Águas residuais de máquinas de lavar são amplamente vistas como uma das principais fontes de microplásticos — minúsculas partículas plásticas suspeitas de prejudicar tanto pessoas quanto animais. Para ajudar a reduzir essa poluição, pesquisadores da Universidade de Bonn desenvolveram um novo filtro baseado em um modelo natural: o sistema de arcos branquiais dos peixes. Em testes iniciais, o dispositivo, que está aguardando patente, removeu mais de 99% das fibras plásticas das águas residuais de máquinas de lavar. Os resultados foram publicados na revista npj Emerging Contaminants.
Uma máquina de lavar usada por uma família de quatro pessoas pode gerar até 500 gramas de microplásticos a cada ano, principalmente devido ao desgaste das fibras dos tecidos durante a lavagem. Isso faz da lavanderia diária uma das fontes mais importantes dessas partículas. Atualmente, grande parte desse material acaba no lodo de esgoto produzido nas estações de tratamento de águas residuais. Como esse lodo é frequentemente utilizado como fertilizante, as fibras podem, em última análise, ser espalhadas pelos campos.
Por que os filtros de máquinas de lavar existentes não são suficientes
Devido à magnitude do problema, muitos fabricantes têm procurado maneiras de remover microplásticos da água de lavagem antes que ela chegue ao meio ambiente. “Os sistemas de filtros disponíveis até agora, no entanto, têm várias desvantagens”, explica a Dra. Leandra Hamann do Instituto de Biologia Organísmica da Universidade de Bonn. “Alguns deles entopem rapidamente, outros não oferecem uma filtragem adequada.”
Hamann, trabalhando com seu orientador de doutorado, Dr. Alexander Blanke, e outros colegas, voltou-se para a biologia em busca de ideias. A equipe focou em peixes que atuam como filtros naturais especialistas — resultado de centenas de milhões de anos de evolução.
Alguns peixes se alimentam filtrando água, incluindo cavala, sardinhas e anchovas. Eles nadam com a boca aberta e capturam plâncton usando seu sistema de arcos branquiais. “Examinamos mais de perto a construção desse sistema e o usamos como modelo para desenvolver um filtro que pode ser utilizado em máquinas de lavar”, diz Blanke, que é membro das áreas de pesquisa transdisciplinares “Vida & Saúde” e “Futuros Sustentáveis” da Universidade de Bonn.
Como as brânquias dos peixes inspiraram um design de filtro autolimpante
Com o tempo, esses peixes evoluíram uma estratégia semelhante à filtração por corrente cruzada. Seu sistema de arcos branquiais forma um funil que é mais amplo na boca e se estreita em direção ao esôfago. As paredes do funil são formadas por arcos branquiais, que incluem estruturas em forma de pente. Essas estruturas são cobertas por pequenos dentes, criando uma malha esticada ao longo dos arcos.
“Durante a ingestão de alimentos, a água flui através da parede do funil permeável, é filtrada e a água livre de partículas é então liberada de volta ao ambiente pelas brânquias”, explica Blanke. “No entanto, o plâncton é grande demais para isso; ele é retido pela estrutura de malha natural. Graças à forma do funil, ele rola em direção ao esôfago, onde é coletado até que o peixe engula, o que esvazia e limpa o sistema.”
Essa mesma ideia ajuda a evitar entupimentos. Em vez de colidir diretamente com uma barreira plana, as partículas se movem ao longo da superfície e são guiadas adiante em direção ao esôfago. A abordagem também é altamente eficiente, já que remove quase todo o plâncton da água. Um filtro de microplásticos para máquinas de lavar precisa ter ambas as qualidades: forte captura e resistência ao bloqueio. Para construir uma versão para lavanderia, os pesquisadores recriaram o sistema de arcos branquiais e testaram diferentes tamanhos de malha e ângulos de abertura do funil.
Resultados dos testes, custos de fabricação e remoção de microplásticos
“Assim, encontramos uma combinação de parâmetros que permite ao nosso filtro separar mais de 99% dos microplásticos da água sem entupir”, diz Hamann. A equipe alcançou esse resultado combinando experimentos de laboratório com simulações computacionais. Como o design inspirado na natureza evita peças móveis complicadas, ele deve ser barato de produzir.
Os microplásticos capturados se acumulam na saída do filtro e são sugados várias vezes por minuto. Hamann, que desde então se transferiu para a Universidade de Alberta em Edmonton, Canadá, diz que o material coletado pode ser prensado dentro da máquina para extrair a água restante. O pellet plástico resultante pode ser removido a cada algumas dezenas de lavagens e descartado com os resíduos comuns.
Patentes, esperanças da indústria e preocupações de saúde
A equipe da Universidade de Bonn e o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, Segurança e Energia UMSICHT já solicitaram uma patente na Alemanha, e a patente em todo a UE está em andamento. Os pesquisadores esperam que os fabricantes refinem o design e o integrem em futuras máquinas de lavar. Isso poderia reduzir a disseminação de microplásticos provenientes de têxteis, pelo menos até certo ponto. A necessidade é urgente: análises sugerem que essas partículas podem causar sérios danos à saúde. Elas já foram detectadas no leite materno e na placenta — e até mesmo no cérebro.
Instituições participantes e financiamento
Além da Universidade de Bonn, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Ambiental, Segurança e Energia UMSICHT contribuiu para o estudo. O financiamento veio do Ministério Federal de Pesquisa, Tecnologia e Espaço (BMFTR) e do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC). O apoio para proteger e comercializar a invenção está sendo fornecido pelo Centro de Transferência enaCom na Universidade de Bonn, em estreita cooperação com a PROvendis GmbH, um prestador de serviços para a rede universitária NRW para transferência de conhecimento e tecnologia “innovation2business.nrw”.
