As águas residuais das máquinas de lavar são amplamente consideradas como uma importante fonte de microplásticos – minúsculas partículas de plástico suspeitas de prejudicar seres humanos e animais. Para reduzir esta 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. Os resultados foram publicados na revista npj Poluentes emergentes.
Uma máquina de lavar usada por uma família de quatro pessoas pode produzir até 500 gramas de microplásticos por ano, principalmente a partir de fibras que são removidas dos têxteis durante a 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 nas estações de tratamento de esgoto. Como esse lodo é frequentemente usado como fertilizante, as fibras podem, em última instância, ser espalhadas pelos campos.
Por que os filtros existentes para máquinas de lavar não funcionam
Devido à escala do problema, muitos fabricantes estão procurando maneiras de remover os microplásticos da água de lavagem antes que ela entre no meio ambiente. “No entanto, os sistemas de filtros existentes têm várias desvantagens”, explica a Dra. Leandra Hamann, do Instituto de Biologia Organística da Universidade de Bonn. “Alguns deles obstruem rapidamente, outros não fornecem filtragem adequada”.
Hamann, trabalhando com seu supervisor, Dr. Alexander Blanke e outros colegas, recorreu à biologia em busca de ideias. A equipe se concentrou em peixes que atuam como filtros naturais sofisticados – 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 com um sistema de arcos branquiais. “Observamos mais de perto o projeto 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 interdisciplinar Vida e Saúde e Futuros Sustentáveis da Universidade de Bonn.
Como as guelras dos peixes inspiraram o design de um filtro autolimpante
Com o tempo, estes peixes desenvolveram uma estratégia semelhante à filtração de fluxo cruzado. Seu sistema de arcos branquiais forma um funil que é mais largo na boca e se estreita até o esôfago. As paredes do funil são formadas por arcos ramificados que incluem estruturas em forma de pente. Essas estruturas são cobertas por pequenos dentes que criam uma teia esticada em arcos.
“Durante a alimentação, a água flui pela parede permeável do funil, é filtrada e a água livre de partículas é então liberada de volta ao meio ambiente através das brânquias”, explica Blancke. “Mas o plâncton é grande demais para isso; fica restringido pela estrutura natural da peneira. Graças ao formato de funil, ele rola até o esôfago, onde se acumula até o peixe engolir, o que esvazia e limpa o organismo.”
Essa mesma ideia ajuda a evitar entupimentos. Em vez de atingir diretamente um obstáculo plano, as partículas viajam ao longo da superfície e são direcionadas para o esôfago. A abordagem também é muito eficaz, pois remove quase todo o plâncton da água. Um filtro microplástico para uma máquina de lavar precisa de ambas as vantagens: forte aderência e resistência ao entupimento. Para criar uma versão para lavanderia, os pesquisadores recriaram o sistema de arco branquial e testaram diferentes tamanhos de células e ângulos de abertura do funil.
Resultados de testes, custos de produção e remoção de microplásticos
“Portanto, encontramos uma combinação de parâmetros que permitem que nosso filtro separe mais de 99% dos microplásticos da água, mas não obstrua”, diz Hamann. A equipe alcançou esse resultado combinando experimentos de laboratório com simulações de computador. Como o design natural evita peças móveis complexas, sua fabricação deve ser barata.
Os microplásticos capturados são coletados na saída do filtro e sugados várias vezes por minuto. Hamann, que desde então se mudou para a Universidade de Alberta, em Edmonton, Canadá, diz que o material coletado pode ser prensado dentro da máquina para espremer o restante da água. Os pellets de plástico resultantes poderiam ser removidos a cada poucas dezenas de lavagens e jogados fora com o lixo geral.
Patentes, esperanças da indústria e preocupações com a saúde
Uma equipa da Universidade de Bona e do Instituto UMSICHT Fraunhofer para o Ambiente, Segurança e Tecnologia Energética já solicitou uma patente na Alemanha, e o patenteamento em toda a UE está agora em curso. Os pesquisadores esperam que os fabricantes refinem o design e o integrem em futuras máquinas de lavar. Isto poderia reduzir a propagação de microplásticos à base de têxteis, pelo menos até certo ponto. A necessidade é urgente: análises mostram que estas partículas podem prejudicar gravemente a saúde. Eles já foram encontrados no leite materno e na placenta – e até no cérebro.
Instituições participantes e financiamento
Além da Universidade de Bonn, o Instituto Fraunhofer de Meio Ambiente, Segurança e Tecnologia Energética UMSICHT contribuiu para a pesquisa. 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 é fornecido pelo Centro de Transferência enaCom da Universidade de Bonn, em estreita cooperação com a PROvendis GmbH, o prestador de serviços da rede universitária da NRW para transferência de conhecimento e tecnologia “innovation2business.nrw”.
