Uma lavadora utilizada por um lar de quatro pessoas pode gerar até 500 gramas de microplásticos anualmente, principalmente devido ao desgaste de fibras têxteis durante a lavagem. Isso torna o processo de lavanderia um dos principais responsáveis pela liberação dessas partículas. Atualmente, grande parte desse material acaba nos lodos de esgoto gerados em estações de tratamento de água. Como esse lodo é frequentemente aplicado como fertilizante, as fibras podem acabar sendo disseminadas em campos agrícolas.

Limitações dos filtros existentes em máquinas de lavar

Dada a magnitude do problema, muitos fabricantes têm buscado formas de remover microplásticos da água de lavagem antes que ela chegue ao meio ambiente. “Entretanto, os sistemas de filtragem disponíveis até agora apresentam diversas desvantagens”, explica a Dra. Leandra Hamann do Instituto de Biologia Organística da Universidade de Bonn. “Alguns rapidamente ficam entupidos, enquanto outros não oferecem uma filtragem adequada.”

Hamann, ao lado de seu orientador de doutorado, Dr. Alexander Blanke, e outros colegas, recorreu à biologia em busca de soluções. A equipe focou em peixes que atuam como filtros naturais eficientes — resultado de milhões de anos de evolução.

Alguns peixes, como o cavala, a sardinha e a anchova, se alimentam filtrando a água. Eles nadam com a boca aberta e capturam plâncton utilizando seu sistema de arcos branquiais. “Analisamos a construção desse sistema e o utilizamos como modelo para desenvolver um filtro que pode ser aplicado em máquinas de lavar”, diz Blanke, integrante das áreas de pesquisa transdisciplinares “Vida & Saúde” e “Futuros Sustentáveis” da Universidade de Bonn.

Como as brânquias de peixes inspiraram um design de filtro autolimpeza

Ao longo do tempo, esses peixes evoluíram uma estratégia semelhante à filtração de fluxo cruzado. Seu sistema de arcos branquiais forma um funil que é amplo na boca e se estreita em direção ao esôfago. As paredes do funil são formadas por arcos branquiais, que incluem estruturas semelhantes a pentes. Essas estruturas são cobertas por pequenas dentições, criando uma malha que se estende ao longo dos arcos.

“Durante a ingestão de alimento, a água flui através da parede do funil, é filtrada e a água livre de partículas é liberada de volta ao ambiente pelas brânquias”, explica Blanke. “No entanto, o plâncton é muito grande; ele é retido pela estrutura de filtragem natural. Graças à forma do funil, ele rola em direção ao esôfago, onde é coletado até que o peixe o engula, o que esvazia e limpa o sistema.”

Essa mesma ideia ajuda a evitar obstruções. Em vez de colidir diretamente com uma barreira plana, as partículas se movem ao longo da superfície e são guiadas em direção ao esôfago. A abordagem também é altamente eficiente, removendo quase todo o plâncton da água. Um filtro de microplásticos para máquinas de lavar precisa reunir essas duas qualidades: forte captura e resistência ao entupimento. 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 eliminação de microplásticos

“Dessa forma, encontramos uma combinação de parâmetros que permite ao nosso filtro separar mais de 99% dos microplásticos da água, sem ficar entupido”, diz Hamann. A equipe alcançou esse resultado combinando experimentos de laboratório com simulações computacionais. Como o design baseado na natureza evita peças móveis complicadas, deverá ser econômico para 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, afirma que o material coletado poderia ser comprimido dentro da máquina para extrair a água restante. O pellet plástico resultante poderia ser removido a cada poucas dezenas de lavagens e descartado com o lixo comum.

Patentes, esperanças da indústria e preocupações com a saúde

A equipe da Universidade de Bonn e o Instituto Fraunhofer para Tecnologia Ambiental, Segurança e Energia UMSICHT já registraram uma patente na Alemanha, enquanto a patenteção em âmbito europeu está em andamento. Os pesquisadores esperam que os fabricantes aperfeiçoem o design e o integrem nas futuras máquinas de lavar. Isso poderia ajudar a reduzir a disseminação de microplásticos originados de têxteis, ao menos em parte. A necessidade é urgente: análises sugerem que essas partículas podem causar sérios danos à saúde. Elas já foram detectadas no leite materno, na placenta — e até mesmo no cérebro.

Instituições participantes e financiamentos

Além da Universidade de Bonn, o Instituto Fraunhofer para 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). Apoio para proteger e comercializar a invenção está sendo fornecido pelo Centro de Transferência enaCom da Universidade de Bonn, em estreita colaboração com a PROvendis GmbH, um prestador de serviços para a rede universitária NRW voltada para a transferência de conhecimento e tecnologia “innovation2business.nrw.”