Un’innovazione guidata dalla natura
Gli ingegneri stanno sviluppando sistemi avanzati di trattamento dell’acqua ispirandosi alle razze Mobula, creature marine conosciute per la loro capacità di filtrare efficacemente il plancton. Utilizzando la stampa 3D, i ricercatori hanno creato strutture che replicano le placche filtranti di queste mante, ottenendo una soluzione che bilancia il flusso e la separazione delle particelle, riducendo al contempo il consumo energetico e i costi operativi.
La biomeccanica delle razze come modello
Le razze Mobula filtrano il plancton attraverso un sistema di piastre parallele poste nella bocca. Quando l’acqua passa attraverso le branchie, le geometrie delle placche generano vortici che separano le particelle senza ostacolare il flusso d’acqua o la respirazione. Questo meccanismo naturale ha ispirato un team del MIT, guidato dalla professoressa Anette “Peko” Hosoi, a progettare filtri industriali basati su principi simili.
“La manta ha evoluto queste geometrie in modo ottimale per bilanciare alimentazione e respirazione”, spiega Hosoi.
Filtri stampati in 3D per applicazioni industriali
Il team ha utilizzato la stampa 3D per creare modelli delle piastre filtranti e costruire un “canale di perdita”, una struttura trasparente dotata di piccole aperture. Durante i test, è emerso che a flussi d’acqua più lenti le piastre permettevano il passaggio di acqua e particelle, mentre a velocità maggiori si formavano vortici che separavano efficacemente le particelle, convogliandole nel flusso dei rifiuti. Questa proprietà unica offre un approccio innovativo alla progettazione dei filtri, combinando alta permeabilità con elevata selettività.
Linee guida per una progettazione ottimale
Il team ha sviluppato un manuale di progettazione per ottimizzare i filtri industriali sulla base della struttura delle razze Mobula. Queste linee guida indicano i parametri chiave, come il diametro dei pori e la spaziatura delle placche, per massimizzare la formazione di vortici che migliorano l’efficienza del filtraggio.
“Se vuoi che il tuo sistema pompi a una certa velocità, devi progettare il filtro con dimensioni e spaziature specifiche per creare vortici che catturino particelle di una determinata grandezza”, sottolinea Hosoi.
Impatto su diversi settori
Questa tecnologia potrebbe trasformare settori come il trattamento dell’acqua e la tecnologia medica, dove l’efficienza e la precisione della filtrazione sono essenziali. Sostenuto dal National Institutes of Health degli Stati Uniti, il progetto dimostra come ispirarsi alla natura possa offrire soluzioni innovative per le sfide industriali.
Un connubio tra natura e tecnologia
Questo approccio combina principi biologici e tecnologie avanzate, mostrando come la biomimetica e la stampa 3D possano contribuire a sviluppare sistemi più sostenibili e performanti per l’industria moderna.
