Mikroplastiko tarša tapo viena opiausių šių metų aplinkosaugos ir visuomenės sveikatos temų: smulkios plastiko dalelės aptinkamos upėse, ežeruose, jūrose, o galiausiai patenka į geriamąjį vandenį ir maisto grandinę. Tyrėjai vis dažniau akcentuoja, kad problema nėra vien estetinė ar ekologinė, nes mikroplastikas randamas ir nuotekose, ir vandenvalos grandinėse.
Reaguodami į augančią taršą, Vaterlo universiteto (Kanada) mokslininkai sukūrė 3D spausdinimu paremtą filtravimo sprendimą, skirtą mikroplastikui sulaikyti. Jų idėja išsiskiria tuo, kad filtras gaminamas iš pažangių polimerinių medžiagų, o pati konstrukcija kuriama taip, kad būtų lengvai pritaikoma skirtingo dydžio vamzdynams ir sistemoms.
Kaip veikia 3D spausdintas filtras
Pagrindinis technologijos elementas yra tiksliai suprojektuota tinklinė struktūra su apibrėžto dydžio angomis. Tokį raštą 3D spausdinimas leidžia atkartoti itin preciziškai, todėl filtras gali taikliai sulaikyti įvairių formų mikroplastiko daleles, įskaitant sintetinių audinių pluoštus ir netaisyklingus fragmentus, atsirandančius yrant didesnėms plastiko atliekoms.
Kūrėjai nurodo, kad filtruose pritaikytas gamybos principas padeda išvengti greito užsikimšimo, kuris dažnai riboja tradicinių mechaninių filtrų efektyvumą. Po spausdinimo naudojamas vandenyje tirpus komponentas, kuris pasišalina, palikdamas mikro ir nanoskalės poras, o papildomas sluoksnis padidina mikroplastiko „prikibimą“ neužblokuodamas angų.
„Išbandėme nuo aštuonių iki 20 filtrų, sudėtų vieną ant kito. Naudodami 20 filtrų pašalinome 90 proc. mikroplastiko, o tai yra aiškus pagerėjimas, palyginti su dabartinėmis filtravimo technologijomis“, – sakė Vaterlo universiteto chemijos inžinerijos profesorius Tizazu Mekonnen.
Kuo tai svarbu vandens valymui
Dalis šiandien taikomų vandens valymo sprendimų susiduria su dilema: labai smulkioms dalelėms sulaikyti reikia tankesnių filtrų, tačiau tuomet krenta pralaidumas, didėja energijos sąnaudos ir priežiūros poreikis. Tyrėjų siūloma 3D spausdinama alternatyva siekia suderinti sulaikymo efektyvumą ir stabilų vandens srautą, o tai ypač aktualu diegiant sprendimus didesniu mastu.
Technologija taip pat orientuota į tvaresnį gyvavimo ciklą: akcentuojami biopolimerai ir paprastesnė utilizacija pasibaigus naudojimui. Praktikoje tai svarbu ne tik laboratorijose, bet ir ten, kur filtrai keičiami dažnai, pavyzdžiui, pramoninėse sistemose ar nuotekų valyklose.
Kur filtrai galėtų būti pritaikyti
Vienas realistiškiausių scenarijų yra integracija į municipalines nuotekų valyklas, nes būtent nuotekos laikomos reikšmingu mikroplastiko, ypač tekstilės pluoštų, patekimo į aplinką keliu. Kitas galimas pritaikymas yra buitiniai sprendimai: vandens filtravimo įrenginiai, o taip pat skalbyklėse naudojami moduliai, galintys sulaikyti daleles skalbimo ciklo metu.
Mokslininkai pabrėžia, kad 3D spausdinimo pranašumas yra greitas dizaino koregavimas ir mastelio keitimas, todėl filtrus būtų galima pritaikyti labai skirtingoms infrastruktūroms. Vis dėlto platesniam diegimui reikės papildomų bandymų realiomis sąlygomis, įvertinant ilgaamžiškumą, priežiūrą ir sąnaudų balansą.