More, okeani, reke i druge vodene površine na Zemlji su postale sve zagađenije tokom poslednjih decenija, a to ugrožava opstanak mnogih vodenih vrsta. Ovo zagađenje ima širok spektar oblika, uključujući proliferaciju takozvane mikro i nano plastike.
Kao što sugeriše njihovo ime, mikro i nano plastika su štetne sitne čestice nastale dezintegracijom plastičnog otpada koji se oslobađa u vodu. Utvrđeno je da ove čestice narušavaju vodene ekosisteme, na primer, usporavaju rast organizama, smanjujući njihov unos hrane i oštećujući staništa riba.
Osmišljavanje efikasnih tehnologija za efikasno uklanjanje ovih sitnih čestica je od najveće važnosti, jer bi moglo pomoći u zaštiti ugroženih vrsta i njihovog prirodnog okruženja. Ove tehnologije treba pažljivo osmisliti kako bi se sprečilo dalje zagađenje i uništavanje; stoga bi trebalo da budu zasnovani na ekološki prihvatljivim materijalima.
Istraživači sa Tehnološkog univerziteta u Brnu i Univerziteta Mender u Češkoj Republici nedavno su razvili biohibridne mikrorobote koji bi mogli ukloniti mikro- i nano-plastiku iz zagađene vode bez izazivanja daljeg zagađenja. Ovi roboti, predstavljeni u radu objavljenom u Advanced Functional Materials, integrišu biološke materijale, posebno alge, sa ekološki prihvatljivim materijalima koji reaguju na spoljna magnetna polja.
„Članovi naše istraživačke grupe proučavali su upotrebu višeslojnih TiO 2 mikrorobota za hvatanje nano plastike“, rekao je Ksia Peng, koautor rada, za Phis.org. „Prvobitno predloženi pristup uključivao je ugradnju plemenitih metala, kao što je Pt, da bi se olakšao pogon, čime se doprinosi povećanim troškovima i potencijalnim opasnostima povezanim sa mikrorobotima. Da bismo rešili ovo pitanje, istražujemo zamenu skupih metala sa ekonomičnija alternativa koja se lako proizvodi u masovnoj proizvodnji.“
Istraživači su nedavno pokušavali da identifikuju pristupačnije i ekološki prihvatljivije materijale za svoje robote kako bi prevazišli izazove na koje su naišli u njihovim prethodnim radovima. Peng je posebno počeo da istražuje mogućnost korišćenja ćelija algi, koje bi se lako mogle uneti u morsko okruženje bez njihovog oštećenja.
„Novi roboti koje smo kreirali, nazvani roboti magnetnih algi (MAR), sastoje se od kombinacije algi i ekološki prihvatljivih magnetnih nanočestica“, objasnio je Peng.
„Ovi roboti rade pod uticajem spoljašnjeg magnetnog polja, omogućavajući preciznu kontrolu njihovog kretanja. Negativni površinski naboj MAR-ova pripisuje se prisustvu -COOH grupa na površini ćelija algi. Nasuprot tome, odabrani mikro/nano plastika nosi pozitivno površinsko naelektrisanje. Ova pozitivno-negativna interakcija olakšava elektrostatičku privlačnost, čime se promoviše ciljano hvatanje i uklanjanje mikro/nano plastike od strane MAR-a.“
Jedinstveni sastav robota koji su kreirali istraživači čini ih nezagađujućim i reagujućim na spoljašnja magnetna polja. Ovo bi im moglo omogućiti da održivo izvlače nano i mikro plastične čestice iz vodenog okruženja.
Peng i njene kolege procenile su svoje mikrorobote u nizu testova i otkrile da su postigli izvanredne rezultate. U stvari, mogli bi se daljinski kontrolisati sa visokim nivoom preciznosti, uklanjajući većinu sitnih plastičnih čestica u rezervoarima za vodu u koje su uvedeni.
„Naši mikroroboti su pokazali izuzetnu efikasnost uklanjanja, postigavši visoku stopu uspeha od 92% za nano plastiku i 70% za mikroplastiku“, rekao je Peng. „U budućnosti, oni bi mogli poslužiti kao obećavajući alat za aktivno uklanjanje plastičnog zagađenja iz vodnih tijela, doprinoseći naporima za sanaciju životne sredine i ublažavanje uticaja plastičnog otpada na vodene ekosisteme.
U budućnosti, MAR-ovi koje je razvio ovaj tim istraživača mogli bi biti testirani i raspoređeni u moru i drugim vodenim tijelima, potencijalno doprinoseći uklanjanju toksičnih plastičnih ostataka. Posebno, roboti su napravljeni korišćenjem pristupačnih materijala i skalabilnih procesa proizvodnje, tako da bi mogli biti isplativa tehnologija za borbu protiv zagađenja vodenog okruženja.
„Naši roboti bi potencijalno mogli da smanje potrebu za resursno intenzivnijim i skupim strategijama koje se trenutno koriste za uklanjanje plastičnog otpada“, dodao je Peng.
„Dalja istraživanja bi se mogla fokusirati na istraživanje biokompatibilnosti MAR-a sa vodenim ekosistemima i procena potencijalnih uticaja na neciljane organizme je ključna za razumevanje ekoloških implikacija njihovog primene. Takođe, želeo bih da istražim kako MAR-ovi mogu da dopune ili budu integrisani druge tehnologije, kao što su senzori za praćenje koncentracija plastike u realnom vremenu.“
