Középiskolás zseni találmánya: 96%-ban kiszűri a mikroműanyagot a vízből

Mi indította el az ötletet

Mia Heller virginiai lakhelye Warrenton környékén az utóbbi években egyre többször vetődött fel a csapvíz minőségének kérdése. Egy helyi újságcikk részletesen foglalkozott azzal, hogy a környék vízében a különféle szennyezők között mikroműanyagokat is kimutattak.

A cikk hatására a szülők azonnal beszereztek egy háztartási vízszűrő-készüléket. Ez ugyan javított a víz ízén és tisztaságán, de hamar kiderült, hogy a szűrőbetéteket gyakran kell cserélni és ezek drágák. A folyamatos membráncsere költsége rövid idő alatt jelentős tétellé vált a családi költségvetésben.

Mia szerette volna csökkenteni a szülei kiadásait, miközben a víz továbbra is szűrt és biztonságos marad. Arra a kérdésre keresett választ, hogy létezhet-e olyan módszer, amely nem eldobható membránokra épül és mégis képes megkötni a mikroműanyag- szemcséket.

Mi a gond a jelenlegi vízszűrőkkel?

A legtöbb háztartási vízszűrő rendszer valamilyen mechanikus szűrési megoldást használ. Ilyenek például:

• aktív szén alapú patronok
• különböző pórusméretű membránok
• fordított ozmózis rendszerek, amelyek félig áteresztő hártyán préselik át a vizet

Ezek a technológiák alkalmasak egy sor szennyezőanyag kiszűrésére, de több problémával is járnak:

• rendszeres cserét igényelnek, mert a pórusok eltömődnek
• drágák a szűrőbetétek, melyek folyamatos utánpótlása jelentős költség
• hulladékot termelnek a használt patronok és membránok, melyek maguk is nehezen kezelhető szemetet jelentenek
• nem mindig hatékonyak a nagyon apró mikroműanyag részecskékkel szemben, amelyek mérete néhány mikrométertől a látható darabkákig terjed.

A membránokra épülő megoldásoknál ráadásul minél finomabb szemcséket akarunk kiszűrni, annál kisebb pórusméretre van szükség, ami csökkenti a víz átfolyását, növeli az energiaköltséget és még gyorsabban eltömíti a szűrőt.

Hogyan működik a mágneses módszer?

Mia Heller más irányból közelített. Olyan megoldást keresett, amely nem szitaként működik, mint a klasszikus szűrők, hanem inkább csaliként, amelyhez a mikroműanyag részecskék odatapadnak. Ennek alapja egy mágneses elven működő módszer lett.

A tudományos beszámolók szerint a prototípus lényege nagyjából a következő:

• a vízhez egy olyan anyagot adagolnak, amely képes kötődni a műanyag részecskék felszínéhez
• ehhez az anyaghoz mikroszkopikus, vas alapú részecskék kapcsolódnak, amelyek mágnesesek
• amikor a bevont vasszemcsék érintkeznek a vízben lebegő mikroműanyag darabkákkal, azok hozzátapadnak
• ezután egy egyszerű mágnes segítségével a vasszemcséket a hozzájuk tapadt mikroműanyaggal együtt ki lehet vonni a vízből.

A folyamat előnye, hogy nem a víz útját szűkíti le, mint egy membrán, hanem a szennyezőt teszi mágnesesen eltávolíthatóvá. Így a víz átfolyása jóval szabadabb maradhat és a rendszer elméletileg kevésbé hajlamos az eltömődésre.

A laboratóriumi vizsgálatok szerint Heller megoldása a tesztelt vízmintákból a mikroműanyag-részecskék mintegy kilencvenöt-kilencvenhat százalékát el tudta távolítani. Ez a szint sok hagyományos háztartási vízszűrő teljesítményét meghaladja, különösen a nagyon kis méretű szennyeződarabkák esetében.

Mennyivel jobb a mostani prototípus hatékonysága?

A mikroműanyag-szűrésnél két dolgot szoktak nézni: a leválasztási arányt, azaz azt, hogy a szennyezőanyag hány százalékát sikerül kivonni a vízből és azt, hogy ez mennyi idő és mennyi energia felhasználásával történik meg.

A beszámolók alapján Heller mágneses módszere:

• körülbelül kilencvenhat százalékos hatékonysággal távolította el a mikroműanyag-részecskéket
• nem igényelt folyamatos membráncserét, így hosszabb távon olcsóbb lehet
• egyszerű mágneses elven működik, ami technológiailag is könnyen skálázható.

Összehasonlításképpen sok háztartási szűrőrendszer esetében a mikroműanyagokra vonatkozó adatok jóval kevésbé egyértelműek, részben azért, mert eredetileg nem is kifejezetten ezekre tervezték őket. A célzott mikroműanyag szűrők között is van olyan, amely hasonló hatékonyságú, de drágább komplexebb technológiát használ.

A fiatal feltaláló prototípusa jelenleg kutatási fázisban van, de ha a következő tesztek is alátámasztják a hatékonyságát, akkor a szakértők szerint hosszabb távon ipari környezetben vagy akár vízkezelő üzemekben is lehet szerepe.

Mikroműanyagok mindenhol

A mikroműanyag szennyezés mára gyakorlatilag globális problémává vált. A néhány mikrométertől öt milliméterig terjedő műanyagdarabok:

• bejutnak a folyókba tengerekbe
• kimutathatók a csapvízben, az ásványvízben, a levegőben, sőt már emberi vérben és szervekben is.

Forrásuk sokrétű: műanyag palackok bomlása, ruhákból kioldódó műszálak, abroncskopás, kozmetikumok és más ipari folyamatok. A kutatások most is zajlanak annak felderítésére, milyen hosszú távú egészségi kockázatot jelentenek az emberre, de a környezeti hatásuk már most is egyértelműen kedvezőtlen.

Ezért is kap ekkora figyelmet minden olyan technológia, amely képes ezeket a részecskéket hatékonyan eltávolítani a vizekből.

Mi jöhet ezután?

Mia Heller története jó példa arra, hogy a környezeti problémákra adott válaszok nem csak nagyvállalati kutatóközpontokból érkezhetnek. Egy helyi újságcikk, egy családi probléma és egy középiskolás kíváncsisága olyan megoldást indított útjára, amely hosszabb távon akár szélesebb körben is felhasználható lehet.

A következő lépések a szakmai beszámolók szerint:

• további laboratóriumi tesztek különféle víztípusokon
• annak vizsgálata, hogy mennyire biztonságos és újrahasznosítható a mikroműanyaggal telített mágneses anyag
• a módszer méretnövelése, vagyis hogy kisebb háztartási rendszerekben és nagyobb vízkezelő egységekben is hatékonyan működjön.

Ha a technológia beválik, az nem csak egy virginiai család vízszámláját csökkentheti, hanem hozzájárulhat ahhoz is, hogy kevesebb mikroműanyag jusson vissza a poharunkba.

Nyitókép forrása: Pexels