Biohybrid microrobot potrebbe rimuovere microplastiche e nanoplastiche da ambienti acquatici.

24 novembre 2023 caratteristica

Questo articolo è stato revisionato secondo il processo editoriale e le politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo la credibilità del contenuto:

• fatto-verificato
• pubblicazione sottoposta a revisione paritaria
• fonte affidabile
• corretto

di Ingrid Fadelli, Phys.org

Mari, oceani, fiumi e altri corpi d'acqua sulla Terra sono diventati sempre più inquinati negli ultimi decenni, mettendo a rischio la sopravvivenza di molte specie acquatiche. Questa forma di inquinamento assume una vasta gamma di forme, incluso la proliferazione dei cosiddetti micro e nano plastici.

Come suggerisce il loro nome, i micro e nano plastici sono minuscole particelle nocive derivanti dalla disintegrazione dei rifiuti di plastica rilasciati nell'acqua. È stato dimostrato che queste particelle interferiscono negli ecosistemi acquatici, ad esempio ritardando la crescita degli organismi, riducendo la loro assunzione di cibo e danneggiando gli habitat dei pesci.

E' di estrema importanza ideare tecnologie efficaci per rimuovere queste minuscole particelle, in quanto potrebbe contribuire alla protezione delle specie a rischio e dei loro ambienti naturali. Queste tecnologie dovrebbero essere attentamente progettate per prevenire ulteriori inquinamenti e distruzioni; pertanto, dovrebbero basarsi su materiali ecocompatibili.

Ricercatori dell'Università di Tecnologia di Brno e dell'Università di Mender nella Repubblica Ceca hanno recentemente sviluppato microrobot bioibridi che potrebbero rimuovere micro e nano plastici dalle acque inquinate senza causare ulteriori inquinamenti. Questi robot, presentati in un documento pubblicato su Advanced Functional Materials, integrano materiali biologici, in particolare alghe, con materiali ecocompatibili che rispondono a campi magnetici esterni.

"I membri del nostro gruppo di ricerca hanno studiato l'uso dei microrobot a stratificazione multipla di TiO2 per la cattura dei nano plastici", ha detto Xia Peng, co-autrice del documento, a Phys.org. "L'approccio originariamente proposto prevedeva l'incorporazione di metalli nobili, come il Pt, per facilitare la propulsione, contribuendo così a un costo elevato e ai potenziali pericoli associati ai microrobot. Per affrontare questa problematica, abbiamo esplorato la sostituzione dei costosi metalli con un'alternativa più economica e facilmente prodotta in serie".

I ricercatori hanno recentemente cercato di identificare materiali più convenienti e rispettosi dell'ambiente per i loro robot, per superare le sfide incontrate nei loro lavori precedenti. In particolare, Peng 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, chiamati robot algali magnetici (MARs), sono composti 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 MARs è attribuita alla presenza di gruppi -COOH sulla superficie delle cellule di alghe. Al contrario, i micro/nano plastici selezionati presentano una carica superficiale positiva. Questa interazione positiva-negativa facilita l'attrazione elettrostatica, promuovendo così la cattura mirata e la rimozione dei micro/nano plastici da parte dei MARs".

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 da ambienti acquatici.

Peng e i suoi colleghi hanno valutato i loro microrobot in una serie di test e hanno trovato risultati notevoli. Infatti, potevano essere controllati a distanza con un elevato livello di precisione, rimuovendo la maggior parte delle piccole particelle di plastica nei serbatoi d'acqua in cui sono stati introdotti.

"I nostri microrobot hanno dimostrato un'efficienza di rimozione notevole, raggiungendo un tasso di successo del 92% per i nano plastici e del 70% per i microplastici", ha detto Peng. "In futuro, potrebbero fungere da 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 futuro, i MARs sviluppati da questo team di ricercatori potrebbero essere testati e impiegati in mare e in altri corpi idrici, contribuendo così alla rimozione di residui di plastica tossici. In particolare, i robot sono realizzati con materiali convenienti e processi di fabbricazione scalabili, quindi potrebbero essere una tecnologia a basso costo per affrontare l'inquinamento degli ambienti acquatici.

'Our robots could potentially reduce the need for more resource-intensive and expensive strategies currently employed for plastic waste removal,' Peng added.

'Further research could focus on investigating the biocompatibility of MARs with aquatic ecosystems and assessing potential impacts on non-target organisms is crucial for understanding the environmental implications of their deployment. Also, I would also like to investigate how MARs can complement or be integrated with other technologies, such as sensors for real-time monitoring of plastic concentrations.'

Journal information: Advanced Functional Materials

© 2023 Science X Network