Micro robot scompongono le microplastiche

I ricercatori hanno sviluppato micro robot semoventi che possono nuotare e attaccarsi ai pezzi di plastica e romperli.

Una quantità estremamente elevata di piccoli pezzi di polimeri sintetici, vale a dire le microplastiche, è stata recentemente identificata in alcuni degli ambienti naturali più intatti, ad esempio, in cima alle Alpi e al ghiaccio antartico. Si tratta di uno “spaventoso campanello d'allarme”, considerando i potenziali rischi delle microplastiche per l'uomo e i sistemi marini. La fotocatalisi guidata dalla luce solare è la strategia attualmente più efficiente dal punto di vista energetico per la degradazione della plastica; tuttavia, è molto difficile ottenere un'interazione fotocatalizzatore-plastica efficiente e quindi un trasferimento di carica efficace nella micro/nanoscala; ciò si aggiunge alle sfide comuni della fotocatalisi eterogenea, tra cui bassa solubilità, precipitazione e aggregazione dei fotocatalizzatori.

Piccoli pezzi di plastica sono ovunque, dagli ambienti urbani alla natura incontaminata. Lasciati a se stessi, possono volerci centinaia di anni prima che si degradino completamente. I catalizzatori attivati dalla luce solare potrebbero accelerare il processo, ma è difficile far interagire questi composti con le microplastiche. In uno studio proof-of-concept, i ricercatori, che riportano in ACS Applied Materials & Interfaces, (1) hanno sviluppato microrobot semoventi che possono nuotare, attaccarsi alla plastica e romperla.

Mentre i prodotti di plastica sono onnipresenti all'interno, i rifiuti di plastica e i pezzi rotti ora sono sparsi anche all'esterno. Le più piccole, le microplastiche di dimensioni inferiori a 5 mm, sono difficili da raccogliere e rimuovere. Inoltre, possono adsorbire metalli pesanti e inquinanti, potenzialmente danneggiando l'uomo o gli animali se consumati accidentalmente.

I ricercatori precedenti hanno proposto un modo a bassa energia per sbarazzarsi della plastica nell'ambiente utilizzando catalizzatori che utilizzano la luce solare per produrre composti altamente reattivi che distruggono questi tipi di polimeri. Tuttavia, mettere in contatto tra loro catalizzatori e minuscoli pezzi di plastica è impegnativo e di solito richiede pretrattamenti o agitatori meccanici ingombranti, che non sono facilmente scalabili. Il dottor Martin Pumera (2) e colleghi volevano creare un catalizzatore azionato dalla luce solare che si muovesse e si attaccasse alle microparticelle e le smantellasse.

Per trasformare un materiale catalitico in microrobot azionati dalla luce, i ricercatori hanno creato particelle a forma di stella di vanadato di bismuto e poi hanno rivestito uniformemente le strutture larghe 4-8 µm con ossido di ferro magnetico. I micro robot potrebbero nuotare in un labirinto di canali e interagire con pezzi di microplastica per tutta la loro lunghezza.

Gli scienziati hanno scoperto che sotto la luce visibile, i micro robot si avvicinavano fortemente a quattro tipi comuni di plastica. Il team ha quindi illuminato i pezzi delle quattro plastiche ricoperte con il catalizzatore del microrobot per sette giorni in una soluzione diluita di perossido di idrogeno. Hanno osservato che la plastica ha perso il 3% del suo peso e che la struttura della superficie per tutti i tipi è cambiata da liscia a butterata, e nella soluzione rimasta sono state trovate piccole molecole e componenti della plastica. Il team afferma che i catalizzatori per microrobot semoventi aprono la strada a sistemi in grado di catturare e degradare le microplastiche in luoghi difficili da raggiungere.

Gli autori riconoscono il finanziamento del Fondo europeo di sviluppo regionale.

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Riferimenti:

(1) A Maze in Plastic Wastes: Autonomous Motile Photocatalytic Microrobots against Microplastics

(2) prof. RNDr. Martin Pumera, Ph.D.

(3) American Chemical Society

Descrizione foto: I microrobot metallici (punti blu scuro) colonizzano un pezzo frastagliato di microplastica sotto la luce visibile, scomponendo la plastica in molecole più piccole. - Credit: Adapted from ACS Applied Materials & Interfaces 2021.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Bacteria-Sized Metallic Robots Take On Microplastics – And Win by Breaking Them Down