Za posledné desaťročia sa globálna produkcia plastov radikálne zvýšila a zanecháva za sebou čoraz viac mikroskopických nečistôt.
Mikroplasty v pitnej vode: voľným okom neviditeľná hrozba, ktorá je už súčasťou nášho každodenného života. Zdroj: iStock.com/MargJohnsonVA
Malé fragmenty, známe ako mikroplasty – častice s veľkosťou menšou ako päť milimetrov –, už prenikli do najodľahlejších častí našej planéty od hlbín Mariánskej priekopy až po Antarktídu. Ešte alarmujúcejšie je, že mikroplasty prenikli do vodných systémov. To zapríčiňuje, že priemerný človek každý týždeň prehltne množstvo mikroplastov s hmotnosťou platobnej karty.
Zatiaľ čo čistiarne odpadových vôd sa snažia zachytiť tieto malé častice, veľa ľudí sa v dnešnej dobe spolieha najmä na domáce filtračné systémy. Možností pre spotrebiteľov je mnoho, ale moderné filtre často používajú drahé biologicky nerozložiteľné syntetické membrány, ktoré v konečnom dôsledku prispievajú k tvorbe plastového odpadu, ktorému sa snažíme zabrániť.
Nové riešenie prichádza od osemnásťročnej študentky strednej školy Mie Hellerovej. Podarilo sa jej totiž vyvinúť inovatívny vodný filter bez membrány, ktorý dokáže z pitnej vody extrahovať až 95,52 percenta mikroplastov. Využitím fyziky magnetických kvapalín vynález poskytuje vysoko dostupné čistenie vody od nežiaducich častíc.
Zdroje mikroplastov. A) Makroplasty, farby, plastové pelety, syntetické textílie, pneumatiky, výrobky osobnej spotreby. B) Objem odpadu podľa ich pôvodu v kilotonách za rok (Thompson a kol., 2024).
Aký rozsah má kríza mikroplastov?
Keď sú väčšie plastové predmety, ako sú fľaše na vodu, syntetické oblečenie a obalové materiály, vystavené slnečnému žiareniu a fyzickému zvetrávaniu, biologicky sa nerozkladajú, ale jednoducho sa fragmentujú (rozpadávajú) na menšie kúsky. Tieto častice sú neuveriteľne odolné a ich povrch ľahko pohlcuje nebezpečné chemické toxíny a ťažké kovy nachádzajúce sa vo vodných systémoch.
Keď ľudia konzumujú mikroplasty prostredníctvom pitnej vody, mikroplasty prekračujú biologické bariéry a migrujú do tkanív a krvných ciev, kde predstavujú zatiaľ neznáme dlhodobé zdravotné riziká. Konvenčné domáce filtre, ako napríklad aktívne uhlie, sa primárne zameriavajú na chemické nečistoty a chuť, nie na zachytávanie jemných mikroskopických častíc. Naopak, pokročilé submikrónové filtračné systémy sú príliš drahé a ich závislosť od polymérov na báze fosílnych palív vytvára ešte viac plastového odpadu.
Biodostupnosť plastov a mikroplastov podľa veľkosti a kľúčových zdrojov. Keď sa plasty rozkladajú na menšie časti, stávajú sa dostupnejšími pre väčší počet organizmov. To znázorňujú horizontálne šípky. Zároveň sa zvyšuje potenciál na prenos prostredníctvom potravových reťazcov. To znázorňujú diagonálne šípky (Thompson a kol., 2024).
Mechanizmus filtračného systému
Princíp tohto vynálezu spočíva v látke nazývanej ferrofluid – špecializovanom magnetickom oleji. Mikroplasty sa inherentne ťažko oddeľujú od vody pre mikroskopickú veľkosť a nízku hustotu. Ferrofluid ako olejovitá látka je vysoko hydrofóbny, čo znamená, že vodu odpudzuje. Zavedením ferrofluidu do kontaminovaného vodného prúdu sa ferrofluid selektívne viaže na syntetické plastové častice a úplne ignoruje molekuly vody.
Prototyp vynálezu sa skladá z troch modulov:
1) horná komora s objemom jeden liter, ktorá zadržiava prichádzajúcu kontaminovanú vodu,
2) zásobná jednotka, ktorá uchováva ferrofluid na báze magnetického oleja,
3) magnetické pole, ktoré vytiahne ferrofluid naplnený plastom z prúdu vody.
Prelomom v konečnom návrhu je schopnosť filtra fungovať na princípe uzavretej slučky. Zariadenie oddeľuje zachytené mikroplasty od magnetického oleja, čo umožňuje filtru úspešne regenerovať a recyklovať 87,15 percenta ferrofluidu a tým výrazne minimalizovať potrebu údržby zo strany používateľa.
Pozrite si
Využitie v budúcnosti
Na preukázanie účinnosti filtra Mia Hellerová vyvinula senzor zákalu na meranie suspendovaných pevných látok v kvapaline. Odberom vzoriek vody pred filtráciou a po nej jej senzor overil, že prototyp zadržal až 95,52 percenta mikroplastov. Tradičné čistiarne odpadových vôd zvyčajne dosahujú priemernú mieru extrakcie v rozmedzí 70 až 90 percent.
Jej inovatívny vynález jej získal miesto finalistky na Medzinárodnom vedeckom a inžinierskom veľtrhu Regeneron 2025 – najväčšej svetovej vedeckej súťaži pre stredoškolákov. Mia plánuje uviesť svoj bezmembránový a cenovo dostupný filter na spotrebiteľský trh a sprístupniť ho tak pre každého.
Zdroje: People, TECHSPOT, Smithsonian Magazine
(KAM)
