Mantarraya, lecciones avanzadas en filtrado de agua

La mantarraya es un pez fascinante que posee una fisionomía de planeador subacuático y, en el caso de su pariente la raya, va equipada con una larga cola y un poderoso aguijón. No es raro verla saltar del agua como si ambicionara volar fuera de su medio natural. Tal y como sucede con las ballenas, se alimenta de plancton y microcrustáceos. Para ello, utiliza una técnica similar a la de otros peces que engullen su alimento y lo hacen pasar por hileras de pequeños ganchos que retienen los organismos que conforman su dieta. Sin embargo, en el caso de la mantarraya, los científicos advirtieron una peculiaridad en el sistema de filtrado del agua que podía servir en multitud de aplicaciones prácticas. Porque la mantarraya, por así decirlo, nunca se detiene a “aclararse la garganta” tras una jornada de pesca debido a una obstrucción de las branquias.

A diferencia de la disposición de los microganchos que se encuentran en otras branquias, la mantarraya presenta un sistema caracterizado por hileras de lóbulos con forma de hoja. Cuando el agua los atraviesa, estos empujan el plancton y los microcrustáceos hacia el interior de sus fauces.  Es decir, se trata de un filtro que, en lugar de retener las partículas, las expulsa. De este modo, incluso los organismos más pequeños que pueden atravesar las branquias de otros peces, sirven como alimento a este depredador.

Es esta forma de alimentarse lo que ha llamado la atención de un grupo de científicos de la Universidad Estatal de Oregón (OSU, por sus siglas en inglés) en EEUU para desarrollar un innovador filtro de agua. A fin de comprender con exactitud el sorprendente mecanismo, los investigadores crearon un modelo mediante impresión 3D de los lóbulos filtradores para poder replicarlos en un tanque de agua en el laboratorio. Al examinar el agua filtrada, advirtieron que no solo habían desparecido las partículas de mayor tamaño que los poros, sino también aquellas más pequeñas. ¿Cuál era el secreto?

Para descubrirlo, hicieron pasar un flujo de tinta a través de ellos para examinar el comportamiento de los fluidos, lo que los llevó a hallar la formación de pequeños remolinos que expulsaban las partículas. A partir de los hallazgos de este proyecto tecnológico y mediante dinámica de fluidos, concluyeron que la mantarraya utiliza un sistema único de separación de sólidos y fluidos cuya gran ventaja radica en que las partículas nunca obstruyen los poros y, por tanto, estos no precisan ninguna clase de limpieza.

Un rival para las micropartículas de plástico

Con toda esta información, crearon un prototipo de filtro por medio de impresión 3D que podría ser la base de una nueva generación de filtros con múltiples aplicaciones. Uno de los mayores quebraderos de cabeza en la conservación marina, con importantes repercusiones en la salud humana, es la proliferación de micropartículas de plástico en los mares. Un filtro con este tipo de tecnología podría contribuir en la limpieza de estas partículas que escapan a otros sistemas de purificación. De esta forma, sería posible instalar esta innovación tecnológica en las plantas de tratamiento de aguas residuales para que el agua llegase al mar libre de este tipo de materiales.    

Fuente:  Science Mag