Výzkumníci z VŠB-TU Ostrava publikovali studii, ve které představili magneticky řízené mikroroboty schopné aktivně odstraňovat mikroplasty z vody i půdy. Tato technologie by v budoucnu mohla pomoci řešit jeden z největších environmentálních problémů současnosti.
Mikroplasty jsou dnes velmi aktuálním tématem. Jsou prakticky všude a zatím není zcela jasné, jak moc jsou pro nás škodlivé. Jejich odstraňování se řeší převážně ve vodním prostředí, ale velké množství mikroplastů najdeme i v půdě.
Mikroplasty – plastové částice o velikosti do 5 mm, do životního prostředí se dostávají hlavně degradací plastového odpadu.
MXeny – dvourozměrné anorganické materiály odvozené od vrstevnatých karbidů, nitridů nebo karbonitridů přechodných kovů. Patří do širší rodiny 2D materiálů, podobně jako grafen, ale mají odlišné složení a vlastnosti. Poprvé byly připraveny v roce 2011.
Základem mikrorobotů jsou takzvané MXeny, což jsou vrstevnaté materiály s velkým měrným povrchem, což je pro zachytávání mikroplastů velmi důležité.
Samotná schopnost sorpce ale nestačí, ještě je nutné, aby se aktivní materiál k mikroplastové částici dostal. A tady přichází ke slovu magnetické pole. Nanočástice MXenů proto výzkumníci obalili magnetickými niklovými nanočásticemi. Tím je možné řídit jejich pohyb pomocí rotujícího magnetického pole.
Výzkumníci umístili mikročástice (mikroroboty) do vody a do půdy a pomocí magnetického pole je rozpohybovali. Pohyb v půdě byl umožněn díky přítomné vodě, částice putovaly prasklinami vyplněnými vodou a zároveň zachytávaly a uvolňovaly mikroplasty z půdní matrice.. Videa zachycující pohyb mikrorobotů jsou volně dostupná v doplňkových materiálech (Supplementary Information) k článku.
Mikroroboti vykázali velmi vysokou účinnost odstraňování mikroplastů. Ve vodném prostředí odstranili přibližně 94 % polystyrenových částic a 89 % částic PET. V modelové půdě dosáhla účinnost asi 81 % pro polystyren a 72 % pro PET. Ve všech případech byly výrazně účinnější než stejné částice MXenů bez aktivního pohybu.
Zatím se jedná pouze o laboratorní experimenty a cesta k praktickému využití bude ještě dlouhá. Přesto výsledky ukazují, že aktivně pohánění mikroroboti mohou být při odstraňování mikroplastů výrazně účinnější než běžné sorpční materiály. Pokud se podaří vyřešit otázky spojené s nasazením do reálného prostředí a s následným sběrem mikrorobotů, může jít o zajímavou technologii pro čištění vody i půdy od mikroplastů.
Literatura
- Magnetic MXene-based microrobots for soil microplastics removal – originální práce
- Swarms of tiny robots remove microplastics from soil and water – článek na serveru Phys.org
- MXeny – článek na anglické Wikipedii