El agua limpia es la base de la vida
En la actualidad, el uso responsable de los recursos es un tema importante en la sociedad, desde los municipios y las empresas locales hasta los hogares particulares. Una de las materias primas más valiosas es el agua. El objetivo aquí es reducir el consumo, tratar y reciclar las aguas residuales tanto como sea posible y evitar la contaminación. Uno de los principales desafíos, tanto ahora como para el futuro, es el microplástico. Leandra Hamann (del Instituto Fraunhofer para la Tecnología del Medio Ambiente, Seguridad y Energía de UMSICHT) habló sobre las oportunidades de la biónica y lo que las lavadoras pueden aprender de las larvas de la mosca caddis.
¿De dónde viene tu interés por el agua y los microplásticos?
Para mí fue un caso clásico de disfrutar realmente de la biología en el colegio. Mi padre también hace documentales sobre la naturaleza, lo que lleva a muchas discusiones interesantes en casa. El agua siempre ha sido mi elemento: comencé a bucear y surfear desde pequeña y me encanta nadar. Estudiar biología en Colonia fue, por lo tanto, la consecuencia lógica de mis experiencias hasta entonces. Pero durante mis estudios, sentí que me faltaban los beneficios prácticos. Es interesante identificar las especies, saber cómo están relacionadas y cómo funcionan, y hacer una investigación básica. Pero me interesaba mucho la cuestión de cómo nosotros, y la sociedad, podríamos basarnos en eso. Así que cambié al tema de la biónica donde también estudiamos animales, pero con la intención de descubrir qué podemos aprender de ellos. Cuando se trató de buscar un tema para mi tesis de doctorado, me topé con el tema de los microplásticos. No era un tema tan importante en 2014 como lo es hoy, pero el Instituto Fraunhofer me ofreció la oportunidad de trabajar en las soluciones de filtración. Me fascinó especialmente la combinación de la biónica y este problema ambiental.
¿Cúal es el enfoque que estás siguiendo?
Las especies que se alimentan de partículas en suspensión, como las algas y el krill también pueden ingerir microplásticos. Se podría ganar tanto si pudiéramos aprender de ellos cómo crear mecanismos de filtrado que eviten que los microplásticos entren en el agua.
Para la tesis de mi master, primero investigué qué animales podrían usarse como inspiración. Los candidatos adecuados incluían mejillones, esponjas, ballenas, pepinos de mar y también flamencos. Luego clasifiqué estas especies, elegí 24 y las clasifiqué de acuerdo con parámetros biológicos y técnicos. ¿Cómo funciona el mecanismo de filtrado respectivamente, qué técnicas se utilizan y qué podemos usar? El tiburón ballena, por ejemplo, tiene estructuras para optimizar el flujo en su boca, el flamenco usa pelos finos, mientras que el coral abanico de mar trabaja con el tamaño de malla y la resistencia al flujo.
¿Y cómo pusiste la idea en práctica?
En el siguiente paso, pensé en dónde debería usarse el filtro y me fijé más de cerca en la lavadora. Con una cantidad estimada de 5,200 toneladas por año en Alemania, las fibras textiles sintéticas tienen un impacto considerable en las emisiones de microplásticos. Las preguntas clave ahora eran: ¿cómo funcionan los mecanismos de filtrado actuales, cómo debería diseñarse un filtro de microplásticos y cuánto espacio hay disponible? En un estudio de caso, elegí la larva de la mosca caddis, que estira las redes hechas de un material sedoso entre piedras y palos en agua corriente. Las redes atrapan partículas de comida que luego pueden comer. Los cálculos iniciales han demostrado que el material y la estructura atraparían las fibras y resistirían las condiciones de flujo en la lavadora. Pero el proceso de implementación de un filtro de caddis-mosca todavía es demasiado complicado. Otros modelos biológicos son más fáciles de aplicar, y esto es en lo que los expertos de Fraunhofer están trabajando actualmente.
Este ejemplo muestra que vale la pena estudiar los mecanismos de filtración biológica con más detalle y trabajar en su implementación en la tecnología. Por eso, a partir de este año, trabajaré en mi doctorado en conceptos de filtración biónica en la Universidad de Colonia en colaboración con Fraunhofer UMSICHT. Esta investigación podría ser beneficiosa para plantas de tratamiento de aguas residuales, filtros industriales y sistemas de limpieza en los océanos. También estoy involucrado activamente en la investigación de microplásticos. Participé en la Runden Tisch Meeresmüll (mesa redonda sobre desechos marinos) y me invitaron a participar en los paneles de discusión. Es muy claro que existe una necesidad urgente de controlar la situación.
En tu opinión, ¿qué opciones tienes de controlar este problema? Además del tuyo, ¿conoces algún otro enfoque que parezca prometedor?
No es una situación fácil de juzgar. Aún quedan muchas preguntas sin respuesta sobre los microplásticos y todavía no es posible realizar una evaluación de riesgos. Sin embargo, el hecho es que debemos reducir la cantidad de plástico en el medio ambiente. Es un problema extremadamente complejo: el plástico está disponible en todo el mundo y hay muchas partes involucradas, por lo que debemos trabajar juntos para controlar la situación. Los consumidores deben entender que el plástico es un material reciclable y actuar en consecuencia. Las autoridades deben establecer requisitos legales que limiten el uso de ciertos materiales y aditivos. Las empresas deben ser proactivas y utilizar materiales de alta calidad, duraderos y, sobre todo, resistentes a la abrasión. Y el mundo científico debe centrarse en la investigación de temas como los bioplásticos, las posibilidades de reciclaje y los mecanismos de filtración. Esto nos devuelve a la biónica. En mi opinión, podemos aprender mucho de la naturaleza, y no solo de los filtros.
