Fischkiemen als Vorbild für bionische Mikroplastikfilter
In der Waschmaschine wird nicht nur die Wäsche sauber, durch den Abrieb
von Synthetikfasern gelangen mit dem Abwasser auch winzige
Kunststoffpartikel in die Umwelt. Biologen der Universität Bonn wollen
zusammen mit dem Fraunhofer UMSICHT und der Firma Hengst nach dem Vorbild
von Fischkiemen einen effizienten, nachhaltigen und haltbaren
Waschmaschinenfilter entwickeln. Das Projekt „FishFlow“ wird vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für ein Jahr mit rund
500.000 Euro gefördert, davon fließen rund 300.000 Euro an die Universität
Bonn.
Mikroplastik kann negative Auswirkungen auf Organismen und Umwelt haben.
Nach Schätzungen des Fraunhofer UMSICHT werden rund vier Kilogramm in
Deutschland pro Person jährlich freigesetzt und gelangen über Luft, Boden
und Gewässer auch in Organismen. Eine Quelle ist die Waschmaschine: Pro
Waschgang können mehrere hundert Milligram synthetische Mikrofasern je
Kilogramm Wäsche in die Umwelt entweichen.
Im Fokus stehen deshalb Filtertechnologien, die die Verbreitung der unter
fünf Millimeter kleinen Kunststoffteilchen unterbinden.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Bonn nehmen nun
das Maul von Fischen als biologisches Vorbild für neuartige Filter. “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”, sagt Prof. Dr. Alexander Blanke vom Institut für
Evolutionsbiologie und Ökologie der Universität Bonn.
Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und
Energietechnik (UMSICHT) in Oberhausen und der Firma Hengst in Münster
starten die Forschenden ein Projekt, mit dem die Strukturen der Fische
nachempfunden werden sollen. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) für ein Jahr mit rund 500.000 Euro gefördert,
davon fließen rund 300.000 Euro an die Universität Bonn.
Welche bionischen Filter sind am effizientesten?
“Wir haben verschiedene Fische hinsichtlich ihrer Kiemengeometrie
vermessen”, berichtet Leandra Hamann, die im Team von Prof. Blanke
promoviert. Aus diesen Werten erstellen die Forschenden Computermodelle
der Kiemen, führen Simulationen durch und bauen sie am 3D-Drucker nach.
Daraus gewinnt das Team Daten, welche Filtergeometrien am effizientesten
sind. Die bionischen Modelle der Kiemenstrukturen werden dann im
Strömungskanal und zuletzt in der Waschmaschine getestet.
Das interdisziplinäre Forschungsteam kommt aus der Biologie, den
Materialwissenschaften und den Ingenieurwissenschaften, um den Transfer
vom biologischen Vorbild zum technischen Prototypen zu schaffen. Da der
Filter einen Beitrag zum Umweltschutz leisten soll, spielt auch die
Nachhaltigkeit der Filterproduktion selbst eine wichtige Rolle: „Wir
werden schon früh bei der Produktentwicklung eine Ökobilanz durchführen,
um den ökologischen Nutzen zu bewerten“, sagt Dr. Ing. Ilka Gehrke vom
Fraunhofer UMSICHT.
Suspensionsfresser zeigen, wie es geht
Leandra Hamann forscht schon seit Jahren an der Gruppe der
“Suspensionsfresser”. Dabei handelt es sich um sehr verschiedene
Organismen, von Schwämmen über Fische bis zu Flamingos. “Die Strategien,
wie diese Tiere Partikel aus dem Wasser filtern, sind sehr
unterschiedlich”, sagt die Wissenschaftlerin. Sie hat sich einen Überblick
über 35 verschiedene Filterfunktionsarten verschafft. Die Fische schnitten
dabei am vielversprechendsten ab und sollen nun als Vorbilder für die
neuartigen Filter dienen. Ziel des Forschungsteams ist ein Filter, der
möglichst lange hält, nachhaltig gefertigt ist und eine Rückhalteeffizienz
von mehr als 90 Prozent aufweist.
Informationen:
https://www.evolution.uni-bonn
Video:
https://www.youtube.com/watch?
