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La plupart des filtres à eau fonctionnent selon un principe de tamisage, dans lequel les particules d’eau trop grosses pour traverser les pores d’une membrane de filtration finissent par s’accumuler à la surface. Le problème est que ces filtres finissent par être obstrués par les particules qui ont été piégées.

Un système de filtration inspiré des raies mantas

La raie manta, qui peut mesurer jusqu’à 6 mètres de diamètre, a cependant développé une technique qui pourrait être utilisée pour filtrer l’eau plus facilement et plus efficacement que les filtres ordinaires. Bien que les raies mantas puissent paraître étranges, elles sont inoffensives pour les humains. Elles se nourrissent entièrement de plancton et de micro-crustacés qu’elles filtrent de l’eau de mer.

On savait déjà que certains poissons se nourrissaient de planton et de mésoplancton en filtrant l’eau de mer par leur bouche, puis en le passant à travers leurs branchies. Lorsque l’eau traverse des rangées d’appendices à crochets rapprochés, connus sous le nom de branchies branchiales – le plancton trop gros pour traverser les espaces entre les crochets est piégé et est ensuite avalé.

Des branchies modifiées

Des scientifiques de l’Oregon State University ont cependant récemment remarqué que les raies manta ont modifié de façon unique leurs branchies, qui prennent la forme de longues rangées parallèles en forme de feuilles (voir la photo ci-dessous). À mesure que l’eau expulsée les traverse, elle forme un modèle complexe de tourbillons qui provoquent le ricochet du plancton sur les lobes et le ramènent dans la cavité buccale.

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Essentiellement, ces branchies modifiées forment un filtre qui repousse les particules au lieu de les piéger. Non seulement cela signifie que ce système est très résistant au colmatage et peut fonctionner à des débits très élevés, mais il permet également aux animaux de conserver des proies beaucoup plus petites que les trous dans leurs branchies.

Contre les microplastiques

«Nous étudions actuellement la possibilité d’adapter ce mécanisme pour les systèmes d’ingénierie», a expliqué le professeur adjoint Jim Strother, coauteur d’un article sur cette recherche. « Par exemple, une des orientations futures consisterait à déterminer si cela peut être appliqué au traitement des eaux usées afin de faire face à la menace émergente de la pollution par les microplastiques. »

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Science Advances.

Source : Oregon State University