Le acque reflue di una lavatrice in una famiglia di quattro persone producono fino a 500 grammi di microplastiche ogni anno, a causa soprattutto dell'abrasione dei tessuti. Gli elettrodomestici sono quindi una delle fonti più importanti di queste minuscole particelle. Attualmente, le microplastiche finiscono direttamente nei fanghi di depurazione degli impianti di trattamento delle acque reflue e, dato che questi fanghi vengono spesso utilizzati come fertilizzante, alla fine le fibre di microplastica finiscono nei campi.
Leandra Hamann Studiengang Organismic Biology, Evolutionary Biology and Palaeobiology (OEP-Biology) dell’Universität Bonn, sottolinea che «Tuttavia, i sistemi di filtraggio finora disponibili, presentano diversi svantaggi. Alcuni si intasano rapidamente, altri non offrono una filtrazione adeguata».
La Hamann è la principale autrice dello studio “A self-cleaning, bio-inspired high retention filter for a major entry path of microplastics”, pubblicato recentemente su npj Emerging Contaminants da un team di ricercatori dell’OEP-Biology e del Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) che illustra un modo per rimuovere le microplastiche dall'acqua di lavaggio per impedirne la dispersione nell'ambiente.
In cerca di soluzioni a questo crescente problema, il team di scienziati tedeschi si è ispirato al regno animale e, in particolare, si è concentrato sui pesci che si nutrono tramite filtrazione, come sgombri, sardine e acciughe, e che, dicono all’università di Bonn, «Possono essere considerati veri e propri maestri della tecnologia di filtraggio, e che hanno sviluppato questa filtrazione nel corso di centinaia di milioni di anni».
Il supervisore dello studio, Alexander Blanke, delle aree di ricerca transdisciplinari " Life & Health e Sustainable Futures dell’OEP-Biology, spiega che «Alcuni pesci nuotano nell'acqua con la bocca aperta e filtrano il plancton con il loro sistema di archi branchiali. Abbiamo esaminato più da vicino la struttura di questo sistema e l'abbiamo utilizzato come modello per sviluppare un filtro utilizzabile nelle lavatrici. Nel corso della loro evoluzione, questi pesci hanno sviluppato una tecnica simile alla filtrazione a flusso incrociato. Il loro sistema di archi branchiali ha la forma di un imbuto, più largo alla bocca del pesce e che si assottiglia verso l'esofago. Le pareti dell'imbuto sono modellate dagli archi branchiali. Questi presentano strutture a pettine, gli archi, a loro volta ricoperti di piccoli denti. Questo crea una sorta di rete che viene tesa dagli archi branchiali. Durante l'assunzione di cibo, l'acqua scorre attraverso la parete permeabile dell'imbuto, viene filtrata e l'acqua priva di particelle viene poi rilasciata nell'ambiente attraverso le branchie. Tuttavia, il plancton è troppo grande per questo; viene trattenuto dalla struttura naturale del setaccio. Grazie alla forma a imbuto, rotola verso l'esofago, dove viene raccolto finché il pesce non lo deglutisce, svuotando e pulendo l'apparato. Questo principio impedisce l'intasamento del filtro: invece di colpirlo frontalmente, le fibre rotolano lungo di esso verso l'esofago. Il processo è anche molto efficace, poiché rimuove quasi tutto il plancton dall'acqua».
Si tratta di due aspetti essenziali che dovrebbe garantire un filtro per microplastiche e, quindi, i ricercatori tedeschi hanno replicato il sistema dell'arco branchiale pesci, ma variando sia la dimensione delle maglie della struttura del setaccio sia l'angolo di apertura dell'imbuto.
La Hamann sottolinea che «Abbiamo quindi trovato una combinazione di parametri che consente al nostro filtro di separare oltre il 99% delle microplastiche dall'acqua senza ostruirlo».
Per riuscirci, il team di scienziati ha fatto esperimenti e simulazioni al computer, realizzando un filtro modellato sulla natura che non contiene meccanismi elaborati e dovrebbe quindi essere molto economico da produrre.
Le microplastiche filtrate dall'acqua di lavaggio si raccolgono nell'uscita del filtro e vengono poi aspirate più volte al minuto. Secondo la Hamann, che ora si è trasferita all'Università di Alberta a Edmonton, in Canada, «Potrebbero poi, ad esempio, essere pressate nella macchina per rimuovere l'acqua rimanente. Il pellet di plastica creato in questo modo potrebbe quindi essere rimosso dopo poche decine di lavaggi e smaltito con i rifiuti indifferenziati».
Il team dell’Universität Bonn e dell’UMSICHT) ha già depositato una domanda di brevetto per il suo sviluppo in Germania; la procedura di brevettazione a livello europeo è attualmente in corso. I ricercatori sperano che i produttori sviluppino ulteriormente il filtro e lo integrino nelle future generazioni di lavatrici: «Questo arginerebbe, almeno in parte, la diffusione delle microplastiche dai tessuti. E questo è anche necessario: le analisi indicano che le particelle possono causare gravi danni alla salute. Sono già state trovate nel latte materno e nella placenta, e persino nel cervello».
