Mikrobots kan rense forurenet vand

(Phys.org) – En ny undersøgelse viser, at en sværm af hundredtusindvis af små mikrobots, hver mindre end bredden af ​​et menneskehår, kan anvendes i industrielt spildevand for at absorbere og fjerne giftige tungmetaller. Forskerne fandt ud af, at mikrobotterne kan fjerne 95 % af blyet i forurenet vand på en time, og kan genbruges flere gange, potentielt tilbyde en mere effektiv og økonomisk måde at fjerne tungmetaller på end tidligere metoder.

Forskerne, Diana Vilela, et al., har udgivet et papir om de blyadsorberende mikrobots i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

"Dette arbejde er et skridt mod udviklingen af ​​et smart afhjælpningssystem, hvor vi kan målrette og fjerne spor af forurenende stoffer uden at producere en yderligere forurening, "medforfatter Samuel Sánchez, ved Max-Planck Institute for Intelligent Systems i Stuttgart, Tyskland; Instituttet for Bioteknik i Catalonien i Barcelona; og den catalanske institution for forskning og avancerede studier i Barcelona, fortalte Phys.org .

Tungmetalforurening i vand er et almindeligt problem, der stammer fra industrielle aktiviteter, herunder fremstilling af batterier og elektronik, samt minedrift og galvanisering. Disse aktiviteter producerer metaller som bly, arsen, kviksølv, cadmium, og krom, som alle udgør en sikkerhedsrisiko for levende organismer og miljøet.

I den nye undersøgelse, forskerne fokuserede specifikt på at fjerne bly fra spildevand ved at designe rørformede mikrobots med tre funktionelle lag. Det ydre lag af grafenoxid adsorberer blyet fra vandet. Mellemlaget, nikkel, gør mikrobotterne ferromagnetiske, så deres bevægelsesretning kan styres af et eksternt magnetfelt. Det indre lag, platin, giver mikrobotterne mulighed for selv at køre sig selv gennem vand. Når der tilsættes brintoverilte til spildevandet, platin nedbryder hydrogenperoxid til vand- og iltmikrobobler, og udstødning af mikroboblerne fra bagsiden af ​​mikrobot driver den fremad.

Når mikrobotterne er færdige med at adsorbere blyet, et magnetfelt kan bruges til at opsamle dem alle fra vandet. Derefter behandles mikrobotterne i en sur opløsning for at fjerne blyionerne, som senere kan genvindes og genbruges. Mikrobotterne kan også genbruges til yderligere blyoprensning.

"Dette er en ny anvendelse af smarte nanoenheder til miljøapplikationer, " Sagde Sánchez. "Brugen af ​​selvdrevne nanomaskiner, der kan fange tungmetaller fra forurenede opløsninger, transportere dem til ønskede steder og endda frigive dem for at 'lukke løkken' - det er et proof-of-concept til industrielle applikationer."

I fremtiden, mikrobotterne kunne endda styres af et automatiseret system, der magnetisk guider sværmen til at udføre forskellige opgaver.

"Vi planlægger at udvide mikrobotterne til andre forurenende stoffer, og også vigtigt at reducere fabrikationsomkostningerne og masseproducere dem, " sagde Sánchez.

Kombinationen af ​​selvkørende robotter med funktionelle lag åbner også dørene for lignende designs, der kunne have anvendelser inden for områder, herunder medicinafgivelse og sensing.

© 2016 Phys.org