L'eau pure est la base de la vie

De nos jours, l'utilisation responsable des ressources est une question importante pour l'ensemble de la société - des municipalités et des entreprises locales aux ménages privés. L'une des matières premières les plus précieuses est l'eau. L'objectif est ici de réduire la consommation, de traiter et de recycler les eaux usées autant que possible et d'éviter la contamination. L'un des principaux défis, tant aujourd'hui que pour l'avenir, est celui des microplastiques. difference s'est entretenu avec Leandra Hamann (Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology UMSICHT) sur les possibilités offertes par la bionique et sur ce que les machines à laver peuvent apprendre des larves de mouches caddis.

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D'où vient votre intérêt pour l'eau et les micro plastiques ?

Pour moi, c'était un cas classique de véritable plaisir de la biologie à l'école. Mon père réalise également des documentaires sur la nature, ce qui donne lieu à de nombreuses discussions intéressantes à la maison. L'eau a également toujours été mon élément j'ai commencé à faire de la plongée et du surf dès mon plus jeune âge et j'adore nager. Étudier la biologie à Cologne était donc la conséquence logique de mes expériences jusqu'alors. Mais pendant mes études, j'ai eu l'impression que les avantages pratiques du sujet me manquaient. Il est intéressant d'identifier les espèces, de savoir comment elles sont apparentées et comment elles fonctionnent, et de faire de la recherche fondamentale. Mais je me suis vraiment intéressé à la question de savoir comment nous et la société pourrions en tirer parti. Je suis donc passé à la bionique, où nous étudions également les animaux, mais avec l'intention de découvrir ce que nous pouvons apprendre d'eux. Quand j'ai cherché un sujet pour ma thèse de maîtrise, je suis tombé sur la question des micro plastiques. Ce n'était pas un sujet aussi brûlant en 2014 qu'aujourd'hui, mais l'Institut Fraunhofer m'a offert la possibilité de travailler sur les solutions de filtration. J'ai été particulièrement fasciné par la combinaison de la bionique et de ce problème environnemental.

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Quelle est l'approche que vous poursuivez ?

 

Les suspensions filtrent les particules flottantes telles que les algues et le krill dans les liquides destinés à l'alimentation, et peuvent également ingérer des microplastiques. On gagnerait tant à apprendre d'eux comment créer des mécanismes de filtrage qui empêchent les microplastiques de pénétrer dans l'eau.

Pour ma thèse de maîtrise, j'ai d'abord cherché quels animaux pouvaient servir d'inspiration. Les candidats appropriés comprenaient les moules, les éponges, les baleines, les concombres de mer et aussi les flamants roses. J'ai ensuite classé ces espèces, en ai choisi 24 et les ai triées selon des paramètres biologiques et techniques. Comment fonctionne le mécanisme de filtrage respectif, quelles sont les techniques utilisées et que pourrions-nous utiliser ? Le requin-baleine, par exemple, a des structures optimisant le flux dans sa bouche, le flamant utilise des poils fins, tandis que le corail de fanion de mer travaille avec des mailles et une résistance au flux.

Et comment avez-vous mis cette idée en pratique ?

Dans l'étape suivante, j'ai réfléchi à l'endroit où le filtre doit être utilisé et j'ai examiné de plus près la machine à laver. Avec une quantité estimée à 5 200 tonnes par an en Allemagne, les fibres textiles synthétiques ont un impact considérable sur les émissions de microplastiques. Les questions clés étaient maintenant les suivantes : comment fonctionnent les mécanismes de filtrage actuels, comment concevoir un filtre en microplastique et quel est l'espace disponible ? Dans une étude de cas, j'ai choisi la larve de mouche caddis, qui tend des filets faits d'un matériau soyeux entre des pierres et des bâtons dans l'eau courante. Les filets capturent des particules de nourriture qu'elle peut ensuite manger. Les premiers calculs ont montré que le matériau et la structure emprisonneraient les fibres et résisteraient aux conditions d'écoulement dans la machine à laver. Mais le processus de mise en place d'un filtre anti-mouches caddis est encore trop compliqué à l'heure actuelle. D'autres modèles biologiques sont plus faciles à appliquer, et c'est ce sur quoi travaillent actuellement les experts de Fraunhofer.

Cet exemple montre qu'il est intéressant d'étudier plus en détail les mécanismes de filtration biologique et de travailler à leur mise en œuvre dans la technologie. C'est pourquoi, à partir de cette année, je travaillerai sur mon doctorat en concepts de filtration bionique à l'université de Cologne en coopération avec le Fraunhofer UMSICHT. Ces recherches pourraient être utiles pour les stations d'épuration des eaux usées, les filtres industriels et les systèmes de nettoyage des océans. Je suis également toujours activement impliqué dans la recherche sur les microplastiques. J'ai participé à la Runden Tisch Meeresmüll (table ronde sur les déchets marins) et j'ai été invité à participer à des groupes de discussion. Il est très clair qu'il y a un besoin urgent de maîtriser la situation.

Selon vous, quelles sont nos chances de maîtriser le problème ? Outre la vôtre, connaissez-vous d'autres approches qui vous semblent prometteuses ?

Ce n'est pas une situation facile à juger. Il reste de nombreuses questions sans réponse sur les micro plastiques et il n'est pas encore possible de procéder à une évaluation des risques. Il n'en reste pas moins que nous devons réduire la quantité de plastique dans l'environnement. C'est un problème extrêmement complexe - le plastique est disponible partout dans le monde et de nombreuses parties sont impliquées - nous devons donc travailler ensemble pour maîtriser la situation. Les consommateurs doivent comprendre que le plastique est un matériau recyclable et agir en conséquence. Les autorités doivent établir des exigences légales qui limitent l'utilisation de certains matériaux et additifs. Les entreprises doivent être proactives et utiliser des matériaux de haute qualité, durables et surtout résistants à l'abrasion. Et le monde scientifique doit se concentrer sur la recherche de sujets tels que les bioplastiques, les possibilités de recyclage et les mécanismes de filtration. Cela nous ramène à la bionique. À mon avis, nous pouvons apprendre beaucoup de la nature et pas seulement des filtres.

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Commandée par des partenaires de l'industrie plastique, des industries de gestion de l'eau et des déchets et des instituts de recherche, l'étude Fraunhofer UMSICHT a rassemblé les dernières informations sur les micro plastiques et les macro plastiques dans une étude qui a été publiée en 2018. Les principales conclusions sont les suivantes :

  • Les micro plastiques primaires de type A sont des particules de plastique produites industriellement qui sont délibérément ou négligemment laissées pour polluer l'environnement (comme les microbilles dans les cosmétiques ou les granulés de plastique). Les micro plastiques primaires de type B sont uniquement créés par l'utilisation, c'est-à-dire par l'abrasion ou la détérioration des pneus de voiture, des semelles de chaussures, des textiles ou des peintures. Les déchets plastiques qui sont laissés à se décomposer dans la nature relèvent des micro plastiques secondaires.
  • Au total, 51 sources de micro plastiques ont été identifiées : l'abrasion des pneus, le rejet lors de l'élimination des déchets, l'abrasion du bitume dans l'asphalte, la perte de granulés et la dérive des surfaces de terrains de sport ou de jeux figurent en tête de liste. Les rejets de micro plastiques provenant des cosmétiques occupent la 17e place.
  • En Allemagne, 78 % des eaux usées sont traitées par des stations d'épuration, tandis que 22 % - principalement des eaux de pluie - rejettent des macro plastiques et des micro plastiques dans les écosystèmes à chaque pluie. Selon l'équipement technique, les stations d'épuration retiennent jusqu'à 95 % des micro plastiques entrants. Cependant, les petites particules s'accumulent dans les boues d'épuration. Des contrôles doivent être effectués au cas par cas pour déterminer s'il est préférable d'incinérer les boues d'épuration au lieu de les utiliser à des fins agricoles.

La durabilité joue déjà un rôle clé chez Kärcher, car le nettoyage sert à préserver la valeur et donc la durabilité des machines et des bâtiments. Mais cela ne s'arrête pas là : l'entreprise s'est engagée à assurer la durabilité dans toutes ses activités. L'utilisation de plastiques recyclés et de bioplastiques doit être quadruplée d'ici 2020. Cela signifie, par exemple, utiliser des granulés provenant de notre système interne de traitement des plastiques et des granulés issus du recyclage des boîtiers de batteries de voiture ou des airbags. Nous utilisons également du plastique d'origine biologique pour nos bouteilles d'agents nettoyants. La norme Kärcher de "produits écologiques" garantit que les substances problématiques telles que les plastifiants et les retardateurs de flamme ne sont plus utilisées ou le sont dans une moindre mesure.

Les machines elles-mêmes sont conçues pour être recyclées et atteindre un taux de réutilisation de plus de 90 %, comme le confirme le démontage de tests externes. Une autre étape importante consiste à réduire les emballages plastiques des produits.

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