Microrobot bioibridi per rimuovere le nanoplastiche dagli ambienti acquatici

 

Mari, oceani, fiumi e altri corpi idrici sulla Terra sono diventati sempre più inquinati negli ultimi decenni e questo sta minacciando la sopravvivenza di molte specie acquatiche. Questo inquinamento assume un’ampia gamma di forme, tra cui la proliferazione delle cosiddette micro e nano plastiche.

 

Come suggerisce il nome, le micro e nano plastiche sono minuscole particelle dannose derivate dalla disintegrazione dei rifiuti plastici rilasciati nell’acqua.

È stato scoperto che queste particelle interrompono gli ecosistemi acquatici, ad esempio, ritardando la crescita degli organismi, riducendo la loro assunzione di cibo e danneggiando gli habitat dei pesci.

L’elaborazione di tecnologie efficaci per rimuovere efficacemente queste minuscole particelle è della massima importanza, in quanto potrebbe aiutare a proteggere le specie in via di estinzione e i loro ambienti naturali.

Queste tecnologie dovrebbero essere attentamente progettate per prevenire ulteriori inquinamenti e distruzioni; Pertanto, dovrebbero essere basati su materiali rispettosi dell’ambiente.

I ricercatori dell’Università di Tecnologia di Brno e dell’Università Mender nella Repubblica Ceca hanno recentemente sviluppato microrobot bioibridi in grado di rimuovere micro e nanoplastiche dall’acqua inquinata senza causare ulteriore inquinamento.

Questi robot, presentati in un articolo pubblicato su Advanced Functional Materials, integrano materiali biologici, in particolare alghe, con materiali ecologici che rispondono ai campi magnetici esterni.

“I membri del nostro gruppo di ricerca hanno studiato l’uso di TiO multistrato₂ microrobot per la cattura di nano plastiche”, ha detto a Phys.org Xia Peng, co-autore dell’articolo.

“L’approccio originariamente proposto prevedeva l’incorporazione di metalli nobili, per facilitare la propulsione, contribuendo così a un costo elevato e ai potenziali rischi associati ai microrobot. Per affrontare questo problema, abbiamo esplorato la sostituzione dei metalli costosi con un’alternativa più economica e prontamente prodotta in serie”.

I ricercatori hanno recentemente cercato di identificare materiali più convenienti ed ecologici per i loro robot per superare le sfide incontrate nei loro lavori precedenti.

Peng in particolare ha iniziato a esplorare la possibilità di utilizzare cellule di alghe, che potrebbero essere facilmente introdotte negli ambienti marini senza danneggiarli.

“I nuovi robot che abbiamo creato, soprannominati robot di alghe magnetiche (MAR), sono costituiti da una combinazione di alghe e nanoparticelle magnetiche rispettose dell’ambiente”, ha spiegato Peng.

“Questi robot operano sotto l’influenza di un campo magnetico esterno, consentendo un controllo preciso del loro movimento. La carica superficiale negativa dei MAR è attribuita alla presenza di gruppi -COOH sulla superficie delle cellule delle alghe. Al contrario, le micro/nanoplastiche selezionate hanno una carica superficiale positiva. Questa interazione positivo-negativo facilita l’attrazione elettrostatica, promuovendo così la cattura e la rimozione mirata di micro/nano plastiche da parte dei MAR”.

La composizione unica dei robot creati dai ricercatori li rende non inquinanti e reattivi ai campi magnetici applicati esternamente.

Ciò potrebbe consentire loro di recuperare in modo sostenibile particelle di plastica di dimensioni nano e micro dagli ambienti acquatici.

Peng e i suoi colleghi hanno valutato i loro microrobot in una serie di test e hanno scoperto che hanno ottenuto risultati notevoli.

Infatti, potevano essere controllati a distanza con alti livelli di precisione, rimuovendo la maggior parte delle minuscole particelle di plastica nei serbatoi d’acqua in cui sono stati introdotti.

“I nostri microrobot hanno dimostrato una notevole efficienza di rimozione, raggiungendo un alto tasso di successo del 92% per le nanoplastiche e del 70% per le microplastiche”, ha affermato Peng.

“In futuro, potrebbero servire come strumento promettente per rimuovere attivamente l’inquinamento da plastica dai corpi idrici, contribuendo agli sforzi di bonifica ambientale e mitigando l’impatto dei rifiuti di plastica sugli ecosistemi acquatici”.

In particolare, i robot sono realizzati utilizzando materiali a prezzi accessibili e processi di fabbricazione scalabili, quindi potrebbero essere una tecnologia economica per affrontare l’inquinamento degli ambienti acquatici.

“I nostri robot potrebbero potenzialmente ridurre la necessità di strategie più costose e dispendiose in termini di risorse attualmente impiegate per la rimozione dei rifiuti di plastica”, ha aggiunto Peng.

 

 Crediti: Diogo Pinheiro.