Robotter på størrelse med bakterier tager imod mikroplastik og vinder ved at nedbryde dem

Små stykker plastik er overalt, strækker sig fra bymiljøer til uberørt vildmark. Overladt til sig selv, det kan tage flere hundrede år for dem at nedbrydes fuldstændigt. Katalysatorer aktiveret af sollys kunne fremskynde processen, men det er svært at få disse forbindelser til at interagere med mikroplast. I en proof-of-concept undersøgelse, forskere, der rapporterer i ACS anvendte materialer og grænseflader udviklet selvkørende mikrorobotter, der kan svømme, fastgøres til plast og nedbryde dem.

Mens plastikprodukter er allestedsnærværende indendørs, plastikaffald og ødelagte stumper affalder nu udendørs, også. Den mindste af disse - mikroplastik mindre end 5 mm i størrelse - er svære at samle op og fjerne. Ud over, de kan adsorbere tungmetaller og forurenende stoffer, potentielt skade mennesker eller dyr, hvis de ved et uheld indtages. Så, tidligere forskere foreslog en lavenergi måde at slippe af med plast i miljøet ved at bruge katalysatorer, der bruger sollys til at producere meget reaktive forbindelser, der nedbryder disse typer polymerer. Imidlertid, at få katalysatorerne og de små plastikstykker i kontakt med hinanden er udfordrende og kræver normalt forbehandlinger eller voluminøse mekaniske omrørere, som ikke let kan skaleres op. Martin Pumera og kolleger ønskede at skabe en sollysdrevet katalysator, der bevæger sig hen imod og låses fast på mikropartikler og skiller dem ad.

At omdanne et katalytisk materiale til lysdrevne mikrorobotter, forskerne lavede stjerneformede partikler af vismutvanadat og belagde derefter de 4-8 µm brede strukturer jævnt med magnetisk jernoxid. Mikrorobotterne kunne svømme ned ad en labyrint af kanaler og interagere med mikroplastikstykker i hele deres længder. Forskerne fandt ud af, at under synligt lys, mikrorobotter glommede stærkt på fire almindelige typer plastik. Holdet belyste derefter stykker af de fire plastik dækket med mikrorobotkatalysatoren i syv dage i en fortyndet hydrogenperoxidopløsning. De observerede, at plasten tabte 3 % af sin vægt, og at overfladestrukturen for alle typer ændrede sig fra glat til pit, og små molekyler og komponenter af plasten blev fundet i den resterende opløsning. Forskerne siger, at de selvkørende mikrorobotkatalysatorer baner vejen mod systemer, der kan opfange og nedbryde mikroplastik på svært tilgængelige steder.