Het menselijk lichaam beschikt over een ongelooflijk efficiënt en geavanceerd systeem voor het transport van water en voedingsstoffen door het enorme netwerk van cellen en weefsels. Dit systeem, bekend als de bloedsomloop, omvat het hart, de bloedvaten en het bloed. Door de mechanismen achter dit natuurlijke proces te begrijpen, hebben wetenschappers inspiratie kunnen opdoen voor de ontwikkeling van innovatieve filtratiemethoden met verreikende toepassingen.

1. Filtratie door membranen :

De menselijke bloedsomloop is afhankelijk van semi-permeabele membranen, zoals de wanden van haarvaten, om de uitwisseling van water en voedingsstoffen tussen de bloedbaan en de omliggende weefsels mogelijk te maken. Geïnspireerd door dit concept hebben wetenschappers filtratiemembranen ontwikkeld met specifieke poriegroottes die selectief water doorlaten en verontreinigingen tegenhouden. Dit principe is van fundamenteel belang bij waterzuiveringssystemen, omgekeerde osmose en hemodialyse.

2. Selectieve druk :

De bloedcirculatie in ons lichaam wordt aangedreven door de pompwerking van het hart, waardoor drukgradiënten ontstaan ​​die de beweging van vloeistoffen vergemakkelijken. Op dezelfde manier wordt bij filtratieprocessen druk gebruikt om water door membranen te persen, waardoor onzuiverheden achterblijven. Deze techniek wordt vaak gebruikt in microfiltratie-, ultrafiltratie- en nanofiltratiesystemen.

3. Elektrodialyse :

Elektrodialyse is een scheidingsproces dat gebruik maakt van semipermeabele membranen en een elektrisch potentieel om ionen en andere geladen deeltjes uit water te verwijderen. Deze technologie is geïnspireerd op het vermogen van het menselijk lichaam om ionen door celmembranen te transporteren via ionenkanalen en pompen. Elektrodialyse vindt toepassingen bij ontzilting, afvalwaterzuivering en voedselverwerking.

4. Biomimicry in filtermaterialen :

Wetenschappers onderzoeken ook de nabootsing van natuurlijke materialen in de bloedsomloop om de filtratieprestaties te verbeteren. De unieke eigenschappen van hemoglobine, het zuurstofdragende eiwit in ons bloed, hebben bijvoorbeeld de ontwikkeling geïnspireerd van biomimetische membranen voor efficiënte zuurstofscheiding en filtratie in gasscheidingsprocessen.

5. Microfluïdica :

Microfluïdische systemen, waarbij kleine hoeveelheden vloeistoffen in microkanalen worden gemanipuleerd, zijn beïnvloed door het ingewikkelde netwerk van bloedvaten in ons lichaam. Door de ingewikkelde vertakkingspatronen van haarvaten na te bootsen, maken microfluïdische apparaten nauwkeurige controle, menging en scheiding van vloeistoffen mogelijk voor verschillende toepassingen, zoals medische diagnostiek, chemische synthese en medicijnafgifte.

De studie van watertransportmechanismen in het menselijk lichaam blijft waardevolle inzichten en inspiratie opleveren voor het filtratiegebied. Wetenschappers onderzoeken voortdurend nieuwe concepten en materialen die een revolutie teweeg kunnen brengen in waterzuivering, afvalwaterzuivering en andere industriële processen, waardoor ze efficiënter en duurzamer worden.