微塑料平日指尺寸极小的塑料颗粒或纤维，被认为可能对人类及动物健康构成经久风险。研究指出，一个四口之家的单台洗衣机，每年就可能向情况释放多达约500克的微塑料，个中大年夜部分来自纺织品在洗涤过程中的磨损与断裂。这些颗粒随废水进入污水处理厂，多半滞留在污泥中，而污泥又经常作为肥料施用于农田，导致塑料纤维最终扩散到泥土和更广泛的生态体系中。
针对这一问题，不少制造商已开端摸索在洗衣机端口拦截微塑料的技巧路径，但现有滤网筹划广泛存在易堵塞、过滤效力不足或成本较高等缺点。波恩大年夜学有机生物学研究所的莱安德拉·哈曼博士指出，今朝市情上的一些装配要么很快被纤维堵逝世，须要频繁保护，要么对渺小塑料颗粒的去除率并不睬想，是以难以在大年夜范围应用中发挥应有感化。
为寻找更优的工程筹划，研究团队转向天然界已有的“成熟设计”。他们体系考察了各类生物的过滤构造，特别存眷那些以滤食为生的鱼类，如鲭鱼、沙丁鱼和凤尾鱼等，这类鱼经由过程张口游动，将水流引进口腔并依附鳃弓体系高效截留浮游生物。课题负责研究者之一亚历山大年夜·布兰克介绍，他们对鱼类鳃弓在几亿年演变中形成的滤食构造进行了具体分析，并以此为底本设计出实用于洗衣机废水处理的仿生滤网。
在这些滤食性鱼类体内，鳃弓体系整体呈漏斗状：开口处位于鱼嘴一端，向食道偏向逐渐收窄。构成漏斗壁的是一系列鳃弓，这些弓状骨架上分布着类似梳齿的鳃耙，其外面覆盖着渺小的“齿突”，合营构成一个持续的网状筛构造。当鱼摄食时，水流穿过这层可渗入渗出的漏斗壁，经鳃排出体外，而体积更大年夜的浮游生物颗粒则被网状构造截留在漏斗内部。
编译自/ScitechDaily
因为漏斗外形及水流偏向的设计，这些被截留的颗粒不会堵逝世筛面，而是沿着漏斗内壁滚动，最终汇聚到食道进口处，在鱼吞咽时被一次性“清空”，实现天然的自干净。研究团队指出，这种“横流过滤”式的工作机制兼具高过滤效力与不易堵塞两大年夜优势，恰是幻想微塑料滤网所须要的特点。是以，他们在仿生设计中重点复刻了这一漏斗几何形态和网孔构造，使纤维沿滤面滚动而非正面抵触触犯，从而明显减轻堵塞风险。
在具体工程实现上，团队复制了鱼类鳃弓体系的关键几何参数，并对筛网孔径以及漏斗开口角度进行了体系调节和组合优化。研究人员经由过程实验与计算机模仿相结合的办法，寻找出既能截留绝大年夜多半微塑料纤维，又不会导致快速堵塞的一组参数组合。成果显示，在这一设计前提下，滤网对洗衣机废水中的微塑料去除率可跨越99%，且全部构造无需复杂机械部件，适于低成本批量制造。
新滤网被设计为可集成在洗衣机内部的自力组件，中部的滤芯部分负责模仿鱼鳃弓的漏斗与筛网体系，而外部外壳则便于按期清理和与整机管路对接。在运行过程中，被截留的塑料纤维会集合到滤网出口区域，并以较高频率被抽吸移除，以防再次聚积回流。研究假想，后端可以经由过程机械紧缩等方法将这些湿纤维压抑成含水量较低的塑料团块，用户只需在数十次洗衣后掏出一次，将固体颗粒作为通俗生活垃圾处理即可。
今朝，这项技巧已在德国提交专利申请，并在欧盟层面推动更广泛的常识产权保护。除了波恩大年夜学之外，弗劳恩霍夫情况、安然与能源技巧研究所（UMSICHT）也深度介入了该项目，相干转化工作由波恩大年夜学转移中间enaCom结合NRW高校收集的技巧转移办事机构PROvendis合营推动。研究团队欲望家电制造商可以或许在将来一代洗衣机中集成这类仿生滤网，从泉源上大年夜幅削减纺织品微塑料排放，为缓解情况微塑料包袱供给直接而可行的工程路径。
科学界近年来赓续发出警示，指出情况中的微塑料可能对人体造成严重、并且很可能是经久的健康威逼。相干分析已在母乳、胎盘甚至大年夜脑组织中发明微塑料颗粒的存在，激发"大众,"对其潜在毒性及慢性累积效应的广泛担心。在这一背景下，从泉源削减微塑料排放被视为与下流治理同样关键的一环，而来自鱼类鳃弓的“仿生筹划”正表现了天然灵感在情况技巧中的独特价值。
发表评论 取消回复