Cuando los envases de alimentos ya usados, los juguetes infantiles desechados y otros residuos plásticos mal gestionados se descomponen en microplásticos, se vuelven aún más difíciles de limpiar de los océanos y ríos. Estos diminutos fragmentos de plástico también atraen bacterias, incluidas aquellas que causan enfermedades. En un estudio publicado en ACS Nano, los investigadores describen enjambres de robots a microescala (micro robots) que capturaron fragmentos de plástico y bacterias del agua. Posteriormente, los robots fueron descontaminados y reutilizados.
El tamaño de los microplásticos, que miden 5 milímetros o menos, añade otra dimensión al problema de la contaminación plástica porque los animales pueden ingerirlos, lo que podría causarles daño o permitir que las partículas pasen a la cadena alimentaria que termina en los humanos. Hasta ahora, no se comprenden completamente los efectos en la salud de las personas. Sin embargo, los microplásticos no son la única preocupación. Estos fragmentos atraen bacterias, incluidos patógenos, que también pueden ser ingeridos. Para eliminar simultáneamente microbios y plásticos del agua, Martin Pumera y sus colegas recurrieron a sistemas robóticos a microescala, compuestos por muchos pequeños componentes que trabajan de manera colaborativa, imitando enjambres naturales, como los bancos de peces.
Para construir los robots, el equipo enlazó hebras de un polímero con carga positiva a micropartículas magnéticas, que solo se mueven cuando se exponen a un campo magnético. Las hebras de polímero desde la superficie de las partículas, atraen tanto plásticos como microbios. Y los productos terminados —los robots individuales— midieron 2.8 micras de diámetro. Cuando se exponen a un campo magnético rotatorio, los robots se agrupan en enjambres. Al ajustar el número de robots que se autoorganizan en grupos planos, los investigadores descubrieron que podían alterar el movimiento y la velocidad del enjambre.
En experimentos de laboratorio, el equipo replicó microplásticos y bacterias en el medio ambiente añadiendo cuentas de poliestireno fluorescentes (de 1 micra de ancho) y bacterias Pseudomonas aeruginosa nadadoras, que pueden causar neumonía y otras infecciones, a un tanque de agua. Luego, los investigadores añadieron micro robots al tanque y los expusieron a un campo magnético rotatorio durante 30 minutos, encendiéndolo y apagándolo cada 10 segundos. Una concentración de robots de 7.5 miligramos por mililitro, la más densa de las cuatro concentraciones probadas, capturó aproximadamente el 80% de las bacterias. Mientras tanto, en esta misma concentración, la cantidad de cuentas plásticas libres también disminuyó gradualmente, ya que fueron atraídas hacia los micro robots. Posteriormente, los investigadores recolectaron los robots con un imán permanente y utilizaron ultrasonido para desprender las bacterias adheridas a ellos. Luego expusieron los microbios removidos a radiación ultravioleta, completando la desinfección. Cuando se reutilizaron, los robots descontaminados aún recogieron plásticos y microbios, aunque en cantidades menores de ambos. Este sistema micro robótico proporciona un enfoque prometedor para limpiar el agua de plásticos y bacterias, señalan los investigadores.
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