Die Natur könnte den Schlüssel zur Reinigung des schmutzigen Wassers unserer Waschmaschinen bergen. Forscher haben sich Fischen zugewandt, deren Filtersystem seit Millionen von Jahren perfektioniert ist, um eine einfache Vorrichtung zu entwerfen. Ihr Ziel ist es, die winzigen Plastikfasern einzufangen, die unsere Kleidung bei jedem Waschgang freisetzt, bevor sie Flüsse und Böden verschmutzen.
Diese Partikel, Mikroplastik genannt, stellen ein großes Umweltproblem dar. Jedes Jahr gibt ein Vierpersonenhaushalt bis zu einem halben Kilogramm dieser Fasern über seine Waschmaschine ab. Kläranlagen entfernen sie nicht alle, und viele landen über Düngemittel auf den Feldern. Daher erscheint es notwendig, einen Weg zu finden, sie direkt an der Quelle, im Haushaltsgerät selbst, abzufangen.
Im Inneren des Mauls dieser Sardelle werden Planktonpartikel durch das System der Kiemenbögen eingefangen.
© Foto: Jens Hamann Ein von der Evolution bewährtes Modell
Bestimmte Fische, wie Sardinen oder Sardellen, ernähren sich durch das Filtern von Meerwasser. Sie schwimmen mit geöffnetem Maul und halten Plankton mit einem ausgeklügelten System in ihren Kiemen zurück. Dieses System funktioniert wie ein Trichter, dessen Wände mit feinen Zähnchen ausgekleidet sind und einen natürlichen Sieb bilden. Das Wasser durchströmt dieses Sieb und tritt durch die Kiemenspalten wieder aus, während die Nahrung eingefangen wird.
Der große Vorteil dieses Systems ist, dass es niemals verstopft. Dank der trichterförmigen, abgeschrägten Form gleiten die Planktonpartikel entlang der Wände in Richtung Magen des Fisches, der sie verschluckt. Diese permanente Selbstreinigung gewährleistet eine effiziente und kontinuierliche Filtration – ein Vorteil, den herkömmliche Waschmaschinenfilter nicht besitzen.
Die Wissenschaftler der Universität Bonn, deren Arbeit in
npj Emerging Contaminants veröffentlicht wurde, haben diesen Mechanismus genau untersucht. Sie haben die Trichterform und die Textur des Kiemensiebs mit synthetischen Materialien nachgebildet. Durch die Anpassung der Feinheit der Maschen und des Neigungswinkels passten sie dieses natürliche Modell speziell auf mikroskopisch kleine Plastikfasern an.
Ein effizienter und einfacher Filter für unsere Waschmaschinen
Die Labortests des Prototyps lieferten vielversprechende Ergebnisse. Der bionische Filter fing mehr als 99 % des Mikroplastiks im simulierten Waschwasser ab. Diese hohe Leistung erklärt sich durch das Design des Filters selbst, der die Fasern entlang seiner Oberfläche leitet, anstatt sie frontal zu blockieren, und so eine schnelle Verstopfung vermeidet.
Die Vorrichtung ist bewusst einfach gehalten. Sie enthält keine komplexen mechanischen oder beweglichen Teile, was auf niedrige Herstellungskosten und hohe Zuverlässigkeit hoffen lässt. Die eingefangenen Fasern werden an einem einzigen Punkt gesammelt, wo sie im Laufe der Waschzyklen zu einem kleinen, festen Pellet verpresst werden könnten.
Laut den Forschern wäre die Wartung minimal. Der Nutzer müsste nur alle ein bis zwei Monate dieses Pellet aus Plastikabfällen entnehmen und mit dem Hausmüll entsorgen. Diese Innovation, für die bereits ein Patent angemeldet wird, ebnet den Weg für eine mögliche Integration in zukünftige Waschmaschinengenerationen und könnte so diese Quelle der Umweltverschmutzung erheblich reduzieren.
Artikelautor: Cédric DEPOND
Quelle: npj Emerging Contaminants