Η μαθήτρια λυκείου της Βιρτζίνια των ΗΠΑ, Μία Χέλερ, κατασκεύασε ένα λειτουργικό φίλτρο νερού που αφαιρεί σχεδόν όλα τα μικροπλαστικά από το πόσιμο νερό χωρίς τη χρήση παραδοσιακής μεμβράνης – και στη συνέχεια ανακυκλώνει το δικό του μαγνητικό μέσο φιλτραρίσματος. Το φίτρο αυτό έχει περίπου το μέγεθος μιας σακούλας αλευριού και έχει σχεδιαστεί ως αυτόνομο φίλτρο για το σπίτι που μπορεί να επεξεργάζεται περίπου ένα λίτρο νερού κάθε φορά. «Το αποτέλεσμα είναι ένα προσιτό σύστημα φιλτραρίσματος χαμηλών αποβλήτων χωρίς τη χρήση στερεάς μεμβράνης», δήλωσε η Χέλερ.

Όπως αναφέρει το περιοδικό Smithsonian, το ενδιαφέρον της Heller για την επεξεργασία νερού ξεκίνησε κοντά στο σπίτι της στο Warrington της Βιρτζίνια, αφού διάβασε ένα άρθρο σε τοπική εφημερίδα σχετικά με τη μόλυνση στο πόσιμο νερό της γειτονιάς της. Οι δοκιμές είχαν βρει υψηλά επίπεδα  μικροπλαστικών, και οι τοπικές αρχές ξεκαθάρισαν ότι δεν θα υπήρχαν διαθέσιμα κυβερνητικά χρήματα για το φιλτράρισμα του νερού. «Εξαρτόταν από τους ανθρώπους να αποκτήσουνν το δικό τους φιλτράρισμα», είπε η Heller.

Οι γονείς της αντέδρασαν εγκαθιστώντας ένα προηγμένο σύστημα φιλτραρίσματος, αλλά ο εξοπλισμός απαιτούσε συχνή συντήρηση. Παρακολουθώντας τη μητέρα της να αντικαθιστά επανειλημμένα τις μεμβράνες φίλτρου, η Heller άρχισε να αναζητά μια προσέγγιση που θα μπορούσε να μειώσει τόσο το κόστος όσο και τη συντήρηση. «Με ενέπνευσε να σχεδιάσω ένα φίλτρο χωρίς τη χρήση μεμβρανών, για να μειώσω το κόστος και τις ανάγκες συντήρησης που σχετίζονται με το φιλτράρισμα του νερού», είπε η 18χρονη μαθήτρια στο Λύκειο Kettle Run, η οποία παρακολουθεί επίσης ένα πρόγραμμα μαθηματικών, φυσικών επιστημών και τεχνολογίας στο Σχολείο Governor's του Mountain Vista.

Συνέλαβε για πρώτη φορά την κεντρική ιδέα την άνοιξη του 2024 και ξεκίνησε εντατική εργασία το επόμενο καλοκαίρι. Στις αρχές Ιανουαρίου του 2025, αφού πειραματίστηκε στο γκαράζ και την κουζίνα της, η Heller είχε μια βασική απόδειξη της ιδέας. «Ήταν ουσιαστικά απλώς ένα κοντέινερ», είπε.

Στο εσωτερικό του, κατασκεύασε αυτό που ονόμασε «περιστρεφόμενο μεγεθυντικό φιαλίδιο», χρησιμοποιώντας ένα επαναχρησιμοποιήσιμο μαγνητικό λάδι, για να συνδέεται επιλεκτικά με μικροπλαστικά σωματίδια καθώς περνούσε νερό. Η αρχική έκδοση απομάκρυνε τα μικροπλαστικά σε δύο βήματα, αλλά επειδή το μαγνητικό λάδι δεν ανακτούνταν αυτόματα, το σύστημα απαιτούσε συνεχή συντήρηση.

«Αλλά αν μπορούσα να δημιουργήσω ένα σύστημα που θα μπορούσε ουσιαστικά να αυτοκαθαρίζεται και να επαναχρησιμοποιεί υλικά», εξήγησε, «οι ανάγκες συντήρησης θα μπορούσαν να μειωθούν κατά πολύ». Η λειτουργία αυτού του κλειστού βρόχου έγινε η κύρια μηχανική πρόκληση. Έπρεπε να τοποθετήσει τα εξαρτήματα έτσι ώστε το μαγνητικό λάδι, το οποίο είναι παχύτερο από το νερό, να μπορεί να μετακινηθεί στον θάλαμο νερού από πάνω του χωρίς να φράξει τη ροή. Ταυτόχρονα, ο μαγνητικός διαχωρισμός και η ανάκτηση του μαγνητικού λαδιού έπρεπε να λειτουργούν ως μία ενιαία, συντονισμένη διαδικασία και όχι σε αντίθεση.

Μετά από περίπου πέντε κύκλους δοκιμών, η Heller κατέληξε στη διαμόρφωση τριών μονάδων που δοκιμάζει τώρα. Η πρώτη μονάδα, με όγκο περίπου ενός λίτρου, συγκρατεί το μολυσμένο νερό. Μια δεύτερη μονάδα αποθηκεύει το μαγνητικό ρευστό με βάση το λάδι. Η πολύ μικρότερη τρίτη μονάδα είναι εκεί που έρχεται στο προσκήνιο η φυσική: «Ένα μαγνητικό πεδίο τραβάει τα μικροπλαστικά από το νερό και το μαγνητικό λάδι ανακτάται και επαναχρησιμοποιείται σε κλειστό βρόχο», εξήγησε η Heller. Στην τρέχουσα μορφή της, η συσκευή λειτουργεί σαν φίλτρο κανάτας καταναλωτή, αλλά με ένα στάδιο διαχωρισμού με βάση το μαγνητικό λάδι στη θέση μιας στερεάς μεμβράνης.

Για να επικυρώσει την απόδοση, η Heller κατασκεύασε έναν αισθητήρα θολότητας ικανό να μετρά αιωρούμενα στερεά στη ροή του νερού. Χρησιμοποίησε τον αισθητήρα για να ποσοτικοποιήσει τόσο τα επίπεδα μαγνητικού λαδιού όσο και τα μικροπλαστικά και να υπολογίσει το ποσοστό των μικροπλαστικών που αφαιρέθηκαν με βάση το βάρος. Οι δοκιμές της έδειξαν ότι το πρωτότυπο αφαίρεσε το 95,52% των μικροπλαστικών και ανακύκλωσε το 87,15% του μαγνητικού λαδιού.

Για λόγους σύγκρισης, οι παραδοσιακές μονάδες επεξεργασίας πόσιμου νερού συνήθως απομακρύνουν περίπου το 70 έως 90% των μικροπλαστικών. «Το αποτέλεσμα είναι ένα οικονομικά προσιτό σύστημα φιλτραρίσματος χαμηλών αποβλήτων χωρίς τη χρήση στερεάς μεμβράνης», είπε.

Το έργο έχει ήδη κερδίσει αναγνώριση σε διαγωνισμούς. Η Heller ήταν φιναλίστ στη Διεθνή Έκθεση Επιστήμης και Μηχανικής Regeneron 2025, η οποία θεωρείται ο μεγαλύτερος επιστημονικός διαγωνισμός στον κόσμο για μαθητές λυκείου. Εκεί, έλαβε ένα ειδικό βραβείο 500 δολαρίων από την Εταιρεία Γραφείου Ευρεσιτεχνιών και Εμπορικών Σημάτων για τον οικονομικό και αποτελεσματικό σχεδιασμό φιλτραρίσματος.

Οι ερευνητές βλέπουν το έργο της να αναδύεται εν μέσω εντεινόμενης ανησυχίας για τα μικροπλαστικά στο περιβάλλον και το ανθρώπινο σώμα. Η Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος ορίζει τα μικροπλαστικά ως σωματίδια μεγέθους από 1 νανόμετρο έως 5 χιλιοστά και αυτά τα θραύσματα βρίσκονται πλέον ευρέως σε οικοσυστήματα και ζωντανούς οργανισμούς. «Τα μικροπλαστικά και τα νανοπλαστικά εισέρχονται στο σώμα μας», δήλωσε ο Matthew J. Campen, τοξικολόγος στο Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού στο Αλμπουκέρκη, ο οποίος μελετά σύνθετα μείγματα εισπνεόμενων ρύπων και τις επιπτώσεις τους στα αναπνευστικά, καρδιακά και αγγειακά αποτελέσματα.

Η πρόσληψη μικροπλαστικών από οργανισμούς έχει εξαπλασιαστεί από το 1990 και μια μελέτη του Πανεπιστημίου του Νέου Μεξικού το 2025, στην οποία συνυπέγραψε ο Campen, ανέφερε αύξηση περίπου 50% στις συγκεντρώσεις μικροπλαστικών στον ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό σε διάστημα λιγότερο από μια δεκαετία.

Οι επιπτώσεις στην υγεία από αυτή την έκθεση βρίσκονται ακόμη υπό ενεργό μελέτη. Παρόλα αυτά, πολλές πρόσφατες μελέτες έχουν συνδέσει την κατανάλωση μικροπλαστικών με καρκίνους, αναπνευστικές και καρδιακές παθήσεις, ορμονικές διαταραχές, νόσο Αλτσχάιμερ και άλλες μη μεταδοτικές ασθένειες.

Από άποψη μηχανικής και δημόσιας υγείας, ο Campen θεωρεί το σύστημα της Heller ως μια ενθαρρυντική κατεύθυνση. Το χαρακτήρισε «πραγματικά εξαιρετική ιδέα», προσθέτοντας ότι «Κάνει κάτι που πρέπει να γίνει». Ωστόσο, υπογράμμισε τα ανοιχτά τεχνικά ερωτήματα. «Πρέπει να γνωρίζουμε ότι ο τρόπος με τον οποίο εξάγει αυτά τα μικροπλαστικά τα παγιδεύει με τρόπο που μπορούμε στη συνέχεια να τα απορρίψουμε ή να τα καταστρέψουμε με τρόπο που να τα εξαλείφει εντελώς», είπε.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Για πρώτη φορά: Επιστήμονες επαναφέρουν τη δραστηριότητα σε κατεψυγμένους εγκεφάλους ποντικιών

Επιστήμονες δημιουργούν ανοσοκύτταρα που καταπολεμούν τον καρκίνο απευθείας στο σώμα