Biohybride mikrorobotter kunne fjerne mikro- og nanoplastik fra vandmiljøer
Hav, oceaner, floder og andre vandområder på Jorden er blevet mere og mere forurenede i løbet af de sidste årtier, og dette truer overlevelsen af mange akvatiske arter. Denne forurening antager en bred vifte af former, herunder spredningen af såkaldt mikro- og nanoplast.
Som antydet af deres navn, er mikro- og nanoplastik skadelige små partikler, der stammer fra nedbrydningen af plastaffald, der frigives i vandet. Disse partikler har vist sig at forstyrre akvatiske økosystemer, for eksempel forsinke væksten af organismer, reducere deres fødeindtagelse og skade fiskehabitater.
Det er yderst vigtigt at udtænke effektive teknologier til effektivt at fjerne disse små partikler, da det kan hjælpe med at beskytte truede arter og deres naturlige miljøer. Disse teknologier bør udformes omhyggeligt for at forhindre yderligere forurening og ødelæggelse; derfor bør de være baseret på miljøvenlige materialer.
Forskere ved Brno University of Technology og Mender University i Tjekkiet udviklede for nylig biohybride mikrorobotter, der kunne fjerne mikro- og nanoplastik fra forurenet vand uden at forårsage yderligere forurening. Disse robotter, præsenteret i et papir udgivet i Advanced Functional Materials , integrere biologiske materialer, specifikt alger, med miljøvenlige materialer, der reagerer på eksterne magnetfelter.
"Medlemmer af vores forskningsgruppe har studeret brugen af flerlags TiO2 mikrorobotter til indfangning af nanoplastik," sagde Xia Peng, medforfatter af papiret, til Phys.org. "Den oprindeligt foreslåede tilgang involverede inkorporering af ædle metaller, såsom Pt, for at lette fremdriften og derved bidrage til en høj pris og potentielle farer forbundet med mikrorobotterne. For at løse dette problem har vi undersøgt substitutionen af dyre metaller med et mere økonomisk og let masseproduceret alternativ."
Forskerne har for nylig forsøgt at identificere mere overkommelige og miljøvenlige materialer til deres robotter for at overvinde de udfordringer, de stødte på i deres tidligere værker. Peng begyndte især at udforske muligheden for at bruge algeceller, som let kunne indføres i marine miljøer uden at beskadige dem.
"De nye robotter, vi skabte, kaldet magnetiske algerobotter (MAR'er), består af en kombination af alger og miljøvenlige magnetiske nanopartikler," forklarede Peng.
"Disse robotter opererer under påvirkning af et eksternt magnetfelt, hvilket muliggør præcis kontrol over deres bevægelse. Den negative overfladeladning af MARs tilskrives tilstedeværelsen af -COOH-grupper på overfladen af algeceller. I modsætning hertil er den valgte mikro/nano plast bærer en positiv overfladeladning Denne positiv-negative interaktion letter elektrostatisk tiltrækning og fremmer derved den målrettede indfangning og fjernelse af mikro/nano-plastik af MAR'erne."
Den unikke sammensætning af robotterne, som forskerne har skabt, gør dem både ikke-forurenende og lydhøre over for eksternt påførte magnetfelter. Dette kunne give dem mulighed for bæredygtigt at hente plastikpartikler i nano- og mikrostørrelse fra vandmiljøer.
Peng og hendes kolleger evaluerede deres mikrorobotter i en række tests og fandt ud af, at de opnåede bemærkelsesværdige resultater. Faktisk kunne de fjernstyres med høj præcision, og fjerne de fleste små plastikpartikler i de vandtanke, de blev indført i.
"Vores mikrorobotter demonstrerede en bemærkelsesværdig fjernelseseffektivitet og opnåede en høj succesrate på 92% for nanoplast og 70% for mikroplast," sagde Peng. "I fremtiden kan de tjene som et lovende værktøj til aktivt at fjerne plastikforurening fra vandområder, bidrage til miljøsaneringsindsatsen og afbøde plastikaffaldets indvirkning på akvatiske økosystemer."
I fremtiden vil de MAR'er, der er udviklet af dette team af forskere, blive testet og installeret i havet og andre vandområder, hvilket potentielt kan bidrage til fjernelse af giftige plastikrester. Navnlig er robotterne fremstillet ved hjælp af materialer til overkommelige priser og skalerbare fremstillingsprocesser, så de kan være en omkostningseffektiv teknologi til at tackle forureningen af vandmiljøer.
"Vores robotter kan potentielt reducere behovet for mere ressourcekrævende og dyre strategier, der i øjeblikket anvendes til fjernelse af plastaffald," tilføjede Peng.
"Yderligere forskning kunne fokusere på at undersøge biokompatibiliteten af MAR'er med akvatiske økosystemer, og vurdering af potentielle påvirkninger på ikke-målorganismer er afgørende for at forstå de miljømæssige konsekvenser af deres udbredelse. Jeg vil også gerne undersøge, hvordan MAR'er kan supplere eller integreres med andre teknologier, såsom sensorer til realtidsovervågning af plastikkoncentrationer."
Flere oplysninger: Xia Peng et al., Biohybrid magnetisk drevne mikrorobotter til bæredygtig fjernelse af mikro/nanoplast fra vandmiljøet, Avancerede funktionelle materialer (2023). DOI:10.1002/adfm.202307477
Journaloplysninger: Avancerede funktionelle materialer
© 2023 Science X Network
Varme artikler
-
Mikroskopprobe-slibningsteknik forbedrer opløsning, holdbarhedJoseph Lyding, en professor i elektro- og computerteknik ved University of Illinois, ledet en gruppe, der udviklede en ny mikroskop-probe-slibningsteknik. Kredit:L. Brian Stauffer (Phys.org) -- En -
Forskere demonstrerer, hvordan man kan forbedre ultratynde CIGSe-solceller ved hjælp af nanopartikl…SiO2 nanopartiklerne (sorte) er blevet præget direkte på molybdænsubstratet (lilla), som svarer til solcellens bagkontakt. Ovenpå dette strukturerede substrat blev det ultratynde CIGSe-lag (rødt) dyrk -
IBM-forskere demonstrerer in-memory computing med 1 million enheder til applikationer i AIEn million processer er kortlagt til pixels i en 1000 × 1000 pixel sort-hvid skitse af Alan Turing. Pixels tændes og slukkes i overensstemmelse med de øjeblikkelige binære værdier af processerne. Kred -
Mod opskalering af nanocages for at fange ædelgasserrepræsentation af silica nanocages på en tynd film af ruthenium, der fanger atomer af xenon (blå). Kredit: Lille (2021). DOI:10.1002/sml.202103661 I løbet af de sidste par år, videnskabsmænd har
- Vil du have adgang til din Facebook -gruppe? I fremtiden, du skal muligvis betale
- En elektrisk ledning på få atomer bred
- Sådan lærer du at læse en læge Scale
- Forskere afslører, hvordan et mikrotubuli-relateret gen påvirker neural udvikling
- Det første nogensinde foto af et sort hul er et kæmpe tilbud
- Hurtig flydende emballage:Omsluttende vandsilhuetter i 3-D-polymermembraner til eksperimenter med la…