Cảnh tượng ấy quá quen thuộc đến nỗi chúng ta không để ý: chúng ta bật máy giặt, lấy quần áo ra khỏi lồng giặt, và nước chảy xuống cống. Nhưng trong hành trình nước ấy... hàng ngàn sợi nhựa nhỏ Các chất này được thải ra từ quần áo tổng hợp, sau khi đi qua các nhà máy xử lý, sẽ chảy vào sông, đất nông nghiệp và thậm chí cả thức ăn của chúng ta.
Một đội từ Đại học Bonn đã phát triển một bộ lọc lấy cảm hứng từ hệ thống cho ăn. de peces giống như cá mòi, loài có khả năng có khả năng thu giữ hơn 99% vi nhựa có mặt trong nước giặt. Đó là một thiết bị đơn giản, không có cơ chế phức tạp, có thể được tích hợp vào các máy giặt trong tương lai để hạn chế một trong những nguồn ô nhiễm thầm lặng nhất trong cuộc sống hàng ngày.
Một vấn đề vô hình trong mỗi mẻ giặt.
Thoạt nhìn, nước thải ra từ máy giặt gia đình có vẻ sạch sẽ, nhưng nó chứa... mảnh vụn nhựa siêu nhỏ Những sợi này đến từ các loại quần áo như áo khoác nỉ, áo thun thể thao hoặc đồ thể thao. Mỗi chu kỳ giặt đều thải ra những sợi nhỏ li ti, do kích thước nhỏ nên rất khó giữ lại trong các hệ thống xử lý nước thải thông thường.
Các nghiên cứu của nhóm nghiên cứu người Đức ước tính rằng một hộ gia đình bốn người có thể phát hành khoảng nửa kilôgam vi nhựa mỗi năm Chỉ riêng việc giặt quần áo thôi cũng đã tạo ra các hạt bụi này. Một số hạt bụi này bị giữ lại trong các nhà máy xử lý nước thải, nhưng nhiều hạt khác lại thải ra môi trường. bùn thảiSau đó, nó được sử dụng làm phân bón trong các cánh đồng nông nghiệp, từ đó các sợi lại được phân tán ra ngoài.
Tại châu Âu, vấn đề này đang bắt đầu xuất hiện trong chương trình nghị sự chính trị và khoa học. Sự tích tụ của Vi hạt nhựa trong đất, nước ngầm và chuỗi thức ăn Điều này khiến các nhà chức trách môi trường lo ngại, vì họ coi việc giặt giũ tại nhà là một nguồn phát thải chính mà hiện vẫn chưa được kiểm soát tốt.
Cho đến nay, các bộ lọc máy giặt công nghiệp chỉ cung cấp các giải pháp một phần: một số trong số đó là... Chúng nhanh chóng bị tắc nghẽn.Một số hệ thống khác không giữ lại đủ chất xơ hoặc làm cho thiết bị trở nên đắt hơn. Thách thức nằm ở việc tìm ra một hệ thống kết hợp hiệu quả, khả năng tự làm sạch và chi phí phải chăng đối với người dùng châu Âu trung bình.
Thiên nhiên như một hình mẫu: cá mòi và các loài cá ăn lọc khác.
Để tìm ra một giải pháp thay thế khả thi, các nhà nghiên cứu ở Bonn đã tìm kiếm dưới nước. Các loài cá như... cá mòi, cá cơm hoặc cá thu Chúng kiếm ăn bằng cách lọc một lượng lớn nước biển, bắt giữ sinh vật phù du đồng thời cho phép nước sạch đi qua mang.
Bí mật nằm ở kiến trúc của các cung mang của nóChúng tạo thành một dạng phễu xốp. Các vòm này được bao phủ bởi các cấu trúc nhỏ, giống như răng hoặc gai, tạo thành một cái sàng tự nhiên. Nước đi vào qua miệng, đi qua thành thấm của "phễu" và thoát ra qua mang, trong khi chất dinh dưỡng được giữ lại và trượt xuống cổ họng.
Ưu điểm lớn nhất của hệ thống này là không bị sậpThay vì va chạm trực diện với lưới, các hạt được kéo dọc theo bề mặt nghiêng, ngăn ngừa sự tích tụ có thể làm sụp đổ dòng chảy. Điều này tự làm sạch liên tục Đây chính xác là điều mà nhiều bộ lọc được thiết kế cho máy giặt từ trước đến nay vẫn thiếu.
Nhóm nghiên cứu, với các kết quả đã được công bố trên tạp chí. npj Các chất gây ô nhiễm mới nổiHọ đã phân tích chi tiết hình học của phễu mang: góc mở, sự sắp xếp của các gai và độ xốp của cấu trúc. Dựa trên thông tin này, họ đã thiết kế một... người mẫu tổng hợp Điều này mô phỏng logic lọc của các loài cá này, nhưng được điều chỉnh cho phù hợp với kích thước và hành vi của các sợi nhựa.
Sau nhiều lần mô phỏng và thử nghiệm, họ đã điều chỉnh cả hai yếu tố... độ mịn của lưới chẳng hạn như nghiêng thành phễu để nước và vi nhựa có chuyển động tương tự như nước biển và sinh vật phù du trong mang cá.
Bộ lọc mô phỏng sinh học dành cho máy giặt: nguyên lý hoạt động
Kết quả của công việc này là một bộ lọc hoạt động như một... phễu thấmNước giặt đi vào qua phần rộng nhất, chảy qua cấu trúc và xuyên qua thành xốp để quay trở lại mạch máy giặt hoặc chảy ra cống sau khi đã được làm sạch các sợi vải.
Thay vì bị mắc kẹt trong lưới phía trước, các sợi nhựa sẽ đi theo... dòng chảy được dẫn hướng bởi bề mặt của phễuChuyển động kéo lê này, được quan sát thấy ở các loài cá ăn lọc, khiến các hạt không tích tụ tại một chỗ mà di chuyển về phía một cửa thoát được thiết kế đặc biệt để thu gom chúng mà không làm cản trở dòng chảy.
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng nước rửa mô phỏng cho thấy phương pháp này cho phép giữ lại hơn 99% sợi nhựaHiệu suất này vượt xa nhiều hệ thống hiện có trên thị trường. Theo các nhà nghiên cứu, chìa khóa không chỉ nằm ở kích thước lưới mà còn ở sự kết hợp giữa hình học, độ nghiêng và luồng khí.
Một ưu điểm khác là... sự đơn giản về mặt cơ họcThiết bị này không cần các bộ phận chuyển động phức tạp: hình dạng của bộ lọc tự dẫn hướng nước và các chất bẩn. Sự đơn giản này giúp giảm chi phí sản xuất và xác suất hỏng hóc, điều đặc biệt quan trọng đối với việc ứng dụng rộng rãi thiết bị này trong các thiết bị gia dụng.
Thiết kế bao gồm một kênh nơi các hạt vi nhựa tích tụ. Định kỳ, một cơ chế hút Nó chiết xuất vật liệu này và lưu trữ trong một ngăn nhỏ, nơi nó có thể được nén lại.
Từ những sợi tơ phân tán đến viên nén phế thải.
Một trong những khía cạnh thực tiễn của hệ thống là chất thải được thu gom không bị để lại lỏng lẻo bên trong máy. Nước chứa các sợi được giữ lại được tập trung tại một khu vực cụ thể, nơi thông qua quá trình nén, một [từ bị thiếu - có thể là "bùn" hoặc "bộ lọc"] được hình thành. viên thuốc nhỏ, rắn chắc hoặc viên nén.
Viên nén này được tạo ra qua nhiều chu kỳ giặt, vì vậy người dùng không cần can thiệp sau mỗi lần giặt. Theo tính toán của nhóm nghiên cứu tại Bonn, tần suất đổ rác có thể là... cứ sau vài chục lần giặtTùy thuộc vào cách sử dụng máy giặt và loại quần áo.
Ý tưởng là việc bảo trì sẽ do người dùng đảm nhiệm. tối giản và đơn giảnChỉ cần mở nắp, lấy hạt nhựa ra và vứt vào thùng rác sinh hoạt, không cần phải xử lý các bộ lọc đầy nước bẩn hoặc tháo rời các bộ phận bên trong.
Bằng cách tập trung vấn đề vào một điểm duy nhất, các sợi nhựa được ngăn chặn không cho phát tán qua đường ống, nhà máy xử lý nước thải hoặc đồng ruộng. Mặc dù chất cặn cuối cùng vẫn là nhựa, nhưng nó... được kiểm soát và định vịĐiều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý rác thải trong các hệ thống xử lý rác thải đô thị hiện nay.
Các nhà lãnh đạo dự án nhấn mạnh rằng phương pháp này không nhằm mục đích tự mình giải quyết khủng hoảng vi nhựa, nhưng nó cung cấp một công cụ cụ thể để giải quyết vấn đề này. giảm thiểu một nguồn ô nhiễm chính trong cuộc sống hàng ngày mà không đòi hỏi những thay đổi mạnh mẽ trong thói quen của người dân.
Hợp tác và khả năng triển khai tại châu Âu
Công nghệ này hiện đang trong quá trình phát triển. giấy phép và nhóm nghiên cứu từ Đại học Bonn hiện đang hợp tác với viện này. Fraunhofer UMSICHT Chuyển đổi nguyên mẫu từ phòng thí nghiệm sang các thiết bị có thể tích hợp vào ngành công nghiệp.
Mục tiêu có hai khía cạnh: một mặt, đó là... các nhà sản xuất máy giặt Tích hợp loại bộ lọc này vào các mẫu mới; mặt khác, phát triển các giải pháp có thể được lắp đặt như... phụ kiện cho các thiết bị hiện cóĐiều này đặc biệt quan trọng ở các nước châu Âu, nơi lượng máy giặt hiện có vẫn còn thời gian sử dụng hữu ích lâu dài.
Trong bối cảnh châu Âu, dự án này phù hợp với các chính sách nhằm giảm thiểu rác thải nhựa và thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn. Các quốc gia như... Pháp Họ đã thực hiện các bước để yêu cầu lắp đặt bộ lọc chống ô nhiễm trong máy giặt mới, điều này mở ra cơ hội cho các công nghệ mô phỏng sinh học như thế này trở thành một phần của thị trường. tiêu chuẩn quy định trong những năm tiếp theo
Nếu Liên minh châu Âu cuối cùng lại thúc đẩy một quy định đồng nhấtCác nhà sản xuất hoạt động tại thị trường Tây Ban Nha và phần còn lại của châu Âu có thể buộc phải điều chỉnh thiết kế của mình. Một bộ lọc hiệu quả, chi phí thấp và dễ bảo trì có nhiều khả năng trở thành lựa chọn ưu tiên trong ngành.
Bên cạnh quy định, sự chấp nhận của xã hội cũng sẽ là yếu tố then chốt. Việc hệ thống này hoạt động kín đáo và không ảnh hưởng đến... hiệu suất giặt và chỉ cần can thiệp đơn giản và không thường xuyên là có thể thúc đẩy việc áp dụng nó trong số người tiêu dùng, những người đang dần thể hiện sự quan tâm lớn hơn về sự hiện diện của vi nhựa trong môi trường.
Tác động đến môi trường và vai trò của người tiêu dùng
Nếu loại bộ lọc này trở nên phổ biến, hiệu quả tích lũy có thể rất đáng kể. Bằng cách chặn trực tiếp các sợi vải trong thiết bị, tải trọng lên các sợi vải được giảm bớt. nhà máy xử lý nước thải đô thịNhững thiết bị này thường không được thiết kế để xử lý một lượng lớn các hạt nhỏ như vậy.
Giảm lượng vi nhựa trong nước thải sẽ đồng nghĩa với việc giảm lượng sợi nhựa trong nước thải. bùn thải được sử dụng làm phân bónGiảm thiểu ô nhiễm trong đất nông nghiệp và, trong trung hạn, giảm sự hiện diện của chất dẻo trong các con sông, tầng chứa nước ngầm và hệ sinh thái ven biển, nơi các hạt nhựa đã được phát hiện trong trầm tích và sinh vật.
Cách tiếp cận này có thể đóng vai trò như một biện pháp chuyển tiếp trong khi ngành công nghiệp dệt may đang hướng tới tương lai. vải ít phụ thuộc vào nhựa hoặc có khả năng chống mài mòn tốt hơn trong quá trình giặt. Hiện nay, thực tế là nhiều quần áo thể thao, áo khoác ngoài và các sản phẩm giá rẻ vẫn được sản xuất bằng sợi tổng hợp.
Bộ lọc mô phỏng sinh học do đó kết hợp với các chiến lược khác: các chương trình của thiết kế sinh thái của thiết bị gia dụngCác chiến dịch khuyến khích giặt quần áo bằng chế độ giặt nhẹ nhàng hơn, sử dụng lưới giặt chuyên dụng, hoặc quảng bá các loại vải ít bị rụng sợi.
Từ góc độ xã hội, việc tích hợp giải pháp vào chính máy giặt giúp người dùng không cần phải thay đổi quá nhiều thói quen sinh hoạt. Tuy nhiên, việc tuân thủ các hướng dẫn như... Tránh giặt giũ không cần thiết, sử dụng chế độ giặt nước lạnh và giặt đầy tải. Nó có thể bổ sung cho hiệu quả của bộ lọc và giảm thiểu hơn nữa lượng vi nhựa thải ra.
Đề xuất từ Đại học Bonn minh họa cách một thiết kế lấy cảm hứng trực tiếp từ thiên nhiên có thể đóng góp vào... Câu trả lời đơn giản cho một vấn đề phức tạpMột linh kiện nhỏ, dựa trên hoạt động của mang cá mòi, có thể trở thành một phần quan trọng trong nỗ lực của châu Âu nhằm giảm thiểu ô nhiễm vi nhựa và làm cho những hoạt động thường ngày như giặt giũ có tác động môi trường nhỏ hơn nhiều.
