حذف میکروپلاستیک از آب با «صدا»

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، هیچ بحثی وجود ندارد که میکروپلاستیک‌ها یک تهدید جدی و خطرناک برای محیط زیست و بهداشت هستند. از این رو دانشمندان برای درک وسعت این ذرات ریز و تأثیر آن‌ها بر موجودات زنده، از حیات دریایی گرفته تا انسان‌ها در حال مطالعه و بررسی هستند. یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ نشان داد که ما هر هفته حدود ۵ گرم، به اندازه وزن یک کارت اعتباری، میکروپلاستیک مصرف می‌کنیم.

با این حال، اکنون چالش اصلی محققان یافتن روش‌هایی برای حذف موفقیت‌آمیز میکروپلاستیک‌ها (MPs) از آب و اتمسفر است چرا که حدف این قطعات کوچک پلاستیکی که فقط ۱ میکرومتر تا ۵ میلی‌متر اندازه دارند، کار چندان آسانی نیست.

گروهی از دانشمندان دانشگاه شینشو برای حذف میکروپلاستیک‌ها به «صدا» روی آورده‌اند. آن‌ها فیلتر صوتی را آزمایش می‌کنند که میکروپلاستیک‌ها را به یک کانال مرکزی، با بخش‌های منشعب پر از آب بدون هدایت می‌کند.

پروفسور یوشیتاکه آکیاما از دپارتمان مهندسی مکانیک رباتیک در دانشکده علوم و فناوری نساجی در دانشگاه شینشو توضیح داد: «دستگاه میکروسیال پیشنهادی ما که بر اساس یک قیاس هیدرولیک-الکتریک طراحی شده است، دارای سه میکروکانال با عرض ۱.۵ میلی‌متر است که از طریق چهار اتصال زنجیره‌ای به عرض ۰.۷ میلی‌متر به هم متصل شده‌اند.  میکروپلاستیک‌ها در مرکز میکروکانال میانی با استفاده از یک موج آکوستیک حجیم با فرکانس تشدید ۵۰۰ کیلوهرتز تراز شده اند. در نتیجه، غنی‌سازی ۳.۲ برابر میکروپلاستیک‌ها باید در هر تقاطع اتفاق بیفتد، که منجر به غنی‌سازی کلی دستگاه می‌شود.

به عبارت دیگر، امواج مافوق صوت از طریق آب عبور می‌کنند و میکروپلاستیک‌ها را به مرکز یک جریان سیال می‌کشانند، جایی که می‌توان آن‌ها را جمع آوری یا فیلتر کرد.

این دستگاه در عوض از فناوری میکروسیال استفاده می‌کند، علمی نوظهور که رفتار آب را با کانال‌هایی در سطح میکرو دستکاری می‌کند. هنگام انجام آزمایش‌های جداگانه روی میکروپلاستیک‌ها گروه‌بندی‌شده، میزان جمع‌آوری برای آن‌هایی که اندازه‌های ۱۰ میکرومتر، ۱۵ میکرومتر، ۲۵ میکرومتر، ۵۰ میکرومتر و ۲۰۰ میکرومتر بودند، بیش از ۹۰ درصد بود. آزمایشات بیشتر با مخلوط کردن اندازه ذرات (۲۵-۲۰۰ میکرومتر و ۱۰-۲۵ میکرومتر) نرخ جمع آوری حدود ۸۰ ٪ را نشان داد.

این اولین مدل فیلتر صوتی نیست که دانشمندان توسعه داده‌اند، زیرا قبلاً دستگاهی ساخته شده و روی فاضلاب لباس‌شویی آزمایش شده است. این تیم بر این باور است که پیشرفتی که انجام داده است نشان می‌دهد که این دستگاه کاربرد‌های گسترده‌تری مانند فیلتر کردن فاضلاب تولیدی در مقیاس صنعتی قبل از ارسال به فاضلاب دارد.

آکیاما گفت: «این دستگاه میکروسیال پیشنهادی مبتنی بر فوکوس صوتی می‌تواند به طور مؤثر، سریع و مداوم ۱۰ تا ۲۰۰ میکرومتر میکروپلاستیک‌ها را بدون چرخش مجدد پس از فیلتر کردن میکروپلاستیک‌های بزرگتر از طریق شبکه جمع‌آوری کند. می‌توان این دستگاه میکروسیال را در ماشین‌های لباسشویی، کارخانه‌ها و سایر منابع MPs برای غنی‌سازی و حذف موثر MPs با اندازه‌های مختلف از فاضلاب‌های لباس‌شویی و صنعتی نصب کرد.»

در حالی که مشکلاتی مانند کاهش سرعت برخی میکروپلاستیک‌ها و مسدود شدن دیواره‌های میکروکانال در این دستگاه وجود دارد.  محققان معتقدند تغییرات در فرآیند پیش فیلتراسیون و فوکوس دو بعدی می‌تواند این مشکل را برطرف کند.

این مطالعه در مجله Separation and Purification Technology منتشر شده است.