Het filter, dat enkel uit een laag houtstof en plantaardige stoffen bestaat, kan maar liefst 99,9 procent van de microplastics uit vervuild water verwijderen. En dat brengt een plasticvrije wereld weer een stap dichterbij.
Microplastics zijn piepklein, maar een enorm probleem. In het afgelopen decennium is de hoeveelheid rondslingerend plastic in de oceanen schrikbarend snel toegenomen. Wetenschappers voorspellen zelfs dat tegen 2050 de oceaan meer plastic dan vissen herbergt. Hoewel we aan de ene kant moeten voorkomen dat microplastics in de oceaan terechtkomen, proberen wetenschappers tevens manieren te bedenken om het plastic dat er al in ronddrijft, af te vangen. En een nieuw ontwikkeld filter zou daar weleens heel goed bij van pas kunnen komen.
Microplastics zijn kleine (vaak microscopische) stukjes plastic, die niet groter zijn dan 5 millimeter. Ze ontstaan doordat ze opzettelijk in die maat worden geproduceerd – en bijvoorbeeld in cosmetica worden verwerkt – maar ook wanneer grotere stukken plastic afgebroken worden in steeds kleinere stukjes. Dit gebeurt door bijvoorbeeld UV-stralen van de zon of golven die ervoor zorgen dat het plastic afval slijpt tegen stenen, de zeebodem of ander vuil. De verontreinigende stoffen vinden uiteindelijk hun weg naar rivieren en oceanen.
Microplastics vormen een groeiende bedreiging voor zowel aquatische ecosystemen als de menselijke gezondheid. Zo vermoeden onderzoekers dat vrijwel al het kraanwater met microplastics verontreinigd is. Uit een andere studie is bovendien gebleken dat tegen 2025 meer dan 10 miljard ton slecht beheerd plastic afval in het milieu terecht zal komen.
Verontreinigende stoffen
Ondertussen weten we dat het erg lastig is om al die minuscule plasticdeeltjes uit zowel het zoete water wat wij drinken, als uit oceaanwater te houden. “Microplastics zijn nu wereldwijd alomtegenwoordige, waterverontreinigende stoffen,” vertelt onderzoeker Junling Guo in gesprek met Scientias.nl. “Hun kleine formaat vergemakkelijkt de biologische opname en accumulatie in voedselketens. Dit brengt escalerende ecologische gezondheidsrisico’s met zich mee.”
Menselijk lichaam
En niet alleen voor al het leven in de zee. Doordat microplastics namelijk in onze waterwegen rondslingeren, komen ze linksom of rechtsom ook weer in ons eigen voedsel en drinkwater terecht. En op die manier vinden ze dus ook een weg naar ons lichaam. “Van bijzonder belang is dat nanoplastics orgaanweefsels kunnen binnendringen,” legt Guo uit. “Er zijn al luttele stukjes plastic aangetroffen in menselijke placenta’s en zelfs in de hersenen. Nu we weten dat de verspreiding van microplastics naar verwachting zal blijven toenemen, vereist dit uiterst zorgwekkende probleem dringende oplossingen.”
Op dit moment weten we nog niet precies wat de gevolgen zijn van de blootstelling aan microplastics voor onze gezondheid. Maar de bezorgdheid over dat micro- en nanoplastics de menselijke gezondheid kunnen aantasten, blijft maar toenemen. Ondertussen is aangetoond dat microplastics in onze eigen bloedsomloop zitten – en zelfs doordringen tot de diepste delen van onze longen. Het is daarnaast bekend dat micro- en nanoplastics invloed hebben op het gedrag, de groei en de vruchtbaarheid van organismen. Laboratoriumonderzoeken met proefdieren hebben bovendien al uitgewezen dat kleine plastic fragmenten in het spijsverteringskanaal kunnen belanden, via het bloed door het lichaam getransporteerd kunnen worden en zich uiteindelijk in organen kunnen ophopen. Daar kunnen ze ontstekingen en verwondingen en dus littekens veroorzaken. En die kleine, door littekens getekende gebieden kunnen door de tijd heen in aantal toenemen. Ook hebben verschillende studies naar dieren aangetoond dat microplastics de stofwisseling en het darmstelsel kunnen verstoren. Bovendien toonde een onlangs gepubliceerde studie aan dat nanoplastics de ontwikkeling van vitale organen bij kippen dwarsbomen.
In de nieuwe studie ging Guo samen met zijn collega’s naarstig op zoek naar een manier om al die luttele stukjes plastic uit het water te vissen. En misschien dat we onze hoop op planten moeten vestigen. De onderzoekers ontdekten namelijk dat als je tannines – je weet wel, dat stofje in onrijp fruit of in wijn waarvan je mond samentrekt – toevoegt aan een laag houtstof, je een filter kunt maken dat vrijwel alle microplastics uit water afvangt.
BioCap
Het filter, dat de onderzoekers ‘bioCap’ hebben genoemd, draagt in tegenstelling tot al bestaande plastic filters niet bij aan verdere vervuiling. Dat komt omdat het volledig uit hernieuwbare en biologisch afbreekbare materialen bestaat: tannines afkomstig van planten, schors, hout, bladeren en houtzaagsel – een bijproduct van de bosbouw dat zowel algemeen verkrijgbaar als hernieuwbaar is. “Ons bioCap-filter is een duurzame oplossing,” licht Guo desgevraagd toe. “Het maakt gebruik van plantaardige polyfenolen, gebonden aan houtzaagsel. Hierdoor ontstaat er een soort coating op nanoschaal, wat weer leidt tot meerdere synergetische, moleculaire interacties. Die maken op hun beurt weer de afvang van diverse microplastics mogelijk, ongeacht hun grootte, vorm of chemische samenstelling.”
Verschillende soorten plastic
Dat laatste is van cruciaal belang. In het verleden is het namelijk moeilijk gebleken om alle verschillende soorten microplastics af te vangen, aangezien ze in verschillende maten, vormen en elektrische ladingen voorkomen. Er bestaan bijvoorbeeld microvezels afkomstig van kleding, microbolletjes van reinigingsmiddelen en zeep en plastics van gebruiksvoorwerpen en verpakkingen. Door gebruik te maken van de verschillende moleculaire interacties, kan het bioCap-filter vrijwel al deze verschillende soorten microplastics uit water vissen.
Tot wel 99,9 procent
En hoe. Tijdens experimenten bewezen de onderzoekers dat bioCap in staat is om tussen de 95,2 en 99,9 procent (afhankelijk van het type plastic) van de plastic deeltjes die in een bak met water rondzwierven, af te vangen – een verbluffend resultaat. “We zijn zeer bemoedigd door deze hoge efficiëntie,” vertelt Guo. “Dit is aangetoond voor veel verschillende soorten microplastics.”
Verbetering
Ondanks het succes, is Guo kritisch. “We zien duidelijke mogelijkheden om de efficiëntie nog verder te verbeteren door de parameters (denk aan de dichtheid en waterdoorlaatbaarheid) te optimaliseren,” stelt hij. “Bovendien willen we de capaciteit verder opschalen en de herbruikbaarheid verder onderzoeken.” Het team is ervan overtuigd dat hun oplossing uiteindelijk gemakkelijk en goedkoop kan worden opgeschaald, zodra ze de juiste industriële partner hebben gevonden. “We staan open voor alle wereldwijde samenwerkingen om deze technologie te verbeteren,” aldus Guo.
Inzetbaarheid
Volgens de onderzoekers is hun oplossing veelbelovend. De meeste tot nu toe voorgestelde oplossingen om microplastics uit water of uit het milieu te vissen, zijn kostbaar of moeilijk op te schalen. Maar Guo en zijn team stellen nu een methode voor met een brede inzetbaarheid. Zo kan het bij mensen thuis worden geïnstalleerd, of in gemeentelijke zuiveringssystemen worden verwerkt.
Opgehoopte microplastics
Dit is dan ook het beoogde doel van de onderzoekers. Ondanks een interessante, bijkomende ontdekking die ze tijdens hun experimenten deden. “In ons onderzoek hebben we muizen gebruikt om het filter te testen,” vertelt Guo. “We kwamen erachter dat het de ophoping van microplastics in hun organen effectief voorkwam.”
Toch lijkt het er niet op dat BioCap ook voor microplastics die in ons eigen lichaam zitten, hoop biedt. Zo vertelt Guo dat het filter waarschijnlijk niet kan worden gebruikt om de opgehoopte microplastics in onze organen op te ruimen. “Ons onderzoek richt zich vooral op de toepassing om met microplastics verontreinigd water te zuiveren,” gaat Guo verder. “Dit willen we bereiken door onze oplossing te integreren in waterzuiveringsinstallaties en door gebruikt water te behandelen voordat het opnieuw in de natuurlijke omgeving wordt geïntroduceerd. Het gebruik van BioCap voor het zuiveren van bloed of het verwijderen van microplastics uit het menselijk lichaam, is een heel ander en zeer gespecialiseerd vakgebied. De eisen voor dergelijke toepassingen zijn uiterst streng. Hoewel onze voorlopige test de biocompatibiliteit ondersteunt, biedt het helaas nog onvoldoende bewijs voor het veilige gebruik van deze materialen in een medische context.”
De onderzoeker hoopt met zijn idee een belangrijke bijdrage te leveren aan het afvangen van vervuilende microplastics die in groten getale door zowel rivieren, als de oceanen drijven. BioCap is mogelijk zelfs een belangrijke stap op weg naar een plasticvrije oceaan. “We hebben goede hoop dat onze duurzame oplossing de vervuiling van microplastics substantieel kan verminderen,” onderstreept Guo. “Een wijdverbreide implementatie zou het aantal plastic deeltjes in het milieu en de risico’s hiervan aanzienlijk kunnen terugdringen.”
