Microrobôs inovadores projetados para imitar enxames naturais podem remover com eficácia microplásticos e contaminantes bacterianos da água, oferecendo uma solução reutilizável para a poluição da água. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com
Os investigadores desenvolveram microrrobôs capazes de remover microplásticos e bactérias da água, enfrentando a dupla ameaça de poluição e propagação de doenças em ambientes aquáticos.
Quando embalagens de alimentos velhas, brinquedos infantis descartados e outros resíduos plásticos mal geridos se decompõem em microplásticos, torna-se ainda mais difícil eliminar os oceanos e os cursos de água. Esses pequenos pedaços de plástico também atraem bactérias, inclusive aquelas que causam doenças. Em um estudo em ACS Nano, os pesquisadores descrevem enxames de robôs em microescala (microrobôs) que capturaram pedaços de plástico e bactérias da água. Posteriormente, os bots foram descontaminados e reutilizados. Assista a um vídeo deles fervilhando:
Reportando na ACS Nano, os pesquisadores criaram pequenas esferas magnéticas que enxameiam através da água contaminada, coletando contaminantes como microplásticos e bactérias.
O tamanho dos microplásticos, que mede 5 milímetros ou menos, acrescenta outra dimensão ao problema da poluição plástica porque os animais podem comê-los, sendo potencialmente prejudicados ou passando as partículas para a cadeia alimentar que termina nos humanos. Até agora, os efeitos na saúde das pessoas não são totalmente compreendidos.
No entanto, os próprios microplásticos não são a única preocupação. Essas peças atraem bactérias, inclusive patógenos, que também podem ser ingeridos. Para remover simultaneamente micróbios e plástico da água, Martin Pumera e colegas recorreram a sistemas robóticos em microescala, compostos por muitos pequenos componentes que funcionam em colaboração, imitando enxames naturais, como cardumes de peixes.
Para limpar a água, os pesquisadores projetaram enxames de pequenos robôs esféricos que coletam bactérias e pequenos pedaços de plástico. Crédito: Sociedade Química Americana
Para construir os bots, a equipe ligou fios de um polímero carregado positivamente a micropartículas magnéticas, que só se movem quando expostas a um campo magnético. Os fios de polímero, que irradiam da superfície das esferas, atraem plásticos e micróbios. E os produtos acabados – os robôs individuais – mediam 2,8 micrômetros de diâmetro.
Quando expostos a um campo magnético rotativo, os robôs se agruparam. Ao ajustar o número de robôs que se auto-organizaram em aglomerados planos, os investigadores descobriram que poderiam alterar o movimento e a velocidade do enxame.
Para limpar a água, os pesquisadores projetaram enxames de pequenos robôs esféricos (amarelo claro) que coletam bactérias (verde) e pequenos pedaços de plástico (cinza). Crédito: Adaptado de ACS Nano 2024, DOI: 10.1021/acsnano.4c02115
Em experimentos de laboratório, a equipe replicou microplásticos e bactérias no meio ambiente adicionando lâmpadas fluorescentes poliestireno contas (1 micrômetro de largura) e nadando ativamente Pseudomonas aeruginosa bactérias, que podem causar pneumonia e outras infecções, para um tanque de água.
Em seguida, os pesquisadores adicionaram microrrobôs ao tanque e os expuseram a um campo magnético rotativo por 30 minutos, ligando-o e desligando-o a cada 10 segundos. Uma concentração robótica de 7,5 miligramas por mililitro, a mais densa das quatro concentrações testadas, capturou aproximadamente 80% das bactérias. Enquanto isso, nessa mesma concentração, o número de esferas de plástico livres também caiu gradualmente, à medida que eram atraídas para os microrobôs.
Depois, os pesquisadores coletaram os robôs com um ímã permanente e usaram ultrassom para separar as bactérias grudadas neles. Eles então expuseram os micróbios removidos à radiação ultravioleta, completando a desinfecção. Quando reutilizados, os robôs descontaminados ainda coletavam plástico e micróbios, embora em quantidades menores de ambos. Este sistema microrobótico fornece uma abordagem promissora para livrar a água de plásticos e bactérias, observam os pesquisadores.
Referência: “Enxames magnéticos de microrobôs com mãos poliméricas capturando bactérias e microplásticos na água” 8 de maio de 2024, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.4c02115
Os autores reconhecem o financiamento do projeto TECHSCALE do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional/Fundo Social Europeu, do programa REFRESH da União Europeia e do CzechNanoLab.
