La presenza di microplastiche nei corpi idrici, dai fiumi agli oceani, e il loro impatto sulla vita acquatica e sulla salute umana sta diventando sempre più evidente. Per questo motivo, gli scienziati stanno cercando modi per rimuovere questi contaminanti dall’acqua e bloccarne la fonte. Ora un team di ricercatori ha sviluppato un dispositivo che utilizza le onde sonore per rimuovere la maggior parte delle microplastiche in campioni di acqua reale.
L’idea è nata da una conversazione tra il dottor Menake Piyasena, il ricercatore principale del progetto, e un collega. Ciò ha suggerito la necessità di nuovi modi per raccogliere le microplastiche nell’acqua. Poiché le forze acustiche possono unire le particelle, il dottor Piyasena si è chiesto se potessero essere utilizzate per far raggruppare queste particelle nell’acqua, rendendole più facili da rimuovere.
Filtrazione dell’acqua con onde sonore
La filtrazione è la tecnica più comunemente utilizzata per rimuovere questi materiali dall’acqua. Tuttavia, su larga scala, il metodo può essere costoso, poiché è necessaria una regolare pulizia dei filtri per evitare che si intasino. Per questo motivo sono state studiate alternative come la concentrazione di particelle di plastica nell’acqua in movimento utilizzando le onde sonore, utilizzate anche per rompere i calcoli renali.
Alcuni team hanno applicato questa tecnica per separare le microplastiche da campioni preparati in laboratorio con acqua pura, ma il loro lavoro è stato limitato a piccoli volumi di acqua e piccole particelle. Lo studente laureato Nelum Perera, del laboratorio del Dr Piyasena al New Mexico Tech, ha deciso di sviluppare un dispositivo che sarebbe stato utile per la maggior parte delle dimensioni e che potesse essere scalato per raggiungere gli obiettivi del mondo reale.
Nelum Perera presentando il suo progetto:
“Ho letto che la maggior parte delle particelle di plastica presenti nell’ambiente sono più grandi di poche decine di micron. Ho quindi deciso di creare un strumento che possa essere utile per catturare queste particelle di qualsiasi dimensione e che possa essere adattato a una scala globale per rispondere alle reali esigenze del mondo”.
Primo prototipo per l’eliminazione delle microplastiche
Per raggiungere questo obiettivo, Perera ha creato un dispositivo prototipo a due stadi con tubi in acciaio larghi 8 mm collegati a un tubo di ingresso e più tubi di uscita. Quindi, ha attaccato un trasduttore al lato del tubo di metallo. Accendendo il trasduttore, ha generato onde ultrasoniche attraverso il tubo metallico, applicando forze acustiche sulle microplastiche mentre passavano attraverso il sistema, rendendole più facili da catturare.
Nei primi esperimenti con microplastiche fatte di polistirene, polietilene e polimetilmetacrilato, i ricercatori hanno scoperto che le particelle più piccole (6-180 µm di larghezza) si comportavano diversamente da quelle più grandi (180-300 µm di larghezza) in presenza di forze acustiche.
Sulla base di questi risultati, i ricercatori hanno collegato due tubi di acciaio in tandem per sviluppare un sistema in grado di sfruttare questi diversi movimenti. La prima fase ha catturato piccole microplastiche di diametro inferiore a 180 µm, mentre il flusso d’acqua con le rimanenti microplastiche più grandi è stato inviato alla seconda fase per essere pulito.
Per dimostrare che il sistema a due stadi potrebbe funzionare in applicazioni del mondo reale, Perera e Piyasena hanno condotto un test pilota presso una fabbrica di riciclaggio della plastica nello Sri Lanka. Durante il test, hanno utilizzato il sistema a due stadi per rimuovere le microplastiche dall’acqua di lavaggio delle bottiglie di plastica riciclate.
Il sistema è stato in grado di rimuovere oltre il 90% delle microplastiche presenti nell’acqua di lavaggio, indicando che il metodo potrebbe essere efficace nel ridurre la quantità di microplastiche nelle acque reflue delle fabbriche di riciclaggio della plastica. Inoltre, il sistema è stato testato anche in acqua salata e dolce, e ha dimostrato un’efficacia simile in entrambi i tipi di acqua.
Il team dietro questa ricerca spera che la tecnologia di separazione delle onde acustiche possa essere utilizzata nelle stazioni di trattamento delle acque reflue e negli impianti di trattamento dei rifiuti. Potrebbe anche essere utilizzato per separare altri materiali di scarto dall’acqua, contribuendo a ridurre la quantità di rifiuti rilasciati nell’ambiente.
Sebbene la tecnologia sia ancora nelle sue fasi iniziali, si prevede che il sistema a due stadi possa essere utilizzato in varie applicazioni per ridurre la contaminazione da microplastica nell’ambiente. La tecnologia utilizza onde sonore ad alta frequenza per rompere le microplastiche in particelle più piccole, che vengono poi rimosse da un sistema di filtraggio. Man mano che questa ricerca si sviluppa e si perfeziona, potrebbe avere un impatto significativo nella riduzione dell’inquinamento da microplastica nell’ambiente e nella protezione della salute umana e animale.