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Gli scienziati svelano il robo-fish bionico per rimuovere le microplastiche dagli oceani | plastica

Gli scienziati hanno progettato un minuscolo pesce robotico programmato per rimuovere le microplastiche dai mari e dagli oceani nuotando intorno e assorbendole sul suo corpo morbido, flessibile e autorigenerante.

Le microplastiche sono i miliardi di minuscole particelle di plastica che vengono frammentate dagli oggetti di plastica più grandi che utilizziamo ogni giorno, come bottiglie d’acqua, pneumatici per auto e magliette sintetiche. Sono uno dei maggiori problemi ambientali del 21° secolo perché una volta rilasciati nell’ambiente attraverso il degrado della plastica più grande, sono molto difficili da eliminare, finendo nell’acqua potabile, nei prodotti e negli alimenti, danneggiando l’ambiente, gli animali e salute umana.

“È di grande importanza sviluppare un robot che raccolga e campiona accuratamente gli inquinanti microplastici nocivi dall’ambiente acquatico”, ha affermato Yuyan Wang, ricercatore presso il Polymer Research Institute dell’Università di Sichuan e uno degli autori principali dello studio. La nuova invenzione del suo team è descritta in un documento di ricerca sulla rivista Nano Letters. “Per quanto ne sappiamo, questo è il primo esempio di robot così morbidi”.

I ricercatori dell’Università di Sichuan hanno escogitato una soluzione innovativa per rintracciare questi inquinanti nell’inquinamento dell’acqua: sviluppare un minuscolo pesce robotico semovente in grado di nuotare, aggrapparsi a microplastiche fluttuanti e ripararsi se viene tagliato o danneggiato durante la sua spedizione.

Il robo-fish è lungo solo 13 mm e, grazie a un leggero sistema laser nella sua coda, nuota e svolazza a quasi 30 mm al secondo, simile alla velocità con cui il plancton si spinge nell’acqua in movimento.

I ricercatori hanno creato il robot da materiali ispirati agli elementi che prosperano nel mare: la madreperla, nota anche come madreperla, che è il rivestimento interno delle conchiglie. Il team ha creato un materiale simile alla madreperla stratificando diversi strati microscopici di molecole in base al gradiente chimico specifico della madreperla.

Questo li ha trasformati in un pesce robot che è elastico, flessibile per ruotare e persino tirare fino a 5 kg di peso, secondo lo studio. Ancora più importante, il pesce bionico può adsorbire pezzi di microplastica fluttuanti nelle vicinanze perché i coloranti organici, gli antibiotici e i metalli pesanti nella microplastica formano forti legami chimici e interazioni elettrostatiche con i materiali del pesce. Questo li fa aderire alla sua superficie, permettendo al pesce di raccogliere le microplastiche e rimuoverle dall’acqua. “Dopo che il robot ha raccolto le microplastiche nell’acqua, i ricercatori possono analizzare ulteriormente la composizione e la tossicità fisiologica delle microplastiche”, ha detto Wang.

Il materiale appena creato sembra avere anche capacità rigenerative, ha detto Wang, specializzato nello sviluppo di materiali autorigeneranti. Ciò consente al pesce robotico di guarire se stesso all’89% della sua capacità e continuare ad adsorbirsi anche in caso di danni o tagli, cosa che spesso può accadere quando si cacciano inquinanti in acque agitate.

Questa è solo una prova del concetto, osserva Wang, e sono necessarie molte più ricerche, in particolare su come potrebbe essere implementato nel mondo reale. Ad esempio, il robot morbido attualmente funziona solo sulle superfici dell’acqua, quindi il team di Wang lavorerà presto su pesci robot più funzionalmente complessi che possono andare più in profondità sott’acqua. Tuttavia, questo progetto bionico potrebbe fornire una rampa di lancio per altri progetti simili, ha detto Wang. “Penso che la nanotecnologia sia promettente per l’assorbimento di tracce, la raccolta e il rilevamento dei contaminanti, migliorando l’efficienza dell’intervento riducendo al contempo i costi operativi”.

In effetti, la nanotecnologia sarà uno degli attori chiave nella lotta contro le microplastiche, secondo Philip Demokritou, direttore del Nanoscience and Advanced Materials Research Center della Rutgers University, che non è stato coinvolto in questo studio.

Il laboratorio di Demokritou si concentra anche sull’utilizzo della nanotecnologia per rimuovere le microplastiche dal pianeta, ma invece di pulirlo, stanno lavorando per sostituirlo. Questa settimana ha annunciato sulla rivista Nature Food l’invenzione di un nuovo rivestimento spray a base vegetale che può fungere da alternativa ecologica agli imballaggi in plastica per alimenti. Il loro caso di studio ha dimostrato che questo spray in fibra a base di amido può respingere gli agenti patogeni e proteggere anche dai danni causati dalla spedizione, se non meglio degli attuali imballaggi di plastica.

“Il motto dell’industria chimica negli ultimi 40-50 anni è stato: produciamo sostanze chimiche, produciamo materiali, togliamoli e poi 20 o 30 anni dopo ripuliamo il disordine”, ha detto Demokritou. “Questo non è un modello sostenibile. Quindi possiamo sintetizzare materiali di progettazione più sicuri? Nell’ambito dell’economia circolare, possiamo prelevare materiali dai rifiuti alimentari e trasformarli in materiali utili che possiamo utilizzare per affrontare questo problema?”

Questo è un frutto a basso impatto per il campo delle nanotecnologie, ha affermato Demokritou, e man mano che la ricerca sui materiali migliora, migliora anche l’approccio su più fronti per sostituire la plastica nella nostra vita quotidiana e filtrare i suoi residui di microplastica dall’ambiente.

“Ma c’è una grande differenza tra un’invenzione e un’innovazione”, ha detto Demokritou. “L’invenzione è qualcosa a cui nessuno ha pensato. Destra? Ma l’innovazione è qualcosa che cambierà la vita delle persone perché arriva alla commercializzazione e può essere ampliata”.

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