В последние годы проблема загрязнения Мирового океана микропластиком приобрела угрожающие масштабы. Учёные видят решение в новых способах переработки пластиковых отходов и экологичных альтернативах – биоразлагающихся материалах.
Но как предотвратить попадание крошечных пластиковых частиц из уже имеющихся изделий в сточные воды?
Существует немало фильтров для отлова микропластика, однако они не столь эффективны, как хотелось бы.
Дело в том, что существующие "сита" не способны собрать фрагменты пластика размером менее 0,3 миллиметра. Из-за этого в воду попадает несчётное количество куда более мелких частиц.
Для их отлова японские исследователи разработали устройство, которое условно можно назвать BAW-системой. Оно генерирует объёмные акустические волны (bulk acoustic wave, или BAW).
Исследователи сосредоточили внимание на том факте, что одним из крупнейших источников микропластика, попадающего в океан, являются стиральные машины. По словам учёных, среднестатистическая стиральная машина, которая за один цикл стирки расходует около ста литров воды, "выбрасывает" около десяти тысяч волокон ткани за тот же цикл.
Факт последующего поедания таких волокон, например, с морской рыбой, неприятен сам по себе. Но и это ещё не всё. Как известно, многие ткани, из которых шьётся одежда, постельное бельё и так далее, являются синтетическими. Во время стирки их волокна распадаются на мельчайшие частицы (которые также попадают в организмы людей), и современные системы очистки сточных вод не способны отфильтровывать их.
Инженеры Страны восходящего солнца решили создать устройство, которое будет собирать микропластик и синтетические волокна с помощью пьезовибрации.
Установка разделяет весь поток воды в трубе на три канала. А непосредственно перед точкой разветвления помещается пьезоэлектрическое устройство для подачи акустических волн.
Генерируемые волны направляют частицы микромусора определённого диаметра и плотности в один поток. Этот поток отправляется в канал посередине, а из двух других, расположенных по бокам, в канализационную систему вытекает очищенная вода.
Специалисты уже провели испытания своей системы (материалы любезно предоставил один из местных производителей текстиля).
Лабораторные тексты показали, что BAW-установка улавливает 95% частиц полиэтилентерефталата (химические волокна для изготовления предметов быта, в первую очередь одежды) и 99% волокон нейлона-6 (полиамидное волокно, больше известное как капрон).
В дальнейшем разработчики намерены создать специальное покрытие для внутренней части канала, чтобы микромусор не прилипал к нему.
Потребуются и другие доработки, прежде чем устройство сможет выйти на рынок.
К примеру, учёные хотят создать в своей системе несколько параллельных и последовательных каналов различного диаметра. Они хотят добиться того, чтобы в итоге весь микропластиковый мусор концентрировался всего в 50 миллилитрах воды.
Кроме того, на данный момент необходимо увеличить скорость слива чистой воды.
Статья с подробным описанием новой разработки представлена в журнале Sensors and Actuators B: Chemical.
Кстати, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о технологии одновременной фильтрации и переработки пластиковых отходов и о проекте The Ocean Cleanup, который занимается очисткой океанов и рек.
