Los biorobots híbridos pueden eliminar micro y nanoplásticos de los ambientes acuáticos

Los mares, océanos, ríos y otras masas de agua de la Tierra se han contaminado cada vez más en las últimas décadas, y esto amenaza la supervivencia de muchas especies acuáticas. Esta contaminación adopta una amplia gama de formas, incluida la propagación de los llamados micro y nanoplásticos.

Como sugiere su nombre, los micro y nanoplásticos son partículas pequeñas y dañinas derivadas de la descomposición de desechos plásticos liberados en el agua. Se ha descubierto que estas partículas perturban los ecosistemas acuáticos, por ejemplo, retardan el crecimiento de los organismos, reducen su ingesta de alimentos y dañan los hábitats de los peces.

Es extremadamente importante idear tecnologías eficaces para eliminar eficazmente estas pequeñas partículas, ya que puede ayudar a proteger las especies en peligro de extinción y sus hábitats naturales. Estas tecnologías deberían diseñarse cuidadosamente para evitar una mayor contaminación y destrucción; Por lo tanto, debe construirse con materiales respetuosos con el medio ambiente.

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Brno y la Universidad Minder en la República Checa desarrollaron recientemente biorobots híbridos que pueden eliminar micro y nanoplásticos del agua contaminada sin causar más contaminación. Estos robots se presentan en el artículo. publicado en Materiales funcionales avanzadoscombinando materiales biológicos, concretamente algas, con materiales respetuosos con el medio ambiente que responden a campos magnéticos externos.

“Los miembros de nuestro grupo de investigación han estudiado el uso de TiO multicapa₂ «Microrobots para capturar nanoplásticos», dijo a Phys.org Xia Peng, coautor de la investigación. «El enfoque propuesto originalmente implicaba la incorporación de metales nobles, como el Pt, para facilitar la propulsión, contribuyendo así al alto costo y los riesgos potenciales asociados con los robots pequeños. Para abordar este problema, exploramos la posibilidad de reemplazar metales costosos con un material más económico y fácil de usar. -producir alternativas a escala.»

Recientemente, los investigadores han intentado identificar materiales más asequibles y respetuosos con el medio ambiente para que sus robots superen los desafíos que enfrentaron en sus trabajos anteriores. Peng, en particular, comenzó a explorar la posibilidad de utilizar células de algas, que podrían introducirse fácilmente en ambientes marinos sin dañarlos.

«Los nuevos robots que creamos, llamados robots magnéticos de algas (MAR), están compuestos de una combinación de algas y nanopartículas magnéticas respetuosas con el medio ambiente», explicó Peng.

«Estos robots operan bajo la influencia de un campo magnético externo, lo que permite un control preciso de su movimiento. La carga superficial negativa de los MAR se debe a la presencia de grupos -COOH en la superficie de las células de algas. Por el contrario, los micro/nano- Los plásticos seleccionados tienen una carga superficial positiva. Esta interacción positiva-negativa facilita la atracción electrostática, mejorando así la captura y eliminación selectiva de micro/nanoplásticos por parte de los MAR.

La composición única de los robots creados por los investigadores los hace no contaminantes y sensibles a los campos magnéticos externos. Esto puede permitirles recuperar partículas de plástico de tamaño nano y micro de forma sostenible de entornos acuáticos.

Peng y sus colegas evaluaron sus microrobots en una serie de pruebas y descubrieron que lograban resultados impresionantes. De hecho, se pueden controlar de forma remota con altos niveles de precisión, eliminando la mayoría de las pequeñas partículas de plástico de los tanques de agua en los que se introducen.

«Nuestros microrobots han demostrado una notable eficiencia de eliminación, logrando una tasa de éxito de hasta el 92% para los nanoplásticos y el 70% para los microplásticos», dijo Peng. «En el futuro, podría servir como una herramienta prometedora para eliminar eficazmente la contaminación plástica de los cuerpos de agua, contribuir a los esfuerzos de remediación ambiental y mitigar el impacto de los desechos plásticos en los ecosistemas acuáticos».

En el futuro, los MAR desarrollados por este equipo de investigadores podrían probarse y desplegarse en el mar y otras masas de agua, lo que podría contribuir a la eliminación de residuos plásticos tóxicos. En particular, los robots se fabrican con materiales asequibles y procesos de fabricación escalables y, por lo tanto, pueden ser una tecnología rentable para abordar la contaminación de los entornos acuáticos.

«Nuestros robots pueden reducir la necesidad de estrategias más costosas y que requieren más recursos que se utilizan actualmente para eliminar los desechos plásticos», añadió Peng.

«La investigación adicional podría centrarse en estudiar la biocompatibilidad de los MAR con los ecosistemas acuáticos y evaluar los impactos potenciales en organismos no objetivo, lo cual es fundamental para comprender los impactos ambientales de su implementación. También me gustaría investigar cómo los MAR podrían complementar o integrarse con otros tecnologías «, como sensores para monitorear las concentraciones de plástico en tiempo real».