Risolvere la crisi della plastica usando i microbot
I ricercatori dell’Università di Chimica e Tecnologia di Praga hanno sviluppato microrobot semoventi in grado di scomporre la plastica.
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Secondo l’ Unione internazionale per la conservazione della natura (IUCN), ogni anno finiscono negli oceani almeno otto milioni di tonnellate di plastica. Se la tendenza continua, entro il 2015 negli oceani ci sarà più plastica che pesci.
La plastica, un polimero organico sintetico a base di petrolio, ha proprietà che lo rendono ideale per un’ampia varietà di applicazioni. Viene utilizzato per l’imballaggio, l’edilizia, la casa, i veicoli, l’elettronica e gli scopi agricoli, rendendolo uno degli inquinanti più gravi dell’ecosistema marino.
Dalle acque superficiali ai sedimenti di acque profonde, i rifiuti di plastica rappresentano circa l’80% di tutti i detriti marini. In effetti, le microplastiche rappresentano una minaccia particolare per gli ecosistemi marini. Le microplastiche sono lunghe meno di mezzo centimetro e si trovano frequentemente negli articoli da toeletta o negli indumenti in poliestere e assorbono metalli pesanti e sostanze inquinanti.
Secondo il Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente (UNEP), quasi tutti gli oggetti in plastica diminuiscono di dimensioni ma non scompariranno mai del tutto. Gli animali da fattoria e i pesci spesso scambiano queste minuscole particelle di plastica per cibo e, alla fine, alcune di esse raggiungono anche gli esseri umani. A causa delle sfide associate alla rimozione delle microplastiche dall’ambiente, sono considerate una componente particolarmente delicata dell’intero problema dei rifiuti di plastica.
Inoltre, le microplastiche impiegano centinaia di anni per degradarsi. Sebbene i catalizzatori attivati dalla luce solare accelerino il processo di degradazione della plastica, è difficile far interagire i composti con le microplastiche.
Ricercatori cechi hanno sviluppato un “microrobot intelligente a luce visibile” come studio di prova che rende possibile la caccia alla plastica e la sua scomposizione.
Una soluzione ai crescenti sprechi
I ricercatori dell’Università di Chimica e Tecnologia di Praga hanno sviluppato microrobot semoventi in grado di scomporre la plastica per affrontare questo crescente problema ambientale.
Il ricercatore Martin Pumera e i suoi colleghi dell’Università volevano sviluppare un fotocatalizzatore che cercasse e smantellasse attivamente le microplastiche. Per convertire un materiale catalitico in microrobot a energia solare, i ricercatori hanno creato particelle di vanadato di bismuto a forma di stella larghe solo micrometri e le hanno rivestite uniformemente con ossido di ferro magnetico.
Grazie alle loro proprietà fotocatalitiche e magnetiche integrate , questi minuscoli dispositivi possono nuotare attraverso un labirinto di canali e interagire con pezzi di plastica lungo il percorso. Potrebbe anche essere possibile controllare i dispositivi racchiudendoli con precisione in canali magnetici.
La tecnologia dietro l’idea
I ricercatori dell’Università di Chimica e Tecnologia hanno inoltre scoperto che i microrobot aderiscono saldamente a quattro tipi comuni di plastica, in particolare l’acido polilattico e il policaprolattone, quando esposti alla luce visibile.
Il team ha permesso ai pezzi di plastica di immergersi nel perossido di idrogeno diluito per sette giorni per reagire con il catalizzatore del microrobot. Hanno registrato una diminuzione del tre percento della massa della plastica e la struttura della superficie per tutti i tipi è cambiata da liscia a butterata. Inoltre, nella soluzione sono state depositate piccole molecole e componenti di plastica. I ricercatori affermano che i catalizzatori microrobot semoventi aprono la strada allo sviluppo di sistemi in grado di intrappolare e degradare le microplastiche in luoghi in cui le tecniche convenzionali si sono dimostrate inefficaci.
Questi catalizzatori robotici semoventi saranno un modo per i ricercatori di realizzare sistemi attivi per catturare e degradare le microplastiche e ridurre il problema dei rifiuti di plastica che riempiono gli oceani. È possibile accedere alla ricerca completa, ” Un labirinto nei rifiuti di plastica: microrobot fotocatalitici mobili autonomi contro le microplastiche ” presso ACS Applied Materials & Interfaces.
Riassumendo
Non è la prima volta che gli scienziati si occupano della crescente questione dei rifiuti di plastica. In precedenza, scienziati e ingegneri avevano proposto un processo a bassa energia che prevedeva l’uso di catalizzatori che creavano composti altamente reattivi se esposti alla luce solare. Il problema, tuttavia, era far entrare in contatto le minuscole scaglie di plastica con i catalizzatori prima del pretrattamento o utilizzare un agitatore meccanico ingombrante che non è scalabile. Ma la ricerca attuale supera notevolmente questo problema.
