Mejorar los sistemas de filtración gracias a las mantarrayas

Mejorar los sistemas de filtración gracias a las mantarrayas
  • Los científicos están estudiando si pueden adaptar este mecanismo para los sistemas de ingeniería

Las mantarrayas extraen su comida de los bocados de agua de mar de una manera novedosa que podría ser la clave para una mejor filtración en una variedad de aplicaciones comerciales, según muestra una nueva investigación de la Oregon State University.

Publicado en Science Advances, los hallazgos explican que las mantarrayas filtran zooplancton, mesoplancton y microcrustáceos con un aparato diferente de cualquier cosa vista previamente en cualquier sistema biológico o industrial.

“El tipo más común de filtro es un filtro de tamiz, donde un fluido que contiene partículas pasa a través de una membrana con poros más pequeños que las partículas”, dijo el coautor del estudio Jim Strother, profesor asistente de biología integrativa en la Facultad de Ciencias de OSU.

Los filtros tamiz incluyen todo, desde un colador de cocina que cuela pasta hasta filtros de membrana que producen agua ultrapura. Otros mecanismos de filtro son la filtración con hidrosol, como los filtros de fibra en los sistemas HVAC, y la filtración ciclónica, que se utiliza en las aspiradoras sin bolsa.

“Hay muchos tipos diferentes de filtros utilizados para muchos propósitos en todo el mundo, pero todos se basan en solo unos pocos mecanismos fundamentales”, dijo Strother, quien colaboró ​​con las autoras correspondientes Misty Paig-Tran y Raj Divi de Cal State Fullerton.

Las mantarrayas, parientes cercanos de tiburones que pueden medir muchos metros de largo, comen plancton a través del agua que ingieren mientras nadan. Filtran e ingieren el plancton y luego eliminan el agua restante de sus hendiduras branquiales.

Muchos sistemas de filtración son propensos a obstruirse a medida que recolectan lo que están filtrando, pero las mantarrayas utilizan conjuntos de lóbulos similares a las hojas para rebotar las partículas de comida lejos del filtro.

El agua que pasa sobre los lóbulos crea un patrón complejo de remolinos, y las partículas de alimentos en el flujo golpean los lóbulos y se alejan. La configuración permite que los peces retengan organismos alimenticios mucho más pequeños que los poros.

El aparato de filtración de estos animales tiene una estructura especial que hace que las partículas de plancton reboten en el filtro y se concentren en la cavidad bucal, para que el pez pueda ingerirlas. Como las partículas son repelidas por el filtro pero no son capturadas, el filtro tiene varias propiedades muy deseables, incluyendo que puede operarse a altas velocidades de flujo y es extremadamente resistente a la obstrucción.

Los científicos están estudiando si pueden adaptar este mecanismo para los sistemas de ingeniería. Por ejemplo, una dirección futura está explorando si esto se puede aplicar al tratamiento de aguas residuales con el fin de abordar la amenaza emergente de la contaminación por microplásticos.

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