Este filtro inspirado em peixes remove mais de 99% dos microplásticos

Uma máquina de lavar usada por uma família de quatro pessoas pode gerar até 500 gramas de microplásticos por ano, em grande parte devido ao desgaste das fibras dos têxteis durante a lavagem. Isso faz da roupa de uso diário uma das fontes mais importantes dessas partículas. Hoje, grande parte desse material vai parar no lodo de esgoto produzido nas estações de tratamento de esgoto. Como esse lodo é frequentemente aplicado como fertilizante, as fibras podem, em última análise, ser espalhadas pelos campos.

Por que os filtros de máquinas de lavar existentes são insuficientes

Devido à escala do problema, muitos fabricantes têm procurado maneiras de remover os microplásticos da água de lavagem antes que cheguem ao meio ambiente. “No entanto, os sistemas de filtragem disponíveis até agora têm várias desvantagens”, explica a Dra. Leandra Hamann, do Instituto de Biologia Organísmica da Universidade de Bonn. “Alguns deles ficam entupidos rapidamente, outros não oferecem filtragem adequada”.

Hamann, trabalhando com seu orientador de doutorado, Dr. Alexander Blanke e outros colegas, recorreu à biologia em busca de ideias. A equipe concentrou-se em peixes que atuam como filtros naturais especializados – resultado de centenas de milhões de anos de evolução.

Alguns peixes se alimentam filtrando a água, incluindo cavala, sardinha e anchova. Eles nadam com a boca aberta e capturam o plâncton usando seu sistema de arco branquial. “Analisamos mais de perto a construção desse sistema e o usamos como modelo para desenvolver um filtro que pode ser usado em máquinas de lavar”, diz Blanke, que é membro das áreas de pesquisa transdisciplinar “Vida e Saúde” e “Futuros Sustentáveis” da Universidade de Bonn.

Como as guelras dos peixes inspiraram um design de 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 esófago. As paredes do funil são formadas por arcos branquiais, que incluem estruturas em forma de pente. Essas estruturas são cobertas por pequenos dentes, criando uma malha esticada ao longo dos arcos.

“Durante a ingestão de alimentos, a água flui através da parede permeável do funil, é filtrada e a água livre de partículas é então liberada de volta ao meio ambiente através das brânquias”, explica Blanke. “No entanto, o plâncton é grande demais para isso; ele é retido pela estrutura natural da peneira. Graças ao formato de funil, ele rola em direção à garganta, onde é coletado até o peixe engolir, o que esvazia e limpa o sistema.”

Essa mesma ideia ajuda a evitar entupimentos. Em vez de bater diretamente em uma barreira plana, as partículas se movem ao longo da superfície e são guiadas em direção à garganta. A abordagem também é altamente eficiente, pois remove quase todo o plâncton da água. Um filtro microplástico para máquina de lavar precisa de ambos os pontos fortes: forte captura e resistência ao bloqueio. Para construir uma versão para 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

“Descobrimos assim uma combinação de parâmetros que permitem ao nosso filtro separar mais de 99% dos microplásticos da água, mas sem ficar bloqueados”, diz Hamann. A equipe alcançou esse resultado combinando experimentos de laboratório com simulações de computador. Como o design baseado na natureza evita peças móveis complicadas, sua produção deve ser barata.

Os microplásticos capturados se acumulam na saída do filtro e são aspirados várias vezes por minuto. Hamann, que desde então se mudou para a Universidade de Alberta, em Edmonton, Canadá, diz que o material coletado poderia ser pressionado dentro da máquina para espremer a água restante. O pellet de plástico resultante poderia então ser removido a cada poucas dezenas de lavagens e jogado fora com o lixo geral.

Patentes, esperanças da indústria e preocupações com a saúde

A equipa da Universidade de Bona e o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, de Segurança e de Energia UMSICHT já solicitaram uma patente na Alemanha, e o patenteamento em toda a UE está agora em andamento. Os pesquisadores esperam que os fabricantes refinem o design e o integrem em futuras máquinas de lavar. Isso poderia reduzir a disseminação de microplásticos à base de têxteis, pelo menos até certo ponto. A necessidade é premente: análises sugerem que estas partículas podem causar sérios danos à saúde. Eles já foram detectados no leite materno e na placenta – e até no cérebro.

Instituições participantes e financiamento

Além da Universidade de Bonn, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, de Segurança e Energia UMSICHT contribuiu para o estudo. O financiamento veio do Ministério Federal de Pesquisa, Tecnologia e Espaço (BMFTR) e do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC). O apoio à proteção e comercialização da invenção está sendo fornecido pelo Centro de Transferência enaCom da Universidade de Bonn, em estreita cooperação com a PROvendis GmbH, um prestador de serviços para a rede universitária da NRW para transferência de conhecimento e tecnologia “innovation2business.nrw”.