Несколько лет назад Миа Хеллер наткнулась на статью о текущих проблемах с качеством воды там, где она живет. Тесты показали, что вода, доступная для ежедневного потребления, была сильно загрязнена ПФАС (вечными химикатами) и микропластиком. Также там сообщалось, что государственные учреждения не будут выделять средства на фильтрацию воды.
Вскоре родители Хеллер инвестировали в передовую систему фильтрации воды для дома. Однако система требовала постоянного ухода. Видя, как ее мать раз за разом меняет мембраны водяного фильтра, Хеллер задалась целью найти лучшее решение, пишет Smithsonian magazine. "Это вдохновило меня на создание фильтра без использования мембран, чтобы снизить затраты и потребности в обслуживании, связанные с фильтрацией воды", – заявила теперь уже 18-летняя ученица средней школы.
Повсеместное распространение микропластика
Агентство по охране окружающей среды определяет микропластик как мелкие частицы размером от 1 нанометра до 5 миллиметров. Эти крошечные частицы вызывают растущую глобальную оспокоенность, поскольку они проникают не только в окружающую среду, но и в организмы людей и животных.
"Микро- и нанопластик попадают в наши тела", – заявляет Мэтью Кампен, токсиколог из Университета Нью-Мексико в Альбукерке. Недавнее исследование показало, что микропластик был обнаружен у 1300 видов, включая человека. На данный момент эти загрязнители обнаружены во всем человеческом теле – от мозга до внутренней части костей; концентрации также были найдены в яичках, сперме и плаценте нерожденных плодов.
Попадание микропластика в организмы увеличилось в шесть раз с 1990 года, и производство пластика продолжает расти. Исследование Университета Нью-Мексико 2025 года, соавтором которого выступил Кампен, показало, что концентрация микропластика в тканях человеческого мозга резко возросла на 50 процентов менее чем за десятилетие.
"Все еще остается много вопросов о том, действительно ли этот пластик влияет на наше здоровье на данном этапе", – подчеркивает Кампен, который также изучает воздействие сложных смесей вдыхаемых загрязняющих веществ на респираторную и сердечно-сосудистую системы. Далее он отмечает наличие доказательств того, что "могут возникнуть проблемы с сердечно-сосудистыми и, потенциально, неврологическими заболеваниями". Однако эти связи недостаточно сильны, чтобы быть окончательными.
Хотя точное воздействие потребления микропластика на здоровье человека неясно, ряд недавних исследований связывают его с такими неблагоприятными проблемами, как рак, респираторные и сердечные заболевания, гормональные нарушения, болезнь Альцгеймера и другие неинфекционные заболевания.
Новый взгляд на фильтрацию воды
Хотя доступно несколько систем фильтрации воды, не все они эффективны и легкодоступны для каждого. Традиционные системы часто полагаются в первую очередь на химическую обработку, а также могут требовать трудоемкого ухода и частой замены мембран. Они также отличаются высокой стоимостью покупки и обслуживания.
Весной 2024 года у Хеллер возникла идея системы фильтрации, но по-настоящему она начала работать над ней летом 2025 года. К началу января того же года, после экспериментов в гараже и на кухне, у неё был рабочий прототип.
"По сути, это был просто контейнер", – заявляет она. Внутри контейнера находилась её система фильтрации, которую она назвала "вращающейся увеличительной виалой". Хеллер использовала многоразовую магнитную жидкость под названием феррофлюид, которая избирательно связывается с частицами микропластика, когда вода протекает через систему. Хотя её модель успешно отфильтровывала микропластик из воды в два простых этапа, система все еще требовала постоянного обслуживания, так как она не перерабатывала феррофлюид самостоятельно.
"Но если бы я смогла создать систему, которая способна в основном очищать себя и повторно использовать материал, – объясняет она, – потребности в обслуживании могли бы значительно сократиться".
Решив найти ответ, Хеллер продолжила экспериментировать. Одним из главных препятствий, с которыми она столкнулась, было выяснение того, как расположить блоки так, чтобы феррофлюид – жидкость более густая, чем вода – мог перемещаться в камеру с водой над ним, не засоряясь. Наряду с потоком феррофлюида, процесс магнитной сепарации с последующим извлечением феррофлюида также должен был работать как единая система, а не мешать друг другу.
Примерно через пять итераций она нашла идеальное решение. Её нынешний прототип размером примерно с обычный пакет муки состоит из трех модулей. Первый блок объемом около 1 литра удерживает загрязненную воду, а второй хранит феррофлюид на масляной основе. Основной процесс происходит в третьем модуле, который намного меньше. "Магнитное поле вытягивает микропластик из воды, а феррофлюид извлекается и повторно используется в замкнутом цикле", – объясняет Хеллер. Как автономный фильтр (похожий на кувшин Brita), система может фильтровать около 1 литра воды за раз.
Затем, чтобы проверить точность своего устройства, она разработала датчик мутности, который измеряет количество взвешенных твердых частиц в жидкости. Она использовала датчик для точного определения количества феррофлюида и микропластика в воде. Датчик также рассчитывал процент микропластика, удаленного её фильтром по весу. Согласно её тестам, прототип успешно удалил 95,52% микропластика из воды и переработал 87,15% феррофлюида. Традиционные очистные сооружения питьевой воды удаляют от 70 до более чем 90% компонентов микропластика.
"Результатом стала доступная система фильтрации с низким уровнем отходов без использования твердой мембраны", – отмечает Хеллер.
Её инновация получила заслуженные награды. Хеллер стала финалисткой Международной научно-технической ярмарки Regeneron 2025 года (ISEF), крупнейшего в мире глобального научного конкурса для старшеклассников. Там Общество ведомства по патентам и товарным знакам вручило ей специальную награду в размере 500 долларов за её инновационную, недорогую и эффективную технологию фильтрации воды.
Масштабируемость
Кампен в восторге от системы фильтрации Хеллер и считает её "действительно отличной идеей". Он добавляет: "Она делает то, что должно быть сделано". И учитывая, что результаты ее недавних тестов – это только отправная точка для школьного исследовательского проекта, продолжает он, можно только представить, что эти показатели улучшатся при небольших инвестициях в инженерные разработки.
У токсиколога все еще есть некоторые обоснованные опасения. "Мы должны знать, что способ, которым она извлекает этот микропластик, захватывает его так, что мы можем затем выбросить или уничтожить его полностью", – подчеркивает он. Система, добавляет он, не должна "оставлять какой-либо другой осадок загрязняющих веществ, с которым нам придется иметь дело". Предполагая, что она действительно удаляет компоненты микропластика, не оставляя осадков, следующий вопрос, по его словам, заключается в том, насколько она масштабируема.
Кампен задается вопросом о наилучшем применении устройства Хеллер. Будет ли оно наиболее эффективным при установке в индивидуальных водопроводных системах или, в более крупном масштабе, непосредственно на муниципальных станциях очистки воды?
Хеллер считает его подходящим в качестве домашней системы фильтрации под раковиной. "Поскольку производство феррофлюида в настоящее время дорого в больших масштабах, – отмечает она, – я вижу это как систему для индивидуального домашнего использования".
Но Хеллер планирует двигаться поэтапно, и на данный момент хотела бы просто профессионально подтвердить результаты, которые она получила дома.
"Я бы хотела в конечном итоге вывестие это на рынок", – заявляет она. "Я думаю, это было бы чем-то действительно интересным".
Ранее УНИАН сообщал, что первое массовое вымирание на Земле всегда было прямо у нас под носом.
