Samočistiaci filter inšpirovaný prírodou zachytáva mikroplasty: Nový prístup k ochrane životného prostredia
Nový filter napodobňuje prirodzené procesy filtrácie u rýb, čím minimalizuje upchávanie a zaisťuje efektívne zachytávanie mikroplastov. Táto technológia má potenciál znížiť znečistenie mikroplastmi v rôznych oblastiach.
Vedci vyvinuli nový typ filtra, ktorý sa sám čistí a je inšpirovaný mechanizmami filtrácie potravy u rýb. Filter je určený na zachytávanie mikroplastov, ktoré predstavujú rastúci problém pre životné prostredie.
Výskumníci navrhli a otestovali samočistiaci filter (FiF) na zachytávanie mikroplastov, pričom využili poznatky z morfológie kŕmenia rýb. Princíp filtra spočíva v polopriečnom prietoku, kde sa uhol dopadu častíc a rýchlosť prúdenia vody využívajú na oddelenie mikroplastov. Experimenty ukázali, že zmenšenie uhla dopadu zvyšuje pravdepodobnosť odkotúľania častíc, čím sa znižuje ich usadzovanie na filtri.
Na testovanie vplyvu uhla dopadu vedci vytvorili experimentálne zariadenie, v ktorom mohli meniť uhol filtra od 0° do 90°. Použili rôzne typy častíc, vrátane vajíčok žiabronôžky, dospelých žiabronôžok, fragmentov mikroplastov a vlákien mikroplastov. Zistili, že pri optimálnom uhle dopadu a pri správnej veľkosti ôk siete sa dosahuje vysoká účinnosť zachytávania mikroplastov. Rýchlosť prúdenia vody bola nastavená na približne 11 cm/s, čo je podobné rýchlosti prúdenia v odtokových potrubiach práčok.
Filter bol navrhnutý s kužeľovitým tvarom, ktorý pripomína ústa rýb. Podporné štruktúry filtra boli vytlačené 3D tlačou a imitovali žiabrové oblúky rýb. Povrch filtra bol štruktúrovaný tak, aby napodobňoval zuby a dentikuly rýb, čo potenciálne zvyšuje turbulencie a udržiava filter čistý. Kryt filtra je modulárny a umožňuje oddelenie koncentrátu (zachytané mikroplasty) od permeátu (čistá voda). Automatické ventily riadia odtok a napodobňujú čistiace správanie rýb.
Komentár redakcie: Nový filter predstavuje inovatívny prístup k riešeniu problému znečistenia mikroplastmi. Inšpirácia prírodou a dôkladné testovanie prispeli k vývoju účinného a samočistiaceho zariadenia. Hoci sú potrebné ďalšie štúdie na optimalizáciu a rozsiahlejšie testovanie, tento filter má potenciál výrazne znížiť množstvo mikroplastov uvoľňovaných do životného prostredia.
Simulácie výpočtovej dynamiky tekutín (CFD) boli použité na analýzu prúdenia vody vo filtri. Cieľom bolo optimalizovať uhol dopadu a geometriu filtra pre maximálnu účinnosť. Testovanie účinnosti filtrácie sa vykonávalo na testovacom zariadení, ktoré meralo objemový prietok a účinnosť zachytávania častíc. Experimenty ukázali, že nový filter je účinný pri zachytávaní mikroplastov a má potenciál pre použitie v práčkach a iných aplikáciách.
