Forskere ser et system, der bruger marin mikroplast til at slippe af med marin mikroplast

Små plastikpartikler, kaldet mikroplast, udgøre en lang række miljøproblemer i marine økosystemer og videre. Nyere forskning har fundet ud af, at disse mikroplaster findes flere steder, og i større mængder, end nogen havde regnet med. Nu arbejder forskere fra NC State og Cornell på at udvikle et selvbærende system, der bruger mikroplast til at fange mere mikroplast.

"Du kan ikke filtrere havet - det er for stort, "siger Carol Hall, hovedforsker (PI) for forskningsinitiativet. "Problemets omfang betyder, at vi skal udvikle revolutionerende nye metoder til at fjerne mikroplast fra havvand. Så det er vores mål." Hall er Camille Dreyfus Distinguished University Professor of Chemical and Biomolecular Engineering ved NC State og leder projektet sammen med Nicholas Abbott, Tisch University Professor i kemisk og biomolekylær teknik ved Cornell.

Den store idé er at skabe et cirkulært system. Udgangspunktet ville indebære at skabe 'mikrorensende partikler', som mikroplastik ville holde sig til, sandsynligvis ved hjælp af peptider designet af Hall-gruppen og såkaldte 'bløde dendritiske materialer', der blev banebrydende af laboratoriet i Orlin Velev. Velev er en co-PI på projektet og S. Frank og Doris Culberson Distinguished Professor of Chemical and Biomolecular Engineering ved NC State.

"Ideen er, at disse mikrorensende partikler ville gribe mikroplast, falder sammen på sig selv, og flyd derefter til overfladen - hvor du kunne samle dem op, "Siger Velev.

Mikrorensende partikler og mikroplast vil derefter blive ført ind i en bioreaktor, som ville nedbryde mikroplasten og bruge de resulterende biprodukter til at skabe nye mikrorensende partikler (og muligvis andre nyttige materialer).

Hvordan ville det fungere?

"Forskningssamfundet har allerede identificeret mikroorganismer, der er i stand til at nedbryde plast til forskellige biprodukter, "siger Nathan Crook, en co-PI om projektet og assisterende professor i kemisk og biomolekylær teknik ved NC State. "Vi planlægger at bygge videre på den viden, modificering af en marin mikroorganisme for at nedbryde plastik.

"I det mindste, vi vil gerne have, at mikroorganismen kan bruge plasten som energikilde, lade det vokse og reproducere sig - fordi det i det mindste ville omdanne plasten til noget biologisk nedbrydeligt. Men vi planlægger at ændre den marine mikroorganisme, så den producerer kemikalier, som vi kan bruge som råmateriale til at producere flere mikrorensende partikler, som derefter kan bruges til at fange mere mikroplast.

"Ultimativt, vi vil se, om vi kan bruge denne fremgangsmåde til at omdanne mikroplast til kemikalier, der har kommerciel værdi for enten fremstilling eller farmaceutiske applikationer, "Siger Crook." Bogstaveligt talt gør skrald til noget værdifuldt. "

For at kontrollere og optimere denne komplekse proces, gruppen har slået sig sammen med Fengqi You, Roxanne E. og Michael J. Zak Professor i energisystemteknik på Cornell, som er ekspert i avanceret maskinlæring og AI -teknikker.

Arbejdet udføres med støtte fra National Science Foundation's Emerging Frontiers in Research and Innovation -program, under tilskudsnummer 2029327. Tilskuddet er på $ 2 millioner over fire år.