1. Filtrazione attraverso membrane :
Il sistema circolatorio umano si basa su membrane semipermeabili, come le pareti dei capillari, per consentire lo scambio di acqua e sostanze nutritive tra il flusso sanguigno e i tessuti circostanti. Ispirandosi a questo concetto, gli scienziati hanno sviluppato membrane di filtrazione con dimensioni dei pori specifiche che consentono selettivamente il passaggio dell'acqua bloccando i contaminanti. Questo principio è fondamentale nei sistemi di purificazione dell'acqua, osmosi inversa ed emodialisi.
2. Pressione selettiva :
La circolazione del sangue nel nostro corpo è guidata dall'azione di pompaggio del cuore, creando gradienti di pressione che facilitano il movimento dei liquidi. Allo stesso modo, nei processi di filtrazione, la pressione viene utilizzata per forzare l’acqua attraverso le membrane, lasciando dietro di sé le impurità. Questa tecnica è comunemente impiegata nei sistemi di microfiltrazione, ultrafiltrazione e nanofiltrazione.
3. Elettrodialisi :
L'elettrodialisi è un processo di separazione che utilizza membrane semipermeabili e un potenziale elettrico per rimuovere ioni e altre particelle cariche dall'acqua. Questa tecnologia trae ispirazione dalla capacità del corpo umano di trasportare ioni attraverso le membrane cellulari attraverso canali ionici e pompe. L'elettrodialisi trova applicazioni nella desalinizzazione, nel trattamento delle acque reflue e nella lavorazione degli alimenti.
4. Biomimetica nei materiali di filtrazione :
Gli scienziati stanno anche esplorando la mimesi dei materiali naturali presenti nel sistema circolatorio per migliorare le prestazioni di filtrazione. Ad esempio, le proprietà uniche dell’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno nel nostro sangue, hanno ispirato lo sviluppo di membrane biomimetiche per un’efficiente separazione e filtrazione dell’ossigeno nei processi di separazione dei gas.
5. Microfluidica :
I sistemi microfluidici, che comportano la manipolazione di piccoli volumi di fluidi in microcanali, sono stati influenzati dall’intricata rete di vasi sanguigni nel nostro corpo. Imitando gli intricati schemi di ramificazione dei capillari, i dispositivi microfluidici consentono un controllo preciso, la miscelazione e la separazione dei fluidi per varie applicazioni, come la diagnostica medica, la sintesi chimica e la somministrazione di farmaci.
Lo studio dei meccanismi di trasporto dell'acqua nel corpo umano continua a fornire preziose informazioni e ispirazione per il campo della filtrazione. Gli scienziati esplorano costantemente nuovi concetti e materiali che possono rivoluzionare la purificazione dell’acqua, il trattamento delle acque reflue e altri processi industriali, rendendoli più efficienti e sostenibili.
