Microplastiche: i nuovi robot che potrebbero ripulire l’ambiente

Le microplastiche provocano inquinamento entrando negli ecosistemi naturali da diverse fonti. Per risolvere il problema, i ricercatori stanno progettando microrobot in grado di ripulire l'ambiente

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Le microplastiche sono frammenti di qualsiasi tipo di plastica di lunghezza inferiore a 5 mm (0,20 pollici), secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti e l’ Agenzia europea per le sostanze chimiche. Provocano inquinamento entrando negli ecosistemi naturali da una grande varietà di fonti, inclusi cosmetici, abbigliamento e processi industriali.

Le microplastiche: un grande problema ambientale

Per affrontare questo grande problema ambientale, i chimici della Repubblica Ceca hanno pensato “in piccolo” nel vero senso della parola. Il loro nuovo robot in miniatura ha uno scopo davero nobile: aiutare a ripulire minuscoli frammenti di plastica, le cosiddette microplastiche, dai corsi d’acqua inquinati in tutto il mondo.

Ogni nuovo microrobot, a forma di stella, non è più grande della punta di una matita appuntita e sono magnetici. Quando la luce del sole li colpisce, producono reazioni chimiche che li spingono attraverso l’acqua in una direzione specifica. Arrivati di fronte a un pezzo di plastica, si fissano su di esso e iniziano a romperlo in frammenti ancora più piccoli. Una volta svolto il loro compito le luci si spengono e sono liberi di essere riutilizzati nuovamente.

In un nuovo studio, gli scienziati hanno riferito che questi robot possono abbattere un pezzo di microplastica, oppure trattenerlo per essere raccolto in seguito.

Douglas Blackiston (Tufts University di Medford, nel Massachusetts) è un biologo che non ha lavorato al progetto ma conosce bene questi dispositivi. Ha progettato robot con cellule viventi, inclusi alcuni che potrebbero aiutare a ripulire l’ambiente dall’inquinamento. Parlando del nuovo, ha fatto notare che “questi robot possono mangiare la plastica, oppure possono raccoglierlo con un magnete per recuperarlo. Gli scienziati adorano i robot con tutte queste straordinarie capacità“.

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Il chimico Martin Pumera dell’Università ceca di chimica e tecnologia di Praga ha guidato il progetto. Studia nuovi modi per costruire microrobot. Circa un decennio fa, osserva, gli scienziati hanno iniziato a sviluppare minuscoli “robot in grado di muoversi autonomamente nell’acqua”. Poi avrebbero dovuto trovare loro una particolare missione e così hanno pensato: “Facciamo fare loro qualcosa di utile“.

Pumera ha scelto di concentrarsi sulle microplastiche

Le microplastiche inquinanti danneggiano sia gli animali che gli ecosistemi. È un grosso problema. Questi sono piccoli pezzi di plastica, di solito non più larghi della parte superiore di una gomma da matita. E sono ovunque, dal fondo dell’oceano all’aria che soffia sul ghiaccio in cima alle montagne.

Sono comparse persino nell’acqua potabile, sia in bottiglia che di rubinetto. Alcuni studi stimano che trilioni di pezzi di plastica finiscano nelle acque di tutto il mondo.

Le microplastiche provengono da molte fonti: dalle cannucce alle borse della spesa, ogni giorno quanta plastica incontriamo! Un materiale che non si degrada o si sfalda facilmente. “Usare meno plastica ovviamente è il passo più importante, dice il chimico, dopo di che arriva la pulizia“. È qui che Pumera vede un ruolo per i robot, anche se non sono ancora pronti per essere ampiamente distribuiti.

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Pumera afferma che il suo obiettivo finale è realizzare robot economici e rispettosi dell’ambiente, che possano essere utilizzati in qualsiasi parte del mondo. Sospetta che all’inizio potrebbero essere più utili negli impianti che trattano le acque reflue. Lì possono rimuovere la plastica prima che raggiunga l’acqua aperta.

Rendere appetitose le microplastiche

Il loro design ha due ingredienti principali. Il primo è il vanadato di bismuto. Subisce reazioni chimiche e “nuota” se esposto alla luce solare. Il team di Pumera utilizza reazioni chimiche guidate dalla luce per scomporre la plastica. Per fare ciò, hanno rivestito il materiale di bismuto con una pellicola magnetica.

Ciò gli consente di raccogliere i robot in un secondo momento, quindi i robot che mangiano sostanze inquinanti non diventeranno a loro volta inquinamento.

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Negli esperimenti di laboratorio, i nuotatori a forma di stella si sono accesi su ciascuno dei quattro diversi tipi di plastica. E dopo una settimana di esposizione alla luce, i robot avevano ridotto il peso della plastica. Non era molto, ma quella era un’indicazione che la stavano rompendo.

Hanno anche fatto sì che la superficie della plastica cambiasse da liscia a butterata. Questo è un altro segno che i robot lo stavano degradando. Infine, gli scienziati hanno dimostrato che i magneti potrebbero attrarre e recuperare le “truppe robot” alla fine dell’esperimento, insieme ai loro prigionieri di plastica.

I ‘piccoli netturbini’

Pumera dice che vogliono rendere riutilizzabili i “piccoli netturbini“. Stanno anche testando nuovi robot che nuotano solo a una certa profondità, che li renderebbe più facili da recuperare.

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Il nuovo studio è una prova del tipo di concetto. Ciò significa che qualcosa può essere fatto con successo, anche se solo su piccola scala. In effetti, Pumera dice che hanno ancora molta strada da fare. Esistono molti tipi di plastica. Ed è improbabile che anche questi microrobot riescano a degradarli tutti.

Inoltre, i ricercatori non hanno ancora dimostrato quanto sia sicuro questo sistema per l’ambiente, anche se Pumera afferma che questo è il loro prossimo obiettivo. Il primo test nel mondo reale sarà in un impianto di trattamento delle acque reflue.

Per dimostrare che sono al sicuro in corsi d’acqua aperti, come in mare, ci sarà bisogno di effettuare ancora molti test. Ma pensano che queste sfide possano essere superate. E un giorno, i microrobot potrebbero svolgere un ruolo importante in uno sforzo di pulizia mondiale. “La gara è tra gli scienziati“, dicono. “Stiamo lavorando a questo problema da molte angolazioni diverse“.