Tím výskumníkov zo Shinshu University vyvinul mikrofluidné zariadenie navrhnuté na základe hydraulicko-elektrickej analógie.
Zdroj: iStockphoto.com
Častice plastového odpadu menšie ako 5 milimetrov, známe ako mikroplasty, sú vážnym problémom pre životné prostredie. Predstavujú stále rastúcu ekologickú a zdravotnú hrozbu, pričom vedci začínajú až teraz chápať vplyv malých častíc na náš organizmus a život pod vodou i na súši. Štúdia z roku 2019 odhalila, že každý týždeň prijmeme približne 5 gramov mikroplastu, čo sa rovná hmotnosti kreditnej karty. V minulom roku dokonca vedci potvrdili ich prítomnosť v materskom mlieku.
Ešte horšie je, že mikroskopického odpadu sa tiež neuveriteľne ťažko zbavujeme. Nedávno však japonskí výskumníci prišli s novým riešením filtrovania pomocou prekvapivého zdroja – zvuku.
Odstraňovanie častíc z vody
Tím výskumníkov zo Shinshu University vyvinul novú metódu čistenia mikroplastov z vody prostredníctvom akustických vĺn. Na rozdiel od predchádzajúcich ultrazvukových filtračných techník môže ich metóda odstrániť veľké aj malé mikroplastové častice pomocou jedinečného dvojstupňového procesu. Svoje výsledky prezentovali na stretnutí Americkej chemickej spoločnosti.
Väčšina mikroplastov sa v dnešnej dobe odstraňuje z vody prostredníctvom filtrov. Avšak tieto zariadenia majú tendenciu upchávať sa a musia byť pravidelne čistené a vymieňané. Náklady na uvedený spôsob zachytávania mikroplastov sa môžu teda výrazne predražiť.
Mikrofluidné zariadenie. Zdroj: Yoshitake Akiyama zo Shinshu University
Mikrofluidné zariadenie na báze akustických vĺn
„Zvukové vlny používame na zmenu koncentrácie častíc v určitom obvode,“ hovorí jeden z autorov štúdie. V tomto prípade je dôležité premýšľať o zvuku nie ako o upokojujúcej hudbe alebo hlase osoby, ale ako o vlnách na ultrazvukovej frekvencii mimo rozsahu ľudského sluchu. Keď sa vlny aplikujú vnútri vymedzeného priestoru, ako je napríklad oceľová rúrka, tlačia malé častice – mikroplasty – k sebe.
Mikrofluidné zariadenie má tri mikrokanály so šírkou 1,5 milimetra prepojené štyrmi sériovými trojrozmernými spojmi so šírkou 0,7 milimetra.
Ultrazvukové vlny prechádzajú vodou a tlačia mikroplasty do stredu prúdu tekutiny, odkiaľ sa potom môžu zberať alebo odfiltrovať a očistená voda bez mikroplastov sa filtruje do bočných vetiev hlavnej centrálnej cesty zariadenia. Mikroplasty sú zarovnané uprostred stredného mikrokanála pomocou objemovej akustickej vlny s rezonančnou frekvenciou 500 kilohertzov.
Zariadenie používa mikrofluidnú technológiu, ktorá na mikroúrovni mení správanie vody prostredníctvom kanálov. Pri pokuse bolo odfiltrovaných 90 percent mikroplastov s veľkosťou 10, 15, 20, 25, 50 a 200 mikrometrov. Keď výskumníci zmiešali rôzne veľkosti častíc dohromady (25 – 200 mikrometrov a 10 – 25 mikrometrov), úspešnosť filtrácie bola okolo 80 percent.
Tím verí, že pokrok, ktorý dosiahol, poukazuje na využitie zariadenia v budúcnosti. Dalo sa použiť v práčkach, továrňach a vo fabrikách tak, aby sa zabránilo unikaniu mikroplastov v odpadovej vode do kanalizácie. Vedci ešte nemajú jasnú predstavu o tom, do akej miery ovplyvňuje plast naše zdravie. Mikroplasty sú spájané so všetkým od zápalu cez problémy s plodnosťou až po rakovinu.
Zdroj: Shinshu University, VND, Inverse, New Atlas
(JM)
