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.
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.
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.
