Die Waschmaschine macht unsere Wäsche selbstständig sauber, aber durch Abrieb gelangen heutzutage Mikroplastikfasern in die Umwelt. Biologen der Uni Bonn wollen zusammen mit dem Fraunhofer UMSICHT und der Firma Hengst neue Filtersysteme für diese Fasern entwickeln. Dafür orientiert sich das Team an der Natur und untersucht Meerestiere auf ihre Filterapparaturen.
Von der Waschmaschine ins Meer
Mikroplastik ist nach Angaben des Fraunhofer UMSICHT (Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik) ein enormes Problem für unsere Umwelt. Nach Schätzungen des Instituts gelangen pro Person rund vier Kilogramm der kleinen Fasern in die Umwelt und damit irgendwann in Organismen. Und woher kommt das alles? Von der Waschmaschine, sagen die Wissenschaftler. Pro Waschgang können mehrere hundert Milligramm synthetische Mikrofasern für jedes Kilogramm Wäsche in die Umwelt entweichen.
Fisch genau ins Maul geschaut
Bild: Leandra Hamann/Uni Bonn
Wie viele Fische ernährt sich die Sardelle hauptsächlich von Kleinstorganismen wie Plankton. Ihr Maul ist deswegen ein perfekter Filter um das Plankton aus dem Wasser zu filtern – und ein ideales Vorbild für Technik in der Waschmaschine.
Um die unter fünf Millimeter kleinen Kunststoffpartikel gar nicht erst soweit kommen zu lassen, entwickeln die Wissenschaftler jetzt neue Filtertechnologien. Als Vorbild dienen die bereits in der Natur vorkommenden Filtersystemen in Fischen, aber auch Vögeln oder Schwämmen. Der Fisch scheint jedoch am besten zur Waschmaschine zu passen. „Es gibt viele filtrierende Tiere, aber der Apparat der Fische, von den Kiemenbögen bis zur Weiterleitung der Nahrung in den Verdauungstrakt, weist im Vergleich die höchste Ähnlichkeit zu den Verhältnissen in der Waschmaschine auf“, erklärt Prof. Dr. Alexander Blanke vom Institut für Evolutionsbiologie und Ökologie der Universität Bonn.
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Wer filtert’s am besten?
Um die besten Filter zu entwickeln, hat sich das interdisziplinäre Team viele Fische angeschaut und die „verschiedenen Fische hinsichtlich ihrer Kiemengeometrie vermessen“, berichtet Leandra Hamann, die im Team von Prof. Blanke promoviert. Die daraus gewonnen Werte werden dann zu Computermodellen der Kiemen gebaut. In Simulationen können dann die Eigenschaften der Strukturen überprüft und mit 3D-Drucker für reale Tests erstellt werden. Daraus gewinnt das Team die notwendigen Daten, um herauszufinden, welche Filtergeometrien am effizientesten sind. Da der Filter allerdings auch unter den Gesichtspunkten der Produktion nachhaltig sein soll, sind hierbei nicht unbedingt besten Werte ausschlaggebend für die Wahl der Geometrie.
Bild: Leandra Hamann/Uni Bonn
Makrelen filtern während des Schwimmens Plankton aus dem Wasser.
Filter für die Waschmaschine mit 500.000 Euro gefördert
Mit gut 500.000 Euro hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) dieses Projekt für ein Jahr unterstützt. Rund 300.000 Euro fließen davon an die Universität Bonn. Das Team setzt sich aus verschiedenen Feldern zusammen – wie der Biologie, Materialwissenschaften und den Ingenieurwissenschaften –, um den Transfer vom biologischen Vorbild zum technischen Prototypen zu schaffen. Dieses Feld ist auch als Bionik bekannt und in vielen Aspekten unserer modernen Technik zu finden, wie zum Beispiel bei den Flügeln eines Flugzeugs.
Für dieses Projekt hat sich das Team einen Überblick über 35 verschiedene Filterfunktionsarten von allerlei Lebewesen verschafft. Die Fische haben dabei aber die vielversprechendsten Ergebnisse gezeigt und sind nun das Vorbild für die neuartigen Filter. Diese Filter sollen gemäß der Ziele des Forschungsteam möglichst lange haltbar sein, nachhaltig produziert werden und eine Rückhalteffizienz von mehr als 90 Prozent aufweisen.
Quellen: uni-bonn.de
