ساخت ربات‌های‌ زیستی برای پاکسازی خُردپلاستیک‌ها از دریا

به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی فیز، دریاها، اقیانوس‌ها و دیگر پهنه‌های دریایی روی زمین به‌شدت طی دهه‌های اخیر آلوده شده‌اند؛ موضوعی بقای بسیاری گونه‌های دریایی را تهدید می‌کند. این آلودگی اشکال مختلف و متنوعی شامل تکثیر پلاستیک‌های خرد و نانو را دربرمی‌گیرد.

پلاستیک‌های خرد و نانوپلاستیک‌ها همانطور که از نام‌شان برمی‌آید ذرات ریز و خطرناکی هستند که از تجزیه پسماند پلاستیک رهاشده در آب، ناشی می‌شوند. این ذرات زیست‌بوم‌ها را آلوده و تخریب‌ می‌کنند؛ برای نمونه موجب تاخیر در رشد ارگانیسم‌ها، کاهش دریافت غذای آنها و آسیب به گونه‌های ماهی‌ها می‌شوند.

فناوری‌های موثر طراحی‌شده برای پاکسازی کارآمد این ذرات کوچک اهمیت بسیاری دارد؛ زیرا می‌تواند از گونه‌های در معرض خطر و محیط‌زیست‌های آنها حفاظت کند. این فناوری‌ها باید به‌خوبی و با دقت طراحی شود تا از آلودگی و تخریب بیشتر جلوگیری کند و باید با مواد دوستدار محیط‌زیست ساخته شوند.

محققان در دانشگاه فناوری برنو و دانشگاه مندر در کشور جمهوری چک ربات‌های خرد و دوگانه زیستی را طراحی کرده و ساخته‌اند که می‌تواند پلاستیک‌های خرد و نانو را از آب‌های آلوده پاکسازی کند، بدون اینکه موجب آلودگی بیشتری شود. این ربات‌ها مواد زیستی به طور خاص خزه یا جلبک دریایی را با مواد دوستدار طبیعت که به میدان‌های مغناطیسی خارجی (بخش نسبتاً کوچک و متنوع میدان مغناطیسی طبیعی در نزدیکی سطح زمین به خاطر جریان‌های الکتریکی در اتمسفر یا جو بالایی) پاسخ می‌دهند، با هم ترکیب می‌کنند.

ژیا پنگ، یکی از محققان این پژوهش گفت: اعضای گروه ما در مورد ربات‌های خرد چندلایه دی‌اکسید تیتانیوم از جهت جذب نانوپلاستیک‌ها مطالعه کردند. این روش در وهله اول و به شکل اولیه شامل ترکیب مواد خالصی مانند پلاتینوم برای تسهیل روند پاکسازی (مواد آلاینده) بود که منجر به هزینه گزاف و خطرهای احتمالی ناشی از این مواد می‌شد. ما برای رفع این مشکل، به دنبال جایگزین مواد گران‌قیمت با مواد اقتصادی‌تر و ماده‌ای بودیم که راحت‌تر به شکل انبوه تولید شود.

محققان اخیرا در حال تلاش برای یافتن مواد ارزان‌تر و دوستدار محیط‌ زیست بودند تا نقاط ضعف دستاوردهای پیشین خود را رفع کرده و بر چالش‌های آن فائق آیند. پنگ به طور خاص مطالعه را برای استفاده احتمالی از سلول‌های جلبک آغاز کرد که می‌توان آن را در محیط‌های دریایی بدون آسیب به این محیط‌ها استفاده کرد.

وی در این مورد گفت: ربات‌های جدیدی که ما خلق کردیم و به نام ربات‌های جلبکی مغناطیسی نام گذاشته شده اند، شامل ترکیبی از خزه و موادنانویی مغناطیسی دوستدار محیط زیست هستند.

این ربات‌ها تحت تاثیر میدان مغناطیسی خارجی عمل می‌کنند که این امر باعث می‌شود کنترل دقیق روی حرکت آنها وجود داشته باشد. بار سطح منفی این ربات‌ها ناشی از وجود گروه‌های کربوکسیلیک اسید روی سطح سلول‌های جلبک است. این برهم‌کنش منفی و مثبت در ربات‌ها، جذب الکترواستاتیکی را تسهیل می‌کند و در نتیجه موجب جذب و دفع بهتر نانو و خردپلاستیک‌ها توسط ربات‌ها می‌شود.

پنگ و همکارانش با مجموعه‌ای از آزمایش‌های مختلف این ربات‌ها را سنجیده‌اند و به نتایج قابل توجهی دست یافته‌اند. آنها دریافتند ربات‌ها از دور و با سطح بالایی از دقت، قابل کنترل هستند و می‌توانند ذرات خرد پلاستیک را در مخازن آب جذب و پاکسازی کنند.

وی در این مورد گفت: ربات‌های خرد ما کارآمدی خوبی از جهت پاکسازی داشتند و به موفقیت ۹۲ درصدی در مورد پاکسازی پلاستیک‌های نانو و ۷۰ درصدی پلاستیک‌های خرد دست یافتیم. این ربات‌ها در آینده می‌تواند به عنوان ابزاری نویدبخش برای پاکسازی موفق پلاستیک‌ها از پهنه‌های آبی استفاده شوند و تاثیر پسماندهای پلاستیک را در زیست‌بوم‌های آبی کاهش دهند.

گزارشی از این یافته در آخرین شماره نشریه مواد کاربردی پیشرفته منتشر شده است.