Desarrollan un filtro de microplásticos inspirado en los peces

Investigadores alemanes han creado un filtro para lavadoras basado en el sistema de arco branquial de los peces que es capaz de separar más del 99% de los microplásticos del agua.

Las aguas residuales de una lavadora en un hogar de cuatro personas producen hasta 500 gramos de microplásticos al año, principalmente debido a la abrasión de los tejidos. Por lo tanto, los electrodomésticos son una de las fuentes más importantes de estas diminutas partículas. Actualmente, los microplásticos llegan directamente a los lodos de depuración de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Dado que estos lodos se utilizan a menudo como fertilizantes, las fibras acaban finalmente en los campos.

Por ello, muchos fabricantes han buscado formas de eliminar los microplásticos del agua de lavado para evitar que lleguen al medio ambiente. «Sin embargo, los sistemas de filtrado disponibles hasta ahora tienen varias desventajas», explica la Dra. Leandra Hamann, del Instituto de Biología Organísmica de la Universidad de Bonn. «Algunos se obstruyen rápidamente, otros no ofrecen una filtración adecuada».

Mirando dentro de la boca de los peces

La científica, junto con su director de tesis, el Dr. Alexander Blanke, y sus colegas, ha recurrido al reino animal en su búsqueda de posibles soluciones. El equipo se centró en los peces, que pueden considerarse auténticos maestros de la tecnología de filtrado y que han desarrollado esta filtración a lo largo de cientos de millones de años.

Algunos peces se alimentan mediante filtración, como por ejemplo la caballa, la sardina y la anchoa. Nadan por el agua con la boca abierta y filtran el plancton con su sistema de arcos branquiales. «Estudiamos detenidamente la estructura de este sistema y lo utilizamos como modelo para desarrollar un filtro que se puede utilizar en lavadoras», explica Blanke, miembro de las áreas de investigación transdisciplinarias «Vida y salud» y «Futuros sostenibles» de la Universidad de Bonn.

Durante su evolución, estos peces han desarrollado una técnica similar a la filtración de flujo cruzado. Su sistema de arcos branquiales tiene la forma de un embudo que es más ancho en la boca del pez y se estrecha hacia la garganta. Las paredes del embudo están formadas por los arcos branquiales. Estas presentan estructuras en forma de peine, los arcos, que a su vez están cubiertos de pequeños dentículos. Esto crea una especie de malla que se estira gracias a los arcos branquiales.

«Durante la ingesta de alimentos, el agua fluye a través de la pared permeable del embudo, se filtra y el agua libre de partículas se libera de nuevo al medio ambiente a través de las branquias», explica Blanke. «Sin embargo, el plancton es demasiado grande para esto; queda retenido por la estructura natural del tamiz. Gracias a la forma de embudo, rueda hacia el esófago, donde se acumula hasta que el pez traga, lo que vacía y limpia el sistema».

Este principio evita que el filtro se bloquee, ya que, en lugar de chocar de frente con el filtro, las fibras ruedan a lo largo de él hacia la garganta. El proceso también es muy eficaz, ya que elimina casi todo el plancton del agua. Ambos son aspectos que un filtro de microplásticos también debe poder ofrecer. Así, los investigadores replicaron el sistema del arco branquial. Para ello, variaron tanto el tamaño de la malla de la estructura de tamiz como el ángulo de apertura del embudo.

El filtro alcanza una alta eficiencia

«Así, hemos encontrado una combinación de parámetros que permiten a nuestro filtro separar más del 99% de los microplásticos del agua sin obstruirse», afirma Hamann. Para lograrlo, el equipo utilizó no solo experimentos, sino también simulaciones por ordenador. El filtro inspirado en la naturaleza no contiene ningún mecanismo complejo, por lo que su fabricación debería ser muy económica.

Los microplásticos que filtra del agua de lavado se acumulan en la salida del filtro y se aspiran varias veces por minuto. Según el investigador, que ahora trabaja en la Universidad de Alberta en Edmonton (Canadá), podrían, por ejemplo, prensarse en la máquina para eliminar el agua restante. Las bolitas de plástico así creadas podrían retirarse cada varias docenas de lavados y desecharse con la basura general.

La investigación se ha publicado recientemente en la revista Emerging contaminants.

El equipo de la Universidad de Bonn y del Instituto Fraunhofer de Tecnología Ambiental, de Seguridad y Energética UMSICHT ya ha solicitado una patente para su desarrollo en Alemania; actualmente se está tramitando la patente a nivel de la UE. Los investigadores esperan ahora que los fabricantes sigan desarrollando el filtro y lo integren en las futuras generaciones de lavadoras. Esto frenaría, al menos en cierta medida, la propagación de microplásticos procedentes de los textiles.