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Les raies manta se nourrissent d’un système de filtre unique à travers lequel l’eau peut passer tandis que de minuscules particules de nourriture – même celles qui sont plus petites que la taille des pores du filtre de l’organisme – «rebondissent» et sont mangées. Ce mécanisme de filtration résiste au colmatage car il repousse les particules plutôt que de les piéger, et est donc très prometteur pour les applications industrielles telles que le traitement des eaux usées et la réduction de la pollution microplastique. De nombreux mécanismes différents sont utilisés pour la séparation solide-liquide dans les systèmes industriels et biologiques, y compris un tamis (généralement dans un tamis de drainage de nouilles), un écoulement transversal et une séparation d’hydrosol et de cyclone. Cependant, ces systèmes de filtration sont souvent obstrués, ce qui les rend coûteux et longs à nettoyer. Les mantas ont des systèmes de filtration différents des autres animaux. Ils se nourrissent en ouvrant la bouche en nageant, en attrapant de minuscules plancton et en expulsant simultanément de l’eau de mer par leurs branchies. L’anatomie des raies manta est bien connue, mais le mécanisme de séparation utilisé par leurs dispositifs de filtrage reste insaisissable. Raj V. Divi et ses collègues ont étudié l’écoulement de fluide autour de la bouche d’alimentation du filtre des raies manta en utilisant la modélisation physique et la dynamique des fluides computationnelle (CFD). Ils ont créé un modèle imprimé en 3D basé sur la raie manta géante océanique (Manta birostris) et l’a placé dans un réservoir de circulation rempli de colorant pour visualiser l’écoulement autour du réservoir. Les auteurs ont constaté que la séparation d’écoulement s’est produite derrière le bord avant de chaque lobe de filtre, créant un grand vortex dans chaque pore. En présence de particules, des particules flottantes neutres représentatives du plancton ont été repoussées par les filtres. Un modèle CFD a révélé que les forces de contact provoquent un «rebond» des particules hors du pore du filtre et retournent vers le flux à écoulement libre plus rapide. Cela montre que les minuscules morceaux de nourriture aspirés dans la bouche des mantas sont en fait mangés, disent les auteurs, plutôt que d’être expulsés par les branchies ou autour des pores.

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