Исследователи из Германии представили каскадный фильтр на основе текстиля, предназначенный для улавливания микропластика непосредственно из сточных вод до того, как он попадет в реки и океаны.

Новый фильтр, разработанный группой ученых из Немецкого института исследований текстиля и волокон в Денкендорфе (DITF), улавливает волокна, которые отделяются во время обычной стирки.

Его появление на рынке совпало с растущей обеспокоенностью мирового сообщества проблемой загрязнения микропластиком. Исследования показывают, что в Мировом океане содержится более 171 триллиона частиц, следы которых обнаруживаются даже в отдаленных регионах Антарктиды.

Микропластик попадает в организм человека через пищевую цепочку и может представлять опасность для здоровья. При стирке синтетических тканей в сточные воды попадает большое количество этих материалов, которые затем легко проникают в водные экосистемы.

Раствор чистой воды

Каскадный фильтр на основе текстиля был разработан для решения растущей проблемы загрязнения микропластиком, которое, по прогнозам, к 2030 году увеличится в 3,2 раза, а к концу века — в 10 раз.

По данным исследователей, эффективность фильтра в удалении частиц микропластика из сточных вод составляет 89,7–98,5 %. Эти результаты были подтверждены как лабораторными испытаниями, так и полевыми испытаниями на промышленной прачечной и муниципальной станции очистки сточных вод.

Исследователи заявили, что при каждом цикле стирки из одежды незаметно высвобождаются синтетические микроволокна. На 2,2 фунта (один килограмм) ткани может приходиться от 12 до 1400 миллиграммов микроволокон.

Поперечный разрез трехмерного вязаного фильтра. Изображение предоставлено: DITF

Несмотря на то, что обычные очистные сооружения могут удалять до 99% микропластика, из-за большого объёма очищаемой воды значительное его количество всё равно попадает в реки и океаны.

Поэтому фильтр, разработанный нашей командой, ориентирован на локальную фильтрацию, в отличие от традиционных методов, которые в значительной степени полагаются на химическую или механическую очистку на крупных предприятиях. Кроме того, он рассчитан на эффективную работу даже при низком давлении воды.

«Помимо фильтрации микропластика, текстильная композитная среда, разработанная в DITF, может использоваться для решения широкого спектра других задач по фильтрации», — уточнили исследователи.

Предотвращение загрязнения океана

Инновационная разработка команды основана на трехступенчатой системе фильтрации из текстильных композитных материалов. Каждая ступень состоит из трехмерной (3D) сэндвич-структуры из полипропиленовой ткани и 3D-прослойки.

По мере прохождения сточных вод через каскад поры на каждом этапе становятся все мельче. Это позволяет системе задерживать все более мелкие частицы. В результате она улавливает микропластик размером до 1,5 микрометра.

Со временем захваченные частицы образуют то, что инженеры называют «коркой фильтра» — слой задержанного материала, который на самом деле может повысить эффективность фильтрации. Чтобы предотвратить образование отложений, команда также внедрила наклонную систему.

«Для очистки фильтра и восстановления его работоспособности была внедрена система обратной промывки сжатым воздухом, — сообщили исследователи в пресс-релизе. — По мере того как «осадок на фильтре» перемещается с ткани на распорную конструкцию, обратная промывка требуется все реже, что увеличивает время работы на 155 процентов».

По мнению ученых, высокая эффективность разделения и длительный срок службы фильтрующего материала делают эту систему перспективным решением для очистки сточных вод. «Ее можно гибко адаптировать под различные сферы применения и масштабы, при этом она остается экономичной и компактной», — заключили они.