As águas residuais das máquinas de lavar são amplamente vistas como uma importante fonte de microplásticos – minúsculas partículas de plástico suspeitas de prejudicar humanos e animais. Para ajudar a reduzir essa poluição, os investigadores da Forest University desenvolveram um novo filtro baseado num modelo natural: o sistema de arco branquial do peixe. Nos testes iniciais, 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 poluente emergente npj.
Uma máquina de lavar usada por uma família de quatro pessoas pode produzir até 500 gramas de microplásticos por ano, principalmente devido à lavagem dos têxteis. Isto torna a roupa do dia a dia uma das fontes mais importantes destas partículas. Hoje, grande parte desse material acaba em lodo de esgoto produzido em estações de tratamento de águas residuais. Como esse lodo é frequentemente aplicado como fertilizante, as fibras podem eventualmente se espalhar pelos campos.
Por que os filtros de máquinas de lavar existentes são insuficientes
Devido à escala do problema, muitos fabricantes estão procurando maneiras de remover os microplásticos da água de lavagem antes que cheguem ao meio ambiente. “Os sistemas de filtros disponíveis até agora têm várias desvantagens”, explica a Dra. Leandra Hamann, do Instituto de Biologia Organísmica da Universidade de Bonn. “Alguns deles obstruem rapidamente, enquanto outros não oferecem filtragem adequada”.
Hamann, trabalhando com seu orientador de doutorado, Dr. Alexander Blank e outros colegas, recorreu à biologia em busca de ideias. A equipe concentrou-se em peixes que atuam como filtros naturais especializados – resultado de milhões de anos de evolução.
Alguns peixes filtram a água, incluindo a cavala, a sardinha e a anchova. Eles nadam com a boca aberta e capturam o plâncton usando seu sistema de arco branquial. “Observamos atentamente a construção deste sistema e o utilizamos como modelo para criar um filtro que poderia ser usado em uma máquina de lavar”, disse Blank, que é membro das áreas de pesquisa transdisciplinar “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 técnica semelhante à filtração de fluxo cruzado. Seu sistema de arco branquial forma um funil que é mais largo em direção à boca e mais estreito em direção ao esófago. As paredes do funil são compostas por arcos ramificados, incluindo estruturas em forma de pente. Essas estruturas são cobertas por pequenos dentes, formando uma malha que se estende por todo o arco.
“Durante a ingestão dos alimentos, a água flui pela parede permeável do funil, é filtrada e a água livre de partículas retorna ao meio ambiente pelas brânquias”, explica Blank. “No entanto, o plâncton é grande demais para isso; fica preso pela estrutura natural da peneira. Graças ao formato do funil, ele rola em direção à garganta, onde é recolhido até que o peixe o engula, o que esvazia e limpa o sistema.”
A mesma ideia ajuda a evitar entupimentos. Em vez de atingir diretamente uma barreira plana, as partículas se movem ao longo da superfície e em direção à garganta. O método também é altamente eficaz, pois remove quase todo o plâncton da água. Um filtro microplástico de máquina de lavar precisa de força: forte captura e resistência ao entupimento. Para criar uma versão para lavanderia, os pesquisadores recriaram o sistema de arco branquial e testaram diferentes tamanhos de malha e ângulos de abertura do funil.
Resultados de testes, custos de produção e remoção de microplásticos
“Descobrimos assim uma combinação de parâmetros que permitiu ao nosso filtro separar mais de 99% dos microplásticos da água sem ficar bloqueado”, diz Hamann. A equipe chegou a esses resultados combinando experimentos de laboratório com simulações de computador. Como o design baseado na natureza evita peças móveis complexas, sua fabricação deveria ser mais barata.
Os microplásticos capturados acumulam-se na saída do filtro e são sugados várias vezes por minuto. Hamann, que se mudou para a Universidade de Alberta, em Edmonton, no Canadá, diz que o material coletado pode ser prensado dentro da máquina para espremer a água restante. O pellet de plástico resultante pode ser removido após algumas dezenas de lavagens e descartado no lixo comum.
Patentes, esperanças industriais e preocupações com a saúde
A equipa da Universidade de Bona e o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, de Segurança e Energia UMSICHT já solicitaram 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 pode reduzir até certo ponto a proliferação de microplásticos à base de têxteis. A necessidade é premente: análises sugerem que essas partículas podem causar sérios danos à saúde. Já foram detectados no leite materno e na placenta e até no cérebro.
Instituições e fundos participantes
Além da Forest University, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, Segurança e Energia UMSICHT contribui 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 inovação é fornecido pelo centro de transferência enaCom da Universidade de Bonn, em estreita cooperação com a PROvendis GmbH, um prestador de serviços de transferência de conhecimento e tecnologia para a rede universitária da Renânia do Norte-Vestfália “innovation2business.nrw”.
