados em máquinas de lavar”, diz Blank, membro das áreas de pesquisa interdisciplinar “Vida e Saúde” e “Futuro Sustentável” da Universidade de Bonn.
Como as guelras dos peixes inspiraram o design do filtro autolimpante
Com o tempo, estes peixes desenvolveram uma estratégia semelhante à filtração de fluxo cruzado. Seu sistema de arco branquial forma um funil que é mais largo na boca e se estreita em direção ao esôfago. As paredes do infundíbulo são formadas por arcos branquiais, que incluem estruturas em forma de pente. Essas estruturas são cobertas por pequenos dentes que formam uma rede ao longo do arco do pé.
“Durante a alimentação, a água flui pelas paredes permeáveis do funil, é filtrada e a água livre de partículas é liberada de volta ao meio ambiente pelas brânquias”, explica Blanc. “No entanto, o plâncton é muito grande; fica bloqueado pela estrutura natural da peneira. Por causa do formato de funil, ele rola em direção ao esôfago, onde é coletado até que o peixe o engula, esvaziando e limpando o organismo.”
A mesma ideia ajuda a evitar entupimentos. Em vez de atingirem diretamente a barreira plana, as partículas viajam ao longo da superfície e são direcionadas para o esôfago. Este método também é muito eficiente, pois remove quase todo o plâncton da água. Os filtros microplásticos para máquinas de lavar precisam ter propriedades fortes de captura e antientupimento. Para construir uma versão para uso em lavanderia, os pesquisadores recriaram o sistema de arco branquial e testaram diferentes tamanhos de malha e ângulos de abertura do funil.
Resultados de testes, custos de fabricação e remoção de microplásticos
“Portanto, encontramos uma combinação de parâmetros que permitiu ao nosso filtro separar mais de 99% dos microplásticos da água sem ficar entupido”, disse Harman. A equipe chegou a esse resultado combinando experimentos de laboratório com simulações de computador. Como os projetos baseados na natureza evitam peças móveis complexas, os custos de produção deveriam ser mais baixos.
Os microplásticos capturados acumulam-se na saída do filtro e são sugados várias vezes por minuto. Harman, que mais tarde se mudou para a Universidade de Alberta, em Edmonton, Canadá, disse que o material coletado poderia ser pressionado em uma máquina para espremer qualquer água restante. As partículas de plástico resultantes podem ser removidas a cada poucas dezenas de lavagens e descartadas no lixo comum.
Patentes, esperanças da indústria e preocupações com a saúde
A equipe da Universidade de Bonn e o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, de Segurança e Energia UMSICHT solicitaram uma patente na Alemanha, e os pedidos de patentes em toda a UE estão atualmente em andamento. Os pesquisadores esperam que os fabricantes possam melhorar o design e incorporá-lo em futuras máquinas de lavar. Isto poderia, pelo menos até certo ponto, reduzir a propagação de microplásticos à base de têxteis. A necessidade é urgente: a análise mostra que estas partículas podem representar sérios riscos para a saúde. Eles foram encontrados no leite materno e na placenta, e até mesmo no cérebro.
Instituições participantes e financiamento
Além da Universidade de Bonn, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, de Segurança e Energia UMSICHT também está envolvido na pesquisa. O financiamento vem do Ministério Federal de Pesquisa, Tecnologia e Espaço (BMFTR) e do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC). O centro de transferência enaCom da Universidade de Bonn fornece suporte na proteção e comercialização da invenção em estreita cooperação com a PROvendis GmbH, o prestador de serviços da rede de transferência de conhecimento e tecnologia “innovation2business.nrw” da Universidade da Renânia do Norte-Vestfália.
