18-летняя школьница создала фильтр, удаляющий 96% микропластика из питьевой воды при помощи феррофлюида

18-летняя Миа Хеллер из Вирджинии разработала прототип фильтра для воды, способного удалять более 95% микропластика без использования мембран. Изобретение привлекло внимание специалистов и стало финалистом одного из крупнейших международных научных конкурсов для школьников.

Идея родилась из личного столкновения с проблемой. Несколько лет назад Хеллер прочитала в местной газете о серьёзном загрязнении питьевой воды в её районе соединениями ПФАС и микропластиком.

Статья также сообщала, что государственные органы не планируют выделять средства на решение этой проблемы. Её родители приобрели профессиональную систему очистки воды для дома, однако та требовала постоянного технического обслуживания и регулярной замены мембран.

Наблюдая за этим, Хеллер решила найти принципиально иное решение.

Это вдохновило меня разработать фильтр без использования мембран, чтобы снизить расходы и трудозатраты на обслуживание.

Масштаб проблемы микропластика сложно переоценить. По определению Агентства по охране окружающей среды США, микропластик – это частицы размером от одного нанометра до пяти миллиметров. Недавние исследования обнаружили микропластик в 1300 видах живых существ, включая человека.

У людей эти частицы находят повсюду – в мозге, костях, семенниках, сперме и плаценте. Согласно исследованию Кампена, опубликованному в 2025 году, концентрация микропластика в тканях человеческого мозга выросла на 50% менее чем за десятилетие, а общее потребление микропластика живыми организмами увеличилось в шесть раз с 1990 года.

Несмотря на то что прямая связь с конкретными заболеваниями ещё не доказана окончательно, ряд исследований указывает на возможную связь с онкологическими, сердечно-сосудистыми и неврологическими заболеваниями, а также с гормональными нарушениями.

Весной 2024 года Хеллер начала обдумывать концепцию своей системы, а вплотную занялась разработкой летом того же года. К январю 2025-го у неё уже был рабочий прототип, собранный в домашних условиях.

Ключевым элементом конструкции стал феррофлюид – магнитная жидкость на масляной основе. В процессе фильтрации она избирательно связывается с частицами микропластика, после чего магнитное поле извлекает загрязнения из воды.

Первые версии прототипа справлялись с задачей, но требовали постоянного ручного обслуживания, так как феррофлюид не восстанавливался автоматически.

Решение этой проблемы потребовало ещё около пяти итераций. Одной из главных технических трудностей оказалось обеспечение корректного движения феррофлюида, который значительно плотнее воды, – так, чтобы он мог перемещаться в камеру с водой, не забивая систему.

Помимо этого, процессы магнитного разделения и последующего извлечения феррофлюида должны были работать как единая замкнутая система, а не мешать друг другу.

Финальный прототип по размеру сравним с бутылью воды и состоит из трёх модулей. Первый объёмом около литра вмещает загрязнённую воду, второй содержит феррофлюид, а в третьем, самом компактном, происходит основной процесс очистки.

Магнитное поле извлекает микропластик из воды, а феррофлюид восстанавливается и повторно используется в замкнутом цикле.

По принципу работы система напоминает классические проточные фильтры и рассчитана на обработку около одного литра воды за цикл.

Для точного измерения результатов Хеллер разработала собственный сенсор мутности, определяющий количество взвешенных частиц в жидкости. По данным тестов, проведённых с его помощью, прототип удаляет 95,52% микропластика из воды и восстанавливает 87,15% феррофлюида.

Для сравнения – традиционные муниципальные водоочистные станции удаляют от 70 до 90% компонентов микропластика.

Результатом стала доступная, малоотходная система фильтрации без использования твёрдой мембраны.

Разработка была отмечена на международном уровне – Хеллер вошла в число финалистов конкурса Regeneron International Science and Engineering Fair 2025 года, крупнейшего в мире научного соревнования для старшеклассников. Там она получила специальную премию в размере 500 долларов от Общества патентного ведомства за инновационную, недорогую и эффективную технологию водоочистки.

Сама Хеллер видит своё изобретение прежде всего как бытовую систему, устанавливаемую под раковиной.

Так как феррофлюид пока дорого производить в больших масштабах, я рассматриваю это как систему для индивидуального домашнего использования. Я бы очень хотела в итоге вывести его на рынок. Думаю, это было бы действительно интересно.

Глобальную проблему микропластика это не решает, но если Хеллер сможет вывести свой продукт на государственный уровень и добиться размещения в домах – это уже будет прорывом.