Les microrobots sont à l’avant-garde pour relever un défi environnemental important. Les microplastiques – de minuscules fragments mesurant 5 millimètres ou moins – contaminent non seulement nos océans et nos voies navigables, mais constituent également des menaces importantes pour la faune et la santé humaine.
Dans une nouvelle étude du Société chimique américaineles chercheurs ont été pionniers dans l’utilisation de microrobots innovants conçus pour lutter et gérer efficacement la pollution microplastique.
“Ces particules sont omniprésentes dans les environnements aquatiques, posant des risques écologiques en raison de leur ingestion potentielle par des organismes marins et de leur entrée ultérieure dans la chaîne alimentaire, pouvant avoir un impact sur les écosystèmes marins et la santé humaine”, ont écrit les auteurs de l’étude.
Coexistence de bactéries et de microplastiques
Provenant de produits de consommation décomposés comme les vieux emballages alimentaires et les jouets pour enfants, les microplastiques se décomposent et attirent les bactéries nocives, notamment les agents pathogènes pathogènes. Cela complique le processus de nettoyage et intensifie le problème de pollution.
“La coexistence des bactéries et des microplastiques complique la tâche de leur élimination complète, exacerbant leurs impacts et posant une menace aggravée pour l’environnement et le bien-être humain”, ont écrit les chercheurs.
« Malgré les progrès les plus récents, le défi complexe consistant à lutter simultanément contre la présence de bactéries et de microplastiques en nage libre reste largement inexploré, et les idées visant à réduire ou empêcher leur interaction doivent encore être discutées. »
Exploiter la puissance des microrobots
Sous la direction de Martin Pumera et de son équipe, la création de ces microrobots marque une avancée majeure dans le domaine des technologies environnementales. L’équipe a conçu les robots en fusionnant des microparticules magnétiques avec des brins de polymère chargés positivement.
Ces polymères, émanant de la surface des microparticules, permettent aux robots d’attirer efficacement les microplastiques et les contaminants microbiens. Remarquablement, chaque microrobot est minuscule, mesurant seulement 2,8 micromètres de diamètre.
Dynamique des essaims et fonctionnalité des microrobots
Ce qui est captivant chez ces microrobots, c’est leur capacité d’essaimage. Lorsqu’ils sont exposés à un champ magnétique rotatif, les robots se regroupent d’une manière similaire à des bancs de poissons.
Le comportement d’essaim peut être manipulé en faisant varier le nombre de robots, ce qui affecte à son tour le mouvement et la vitesse de l’essaim. Cette méthode innovante a été démontrée dans une vidéo des chercheurs, soulignant l’efficacité des robots pour nettoyer l’eau.
Tests sur le terrain et résultats
L’application pratique de ces microrobots a été évaluée dans un environnement de laboratoire contrôlé. L’équipe a introduit des billes de polystyrène fluorescentes et la bactérie Pseudomonas aeruginosa, connue pour provoquer des infections telles que la pneumonie, dans un réservoir d’eau.
Après avoir ajouté les microrobots à l’eau contaminée et les avoir activés avec un champ magnétique tournant, les résultats ont été encourageants. À une concentration de 7,5 milligrammes par millilitre, les robots ont réussi à capturer environ 80 % des bactéries.
De plus, la quantité de microplastiques dans l’eau a considérablement diminué au fil du temps, à mesure qu’ils étaient attirés par les robots grouillants.
Réutilisabilité et durabilité
Suite à la capture des microplastiques et des bactéries, les microrobots ont été collectés à l’aide d’un aimant permanent.
Les contaminants fixés sur les robots ont ensuite été éliminés par ultrasons et exposés aux rayons ultraviolets pour assurer une désinfection complète. Remarquablement, ces microrobots nettoyés pourraient être réutilisés.
Bien qu’ils en captent des quantités légèrement moindres lors de leurs utilisations ultérieures, leur capacité à être recyclés met en évidence le potentiel durable de cette technologie.
L’avenir des microrobots dans le nettoyage de l’environnement
Ce système microrobotique offre une voie prometteuse pour atténuer les impacts de la pollution plastique et bactérienne dans les plans d’eau.
Selon les auteurs de l’étude, la technologie répond non seulement aux défis environnementaux actuels, mais ouvre également de nouvelles possibilités pour de futures avancées dans les solutions robotisées de nettoyage environnemental.
“En résumé, cette expérience aux multiples facettes a démontré la capacité des avions microrobotiques rotatifs automoteurs à capturer les contaminants bactériens et les microplastiques présents dans l’eau”, ont noté les chercheurs.
« L’intégration d’évaluations qualitatives et quantitatives met l’accent sur leurs performances robustes et leur potentiel en tant que matériaux pour traiter simultanément divers polluants environnementaux. »
«Cette approche peut stimuler le développement de matériaux plus sophistiqués, notamment des systèmes hybrides capables de capturer simultanément des contaminants chargés positivement et négativement. Ceci est particulièrement intéressant pour les applications réelles de purification de l’eau où les échantillons d’eau contaminés contiennent généralement plusieurs types de polluants.
L’étude est publiée dans la revue ACS Nano.
Crédit vidéo : American Chemical Society
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2024-05-11 02:04:36
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