Envie de lutter contre les déchets plastiques ? Explosez-le avec de minuscules robots Sun-Zapped
Poussés par la lumière du soleil, de minuscules catalyseurs automoteurs peuvent nager jusqu’à des morceaux de déchets plastiques et les démanteler.
Des chercheurs ont mis au point une nouvelle solution au problème des microplastiques qui afflige l’environnement mondial avec le développement de robots actionnés par la lumière du soleil qui peuvent attaquer et démonter de minuscules morceaux de plastique.
Une équipe de scientifiques de l’Université de chimie et de technologie de Prague a développé des microrobots capables de nager ou de se propulser jusqu’à des morceaux de microplastique, de s’y attacher et de les décomposer.
Des microrobots métalliques (points bleu foncé) colonisent un morceau de microplastique déchiqueté sous la lumière visible, décomposant le plastique en molécules plus petites. Des chercheurs du Centre des nanorobots fonctionnels avancés de l’Université de chimie et de technologie de Prague ont développé ces minuscules machines automotrices.
Appeler l’état du microplastique dans l’environnement « un réveil effrayant compte tenu des risques potentiels des microplastiques pour les humains et les systèmes marins », l’équipe, dirigée par le professeur Martin Pumera, directeur du Center for the Advanced Functional Nanorobots de l’université, a conçu une nouvelle façon d’utiliser la photocatalyse alimentée par la lumière du soleil. , une stratégie connue pour la dégradation du plastique, ont déclaré les chercheurs dans le résumé d’un article sur leurs travaux dans la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS.
Historiquement, même si la photocatalyse est une stratégie efficace pour décomposer le plastique, il n’a pas été facile d’obtenir les composés nécessaires pour faciliter une interaction avec les microplastiques. D’autres défis à ce processus ont été la faible solubilité, la précipitation et l’agrégation des photocatalyseurs.
Pour résoudre ce problème, l’équipe visait à créer « un catalyseur propulsé par la lumière du soleil qui se déplace vers les microparticules, les accroche et les démantèle », en d’autres termes, des microrobots qui peuvent approcher les microplastiques par eux-mêmes et les démonter.
Transformation chimique
Les microplastiques se produisent lorsque de plus gros morceaux de plastique commencent à se décomposer en morceaux microscopiques qui s’intègrent à l’environnement naturel, à la fois dans les océans du monde et sur terre. Le plus petit d’entre eux peut mesurer moins de 5 millimètres, ce qui les rend presque impossibles à ramasser et à retirer. De plus, ces minuscules morceaux peuvent adsorber les métaux lourds et les polluants, ce qui peut nuire aux humains ou aux animaux s’ils sont consommés accidentellement.
Pour transformer un matériau catalytique en microrobots actionnés par la lumière qui peuvent attaquer ces microplastiques, les chercheurs ont commencé avec des particules en forme d’étoile de vanadate de bismuth de 4 à 8 micromètres de large, puis les ont recouvertes uniformément d’oxyde de fer magnétique. Cela a créé des microrobots qui pouvaient nager dans un labyrinthe de canaux et interagir avec des pièces en microplastique sur toute leur longueur.
Propulsés par la lumière visible, les robots se sont attachés à quatre types courants de plastique, ont découvert les chercheurs. L’équipe éclairerait ensuite des morceaux des quatre plastiques recouverts du catalyseur du microrobot pendant sept jours dans une solution diluée de peroxyde d’hydrogène.
Ce processus a fait perdre au plastique 3% de son poids et a également transformé la texture de surface des microplastiques de lisse en piquée, ont rapporté les chercheurs. De plus, de petites molécules et composants du plastique ont été trouvés dans la solution qui restait de la submersion des microrobots.
« Les robots photocatalytiques sont capables de dégrader efficacement différents microplastiques synthétiques, en particulier l’acide polylactique, la polycaprolactone, grâce à l’effet d’auto-agitation local généré à l’échelle nanométrique et à l’interaction améliorée avec les microplastiques sans utiliser d’agitateurs mécaniques extérieurs, généralement utilisés dans les systèmes conventionnels » les chercheurs ont écrit.
Les résultats de leurs expériences avec les microrobots automoteurs ouvrent la voie au développement de systèmes plus grands capables de capturer et de dégrader les microplastiques dans des endroits difficiles d’accès pour les humains, comme au fond de l’océan ou même dans la glace de l’Antarctique.
