一个四口之家使用的洗衣机每年可产生高达500克微塑料，这主要源于洗涤过程中纺织品磨损脱落的纤维。这使得日常洗衣成为这些颗粒最重要的来源之一。如今，大部分此类物质最终进入污水处理厂产生的污泥中。由于这些污泥常被用作肥料，纤维最终可能被播撒到农田中。

鉴于问题的规模，许多制造商一直在寻找在洗涤水进入环境前去除其中微塑料的方法。“然而，现有的过滤系统存在各种缺陷。其中一些会迅速堵塞，另一些则无法提供充分的过滤效果。”波恩大学博士Leandra Hamann解释道。

于是，研究团队聚焦于从那些作为天然过滤专家的鱼类获得灵感。包括鲭鱼、沙丁鱼和凤尾鱼在内的一些鱼类通过过滤水来觅食。它们张着嘴游动，利用鳃弓系统捕获浮游生物。“我们仔细观察了这一系统的构造，并将其作为开发可用于洗衣机的过滤器的模型。”波恩大学博士Alexander Blanke说。

随着时间的推移，这些鱼类演化出一种类似于错流过滤的策略。它们的鳃弓系统形成一个漏斗，口部最宽，向食道逐渐变窄。漏斗壁由鳃弓构成，鳃弓上包含梳状结构。这些结构覆盖着微小的齿状突起，形成一张横跨鳃弓的过滤网。

“在摄食过程中，水流通过可渗透的漏斗壁被过滤，无颗粒的水随后通过鱼鳃释放回环境。但浮游生物体积过大，无法通过，它被天然筛状结构截留。得益于漏斗形状，浮游生物随后滚向食道，在那里积聚直至鱼类吞咽，从而清空并清洁整个系统。”Blanke说。

这一相同原理有助于防止堵塞。颗粒并非直接撞击平坦的屏障，而是沿着表面移动并被导向食道。该方法也极为高效，能几乎清除水中所有浮游生物。洗衣机微塑料过滤器需要兼具两大优势：强大的捕获能力和抗堵塞性。为打造适用于洗衣的版本，研究人员重建了鳃弓系统，并测试了不同的网孔尺寸和漏斗开口角度。

“我们由此找到了一组参数组合，使我们的过滤器能从水中分离99%以上的微塑料且不会堵塞。”Hamann表示。团队通过结合实验室实验与计算机模拟实现了这一成果。由于这种基于自然的设计避免了复杂的活动部件，其生产成本较低。

捕获的微塑料积聚在过滤器出口处，每分钟被抽吸数次。哈曼表示，收集到的材料可在机器内压缩以挤出残留水分。由此产生的塑料颗粒可每洗涤数十次后取出，随普通垃圾丢弃。

研究人员希望制造商能进一步完善设计，并将其纳入未来的洗衣机。这至少能在一定程度上减少纺织源微塑料的扩散。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s44454-025-00020-2