Hvordan filterfodrende toskallede kunne bruges til at rense mikroplastik

På en varm sommerdag i Connecticut, det er almindeligt at gå på en restaurant ved stranden, spis nogle friske østers og muslinger, og nyd bølgernes slag mod sandet. For en gruppe fra University of Connecticut-fakultetet og en professor ved Florida Atlantic University, deres plan er at springe stranden og restauranten over og bruge slægtninge til de lækre dyr af en anden grund – at filtrere den skadelige mikroplastik, der ender tilbage i vores miljø.

"Opslæmningsfodrende toskallede, såsom østers, muslinger, og zebramuslinger er meget effektive til at filtrere vand og fange partikler så små som fire mikrometer på deres gæller ('filteret') [mindre end 1000. Deres 'filter' er selvrensende, og de filtrerer ofte vand i 12 eller flere timer om dagen. De er naturens perfekte filtreringsmaskine, ", siger professor i havvidenskab J. Evan Ward.

I løbet af de næste fire år, gruppen – inklusive Associate Dean Leslie Shor, Kemisk og biomolekylær ingeniørprofessor Kelly Burke, Molekylær og cellebiologi professor Daniel Gage, Civil- og miljøingeniør professor Baikun Li, og Ward—vil bruge et tilskud på $2 millioner fra National Science Foundation's Emerging Frontiers in Research and Innovation (EFRI) program til at studere brugen af ​​muslinger (en del af toskallede familie), kombineret med mikroplast-nedbrydende bakterier, i filtreringen af ​​mikroplast fra udledningen, der løber tilbage til vores overfladevand fra renseanlæg.

Andre fakultetsmedlemmer involveret i projektet omfatter CEE-professor Christine Kirchhoff, CBE professor Matthew Stuber, CBE professor Jeff McCutcheon, Professor i havvidenskab George McManus, og Florida Atlantic University Biology Professor Tracy Mincer.

Mikroplastik, en paraplybetegnelse for partikler af mange forskellige former, størrelser ( <5 mm), og polymertyper, er almindeligt forekommende i miljøet gennem udskillelse af syntetiske fibre, der vasker tøj af i vasketøjet, og små plastikfragmenter, der produceres i miljøet ved forskellige processer.

"De fleste spildevandsrensningsanlæg er afhængige af gammel teknologi - over 100 år gammel - og bruger i nogle tilfælde grundlæggende tilgange som sandfiltrering, der har været kendt siden oldtiden, " siger Li. "Faktisk, de fleste spildevandsrensningsanlæg rundt om i landet er selv over 50 år gamle. Da disse faciliteter blev designet og bygget, plastik fandtes simpelthen ikke i den sort eller mængde, som de gør i dag."

Kirchhoff forklarer, at selvom de tekniske forhindringer er overvundet, der kan stadig være et problem.

"Ombygning af eksisterende infrastruktur er et dyrt forslag, og der er også mange regulatoriske forhindringer, der står i vejen. Bedre forståelse af de ikke-videnskabelige forhindringer for implementering af innovativ teknologi er et centralt aspekt af vores forskningsprojekt."

På grund af begrænsningerne af spildevandsrensning, og også fordi større plastik nedbrydes i miljøet, mikroplastik ender overalt i vores miljø, og mange typer er svære at nedbryde. Bekymringen er, at mikroplast kan forårsage skade på dyr, planteliv, og til sidst mennesker.

Ifølge Mincer, det har vist sig, at plastikpartikler mindre end 150 mikrometer kan trænge ind i vores lymfesystemer, forårsager systemisk eksponering og, måske, påvirker menneskers sundhed.

"Mikroplast kan også fungere som svampe, at samle andre skadelige ting i miljøet. Mange undersøgelser har vist, at koncentrationer af andre almindelige forurenende stoffer såsom skadelige kemikalier, patogene bakterier, og selv vira kan være meget højere i mikroplast, end de er i det omgivende vand. Indtagelse af mikroplast er derfor en måde at blive udsat for andre skadelige forurenende stoffer, " siger Mincer.

Til sidst, gruppen håber, at lære af naturen og samarbejde med interessenter om barriererne for at tage ny teknologi vil føre til en bæredygtig måde at behandle spildevand på.

"Hvis projektet lykkes, ikke kun vil vi udvikle innovativ mikroplastisk spildevandsbehandlingsteknologi, men vi vil også kvantificere drivere og barrierer for indførelse af denne nye teknologi med det ultimative mål at øge dens udbredelse, " siger Kirchhoff.