11.05.2024 г.
Рои микророботов очищают воду от пластика и бактерий на 80%

Чешские ученые разработали миниатюрных роботов, имитирующих стаи рыб. Диаметр устройств составляет всего 2,8 микрометра. Самая высокая концентрация роботов в 7,5 миллиграмма на миллилитр воды улавливает примерно 80% патогенных микроорганизмов, прилипающих к микропластику. Систему можно использовать повторно, очистив роботов от микропластика и микробов с помощью ультразвука. По словам авторов, микророботическая система позволит создать новые технологии очистки воды от микропластика и вредных бактерий. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.

Без должной переработки старые упаковки от продуктов, детские игрушки и другие пластиковые отходы распадаются на микропластик — частицы размером менее 5 миллиметров. Когда они попадают в воду, убрать их оттуда крайне сложно. Крошечные куски пластика также привлекают бактерии, вызывающие болезни. Они могут попасть в организм человека через животных, случайно поедающих микропластик.

Чешские ученые решили устранить эту проблему. Они разработали миниатюрных роботов, имитирующих стаи рыб и способных одновременно удалять из воды и пластик, и патогенные микроорганизмы. Чтобы сконструировать такие устройства, команда соединила нити положительно заряженного полимера с магнитными микрочастицами, движущимися только под воздействием магнитного поля. Полимерные нити, исходящие из поверхности частиц, притягивают пластик и микробы. Диаметр готовых изделий — отдельных роботов — составил 2,8 микрометра. Под воздействием магнитного поля роботы собирались вместе и приступали к очистке воды.

Затем исследователи провели эксперимент: они добавили в резервуар для воды флуоресцентные полистирольные шарики шириной в 1 микрометр и активно размножающиеся бактерии Pseudomonas aeruginosa, которые могут вызывать пневмонию и другие инфекции. Затем ученые поместили в резервуар микророботов и в течение 30 минут подвергали их воздействию магнитного поля, включая и выключая его каждые 10 секунд. Исследователи протестировали 4 концентрации роботов. Самая высокая из них — в 7,5 миллиграммов на миллилитр — захватила примерно 80% бактерий. При этой же концентрации уменьшалось и количество пластиковых шариков — они притягивались к микророботам. После эксперимента ученые собрали роботов магнитом и с помощью ультразвука отцепили от них прилипшие бактерии. Остаточную воду исследователи облучили ультрафиолетом и тем самым уничтожили любые оставшиеся бактерии. Завершило дезинфекцию ультрафиолетовое излучение. В отличии от традиционных методов очищения воды, обеззараженные роботы могут использоваться повторно: последующие разы они по-прежнему собирали пластик и микробы, пусть и в меньшем объеме. По словам авторов, микророботическая стайная система позволит разработать новые подходы к очистке воды от пластика и бактерий.

Автор: Ксения Земскова

https://inscience.news/ru/article/world-science/engineering-science/15953