Podczas spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego naukowcy przedstawili nowy koncept usuwania mikroplastiku ze środowiska. Generator fal dźwiękowych tanio i skutecznie oczyszcza wodę z zanieczyszczeń.
Na ratunek wodzie
Woda to najcenniejszy zasób naszej planety. Tym bardziej alarmujące jest więc tempo, w którym zanieczyszczamy go chemikaliami i mikroplastikiem — cząsteczkami tworzyw sztucznych o średnicy mniejszej niż 5 milimetrów. Na szczęście naukowcy nie śpią, pracując nad nowymi, innowacyjnymi i funkcjonalnymi sposobami oczyszczania wody. Dobrą wiadomością jest też opracowywanie zróżnicowanych metod usuwania mikroplastiku z cieczy, bo im więcej mamy rozwiązań, tym większa szansa na powodzenie. Nowe rozwiązanie w tej dziedzinie przybywa prosto ze spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.
Pomysł zrodził się podczas dyskusji z kolegą, który powiedział, że potrzebujemy nowych sposobów zbierania mikrodrobin plastiku z wody. Ponieważ siły akustyczne mogą popychać cząsteczki razem, zastanawiałem się, czy moglibyśmy użyć ich do agregacji mikroplastików w wodzie, ułatwiając usuwanie plastiku.
dr Menake Piyasena, główny badacz projektu
Wykorzystanie fal akustycznych do zbierania zanieczyszczeń zamiast filtrów to ciekawa koncepcja, która potencjalnie może być tańszym i trwalszym rozwiązaniem niż zapychające się filtry. Polega na koncentracji cząstek plastiku w płynącej wodzie za pomocą sił akustycznych lub fal dźwiękowych, które przenoszą energię na zanieczyszczenia, powodując, że niektóre z nich wibrują i poruszają się. Naukowcy już wykorzystują to zjawisko do oddzielania cząstek biologicznych od cieczy, takich jak krwinki czerwone od osocza.
Nowa metoda o interesujących właściwościach
Aby przetestować koncept zespół zbudował system rur, każda o szerokości 8 mm, połączonymi z jedną rurą wlotową i wieloma rurami wylotowymi. Następnie przymocowano przetwornik do boku metalowej rurki. Kiedy przetwornik był włączony, generował fale ultradźwiękowe w poprzek rury, przykładając siły akustyczne do mikroplastików przechodzących przez system i ułatwiając ich przechwytywanie.
We wstępnych eksperymentach z mikroplastikami z polistyrenu, polietylenu i polimetakrylanu metylu naukowcy odkryli, że mniejsze cząstki (o szerokości od 6 do 180 µm) zachowywały się inaczej niż większe (o szerokości od 180 do 300 µm) w obecności sił akustycznych. Wprowadzone do czystej wody cząsteczki obu rozmiarów ułożyły się wzdłuż środka kanału, wychodząc przez środkowy wylot, podczas gdy czysta woda wypływała otaczającymi wylotami. Natomiast gdy do wody dodano detergent do prania lub zmiękczacz do tkanin, większe cząsteczki skupiały się na bokach, wychodząc przez boczne wyloty, a oczyszczona woda wypływała środkowym wylotem. Stworzono więc system wykorzystujący oba zjawiska.
Usunęliśmy w ten sposób ponad 70% małych plastików i ponad 82% dużych.
Nelum Perera, doktorant w laboratorium Piyaseny w New Mexico Tech
System do oczyszczania wody z mikroplastiku został też przetestowany w rzeczywistych warunkach poza laboratorium. Urządzenie bardzo dobrze poradziło sobie z oczyszczeniem wody ze stawu, która została dodatkowo zanieczyszczona mikroplastikiem. Naukowcy kalkulują, że eksploatacja obecnego urządzenia przez godzinę kosztowałaby około 7 centów, a oczyszczenie jednego litra wody zajęłoby około półtorej godziny.
Następnym krokiem zespołu jest opracowanie systemu z szerszymi rurkami lub wiązkami wielu rurek i wypróbowanie go na niewzbogaconych próbkach rzeczywistych, w tym wody oceanicznej i ścieków z pralek.
Teraz chcemy udowodnić, że siły akustyczne można wykorzystać do koncentracji mikroplastiku na większą skalę za pomocą prawdziwych próbek, które już zawierają mikrodrobiny plastiku
dr Menake Piyasena, główny badacz projektu
