वर्जीनिया, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक हाई स्कूल के छात्र ने हाल ही में एक प्रोटोटाइप घरेलू जल निस्पंदन उपकरण विकसित किया है जिसमें पारंपरिक फिल्टर झिल्ली की आवश्यकता नहीं होती है। यह पीने के पानी से 90% से अधिक माइक्रोप्लास्टिक कणों को हटा सकता है और अपने स्वयं के चुंबकीय फिल्टर मीडिया को रीसायकल कर सकता है। इसने अपनी कम लागत और कम रखरखाव आवश्यकताओं के कारण ध्यान आकर्षित किया है।
18 वर्षीय मिया हेलर वर्जीनिया के केटललेन हाई स्कूल में पढ़ती है और माउंटेन विस्टा गवर्नर स्कूल में आधे दिन का गणित और प्रौद्योगिकी पाठ्यक्रम भी लेती है। उनका वैज्ञानिक शोध उनके गृहनगर वारिंगटन, वर्जीनिया में स्थानीय समाचारों से प्रेरित था: परीक्षणों में पाया गया कि स्थानीय पीने के पानी में उच्च स्तर के प्रति और पॉलीफ्लोरोएल्किल पदार्थ (पीएफएएस) और माइक्रोप्लास्टिक्स थे, लेकिन अधिकारियों ने यह स्पष्ट कर दिया कि निस्पंदन सिस्टम स्थापित करने के लिए सार्वजनिक धन प्रदान नहीं किया जाएगा, और निवासियों को जल शोधन उपकरण की लागत वहन करने की आवश्यकता होगी। हेलर के माता-पिता ने बाद में एक उन्नत निस्पंदन प्रणाली स्थापित की, लेकिन फ़िल्टर झिल्ली को बार-बार बदलने की आवश्यकता होती थी। इस अनुभव ने उन्हें यह सोचने के लिए प्रेरित किया कि जल उपचार की लागत और रखरखाव सीमा को कैसे कम किया जाए।
हेलर ने कहा कि फिल्टर झिल्ली को बार-बार बदलने की प्रक्रिया ने उन्हें "झिल्ली-रहित" फिल्टर डिजाइन करने का विचार दिया, जिससे प्रभावी ढंग से शुद्धिकरण करते हुए उपभोग्य सामग्रियों और रखरखाव के बोझ को कम करने की उम्मीद की गई। उन्हें शुरुआती विचार 2024 के वसंत में आया और उसी साल गर्मियों में उन्होंने अपने गैराज और रसोई में गहन प्रयोग शुरू किए। जनवरी 2025 तक, उसने प्रारंभिक प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट डिवाइस को पूरा कर लिया - यह बाहर से एक कंटेनर से ज्यादा कुछ नहीं दिखता था, लेकिन आंतरिक संरचना में पहले से ही एक प्रोटोटाइप था।
डिवाइस के केंद्र में एक संरचना है जिसे वह "घूर्णन प्रवर्धन शीशी" कहती है जो पानी की धारा में माइक्रोप्लास्टिक कणों को चुनिंदा रूप से बांधने के लिए फेरोफ्लुइड, एक पुन: प्रयोज्य चुंबकीय तेल का उपयोग करती है। जब इसमें पानी बहता है, तो लौहचुंबकीय द्रव माइक्रोप्लास्टिक को अवशोषित कर लेता है और उन्हें अलग कर देता है। प्रारंभिक संस्करणों में माइक्रोप्लास्टिक्स को हटाने के लिए दो चरणों की आवश्यकता होती थी, लेकिन फेरोफ्लुइड को स्वचालित रूप से पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जा सकता था और अभी भी मैन्युअल रखरखाव और पुनःपूर्ति की आवश्यकता होती थी। रखरखाव को कम करने के लिए, उन्होंने अपना इंजीनियरिंग फोकस एक बंद-लूप प्रणाली के निर्माण पर स्थानांतरित कर दिया जो "स्वयं-सफाई" कर सकती है और चुंबकीय सामग्री को रीसायकल कर सकती है।
बाद में बार-बार डिबगिंग के दौरान, हेलर को संरचनात्मक लेआउट में दो प्रमुख समस्याओं को हल करने की आवश्यकता थी: पहला, फेरोफ्लुइड पानी की तुलना में अधिक चिपचिपा होता है, इसे पानी के प्रवाह को अवरुद्ध किए बिना ऊपर के पानी के कक्ष में आसानी से कैसे प्रवेश करने दिया जाए; दूसरा, चुंबकीय पृथक्करण और फेरोफ्लुइड पुनर्प्राप्ति को एक दूसरे को प्रतिबंधित करने के बजाय एक ही प्रणाली में एक साथ कैसे काम किया जाए। डिज़ाइन पुनरावृत्तियों के लगभग पाँच दौरों के बाद, वह तीन मॉड्यूल वाले कॉन्फ़िगरेशन पर सहमत हुई।
वर्तमान प्रोटोटाइप में तीन इकाइयाँ शामिल हैं: पहला लगभग एक लीटर की मात्रा वाला एक कच्चा पानी मॉड्यूल है, जिसका उपयोग माइक्रोप्लास्टिक युक्त उपचारित पानी को लोड करने के लिए किया जाता है; दूसरा एक मॉड्यूल है जो चुंबकीय तेल-आधारित फेरोफ्लुइड को संग्रहीत करता है; और तीसरा एक छोटा पृथक्करण मॉड्यूल है, जो संपूर्ण डिवाइस में भौतिक प्रक्रिया का सबसे केंद्रित हिस्सा है। इस मॉड्यूल में, चुंबकीय क्षेत्र पानी से जुड़े माइक्रोप्लास्टिक्स के साथ फेरोफ्लुइड को खींचता है और फेरोफ्लुइड की पुनर्प्राप्ति और पुन: उपयोग का एहसास करता है, इस प्रकार एक बंद-लूप चुंबकीय पृथक्करण प्रक्रिया का निर्माण करता है। उपयोग के संदर्भ में, यह उपकरण घरेलू जल शोधक के करीब है, सिवाय इसके कि पारंपरिक ठोस फिल्टर झिल्ली को फेरोफ्लुइड पृथक्करण चरण से बदल दिया गया है।
प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए, हेलर ने जल निकाय में निलंबित कणों की एकाग्रता को मापने के लिए टर्बिडिटी सेंसर का एक सेट बनाया, और इसका उपयोग फेरोफ्लुइड और माइक्रोप्लास्टिक्स की सामग्री को मापने और माइक्रोप्लास्टिक्स को हटाने की दर की गणना करने के लिए किया। परीक्षण के नतीजे बताते हैं कि प्रोटोटाइप डिवाइस पीने के पानी में 95.52% माइक्रोप्लास्टिक्स को हटा सकता है और 87.15% फेरोफ्लुइड को पुनर्प्राप्त कर सकता है। तुलना के तौर पर, पारंपरिक पेयजल उपचार संयंत्र आमतौर पर लगभग 70 से 90 प्रतिशत तक माइक्रोप्लास्टिक को कुशलतापूर्वक हटा देते हैं। हेलर का मानना है कि यह परिणाम साबित करता है कि ठोस फिल्टर झिल्ली का उपयोग किए बिना लागत-नियंत्रणीय और कम अपशिष्ट निस्पंदन प्रणाली बनाना संभव है।
इस आविष्कार को युवा प्रौद्योगिकी प्रतियोगिता में पहले ही मान्यता मिल चुकी है। इस प्रोजेक्ट के साथ, हेलर 2025 रेजेनरॉन आईएसईएफ में फाइनलिस्ट था, जिसे हाई स्कूल के छात्रों के लिए दुनिया की सबसे बड़ी विज्ञान प्रतियोगिता माना जाता है, और अपनी कम लागत, उच्च दक्षता वाले निस्पंदन डिजाइन के लिए यूनाइटेड स्टेट्स पेटेंट एंड ट्रेडमार्क एसोसिएशन से यूएस $ 500 का विशेष पुरस्कार जीता।
वैज्ञानिक अनुसंधान समुदाय में उनके प्रयास को सकारात्मक समीक्षा भी मिली। न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय के विषविज्ञानी मैथ्यू जे. कैम्पेन ने लंबे समय तक साँस में लिए जाने वाले प्रदूषकों के जटिल मिश्रण और श्वसन और हृदय प्रणाली पर उनके प्रभावों का अध्ययन किया है। उनका मानना है कि यह प्रणाली एक "बहुत अच्छा विचार" है और बताते हैं कि यह "कुछ ऐसा कर रही है जिसे अवश्य किया जाना चाहिए।" साथ ही उन्होंने यह भी याद दिलाया कि तकनीकी और पर्यावरण स्तर पर अभी भी कुछ खुले मुद्दे हैं।
कैंपेन ने कहा, मुख्य बात यह सुनिश्चित करना है कि एक बार माइक्रोप्लास्टिक्स को फ़िल्टर कर दिया जाए, तो उन्हें एकत्र किया जा सकता है और अंततः सुरक्षित तरीके से निपटाया या नष्ट किया जा सकता है, इस प्रक्रिया में नए दूषित अवशेष छोड़े बिना। दूसरे शब्दों में, किसी भी व्यवहार्य समाधान को "एक प्रकार के प्रदूषण को हटाने और दूसरे प्रकार के प्रदूषण को पैदा करने" की स्थिति से बचना चाहिए। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी परिनियोजन के पैमाने और स्तर पर अभी भी चर्चा करने की आवश्यकता है: क्या ऐसी प्रणालियाँ घरेलू, भवन और सामुदायिक पाइपों में परिनियोजन के लिए अधिक उपयुक्त हैं, या उन्हें अपस्ट्रीम नगरपालिका जल उपचार संयंत्र प्रक्रिया में एकीकृत किया जाना चाहिए?
यह शोध माइक्रोप्लास्टिक के बारे में बढ़ती चिंता के बीच आया है। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी माइक्रोप्लास्टिक्स को 1 नैनोमीटर और 5 मिलीमीटर के बीच आकार वाले कणों के रूप में परिभाषित करती है, और ये टुकड़े अब पारिस्थितिक तंत्र और जीवित जीवों में सर्वव्यापी हैं। अध्ययन में कहा गया है कि जीवों द्वारा ग्रहण किए गए माइक्रोप्लास्टिक्स की मात्रा 1990 के बाद से लगभग छह गुना बढ़ गई है। न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय के 2025 के एक अध्ययन, जिसमें कम्पेन ने भाग लिया था, में पाया गया कि मानव मस्तिष्क के ऊतकों में माइक्रोप्लास्टिक्स की सांद्रता दस वर्षों से भी कम समय में लगभग 50% बढ़ गई है। जबकि इस प्रकार के जोखिम के स्वास्थ्य प्रभावों का अभी भी अध्ययन किया जा रहा है, हाल के कई अध्ययनों ने माइक्रोप्लास्टिक अंतर्ग्रहण को कैंसर, श्वसन और हृदय रोग, हार्मोन विकार और अल्जाइमर रोग सहित विभिन्न गैर-संचारी रोगों से जोड़ा है।
उपर्युक्त अनसुलझे समस्याओं के बावजूद, विशेषज्ञ आम तौर पर हेलर की चुंबकीय पृथक्करण प्रणाली को इंजीनियरिंग और सार्वजनिक स्वास्थ्य परिप्रेक्ष्य से प्रोत्साहन के योग्य दिशा के रूप में देखते हैं। उनके विचार में, सबसे स्पष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य अभी भी घर पर है, जो सामान्य निवासियों को अपेक्षाकृत कम लागत, आसानी से बनाए रखने वाले उपकरणों के माध्यम से उच्च स्तर की पेयजल सुरक्षा प्रदान करता है। व्यावसायीकरण पर विचार करने से पहले, वह उम्मीद करती है कि उसके द्वारा प्राप्त प्रदर्शन डेटा को एक स्वतंत्र प्रयोगशाला द्वारा तीसरे पक्ष द्वारा सत्यापित किया जाएगा। हेलर ने कहा कि उन्हें "आखिरकार इसे बाज़ार में लाने की बहुत उम्मीद है" और उनका मानना है कि यह एक "बहुत दिलचस्प और प्रयास करने लायक" लक्ष्य है।