Aby rozwiązać poważny problem środowiskowy, chemicy w Czechach myślą mało. Bardzo mało. Ich nowy miniaturowy robot ma jeden cel: pomóc w czyszczeniu drobnych kawałków zanieczyszczających plastik dróg wodnych na całym świecie.
Każdy nowy mikrorobot nie jest większy niż końcówka zaostrzonego ołówka. Są magnetyczne i mają kształt gwiazd. Gdy pada na nie światło słoneczne, wywołują reakcje chemiczne, które przenoszą je przez wodę w określonym kierunku. Kiedy znajdą kawałek plastiku, rzucają na niego blask i zaczynają go rozkładać. Kiedy światła gasną, puszczają i mogą być ponownie użyte.
W nowym badaniu naukowcy poinformowali, że te roboty mogą albo rozbić kawałek mikroplastiku, albo zatrzymać go, aby móc go później zebrać.
„Ta praca jest świetna” – mówi Douglas Blackiston z Tufts University w Medford w stanie Massachusetts. Jest biologiem, który nie pracował nad projektem, ale zna się na takich urządzeniach. Projektuje roboty z żywych komórek, w tym takie, które mogą pomóc w usuwaniu zanieczyszczeń. Mówiąc o nowym, zauważa, że „te roboty mogą jeść plastik. Przeżuwają to. Lub mogą go odzyskać i zebrać za pomocą magnesu. Naukowcy uwielbiają roboty z tymi wszystkimi możliwościami”.
Projektem kierował chemik Martin Pumera z Czeskiego Uniwersytetu Chemii i Technologii w Pradze. Bada sposoby budowania mikrorobotów. Jak zauważa, około dziesięć lat temu naukowcy zaczęli opracowywać małe „boty, które potrafią poruszać się w wodzie”. Następnie musieli znaleźć im misję. Mówi, że myśleli: „Niech zrobią coś pożytecznego”.
Firma Pumara postanowiła skupić się na problemie stwarzanym przez mikrodrobiny plastiku.
To duży problem. Są to malutkie kawałki plastiku, zwykle nie szersze niż górna część gumki do ołówka. I są wszędzie — od dna oceanu po powietrze wiejące w lód na szczytach gór. Pojawiły się w wodzie pitnej, zarówno butelkowanej, jak i kranowej. Niektóre badania szacują, że biliony kawałków plastiku trafiają do wód świata. Plastik ma wiele źródeł, od słomek do picia i toreb na zakupy po chusteczki do prania i czyszczenia. (Pomyśl tylko o tym, ile plastiku napotykasz każdego dnia.) Plastik nie ulega łatwo degradacji lub rozpadowi. To zawsze był jeden z jego uroków.
„Mamy teraz duży problem z zanieczyszczeniem plastikiem”, mówi chemik Sherri „Sam” Mason z Pennsylvania State University Behrend w Erie. Mówi, że najważniejszym krokiem jest zmniejszenie zużycia plastiku. Potem, jak mówi, przychodzi sprzątanie. Tutaj widzi rolę dla robotów Pumery. Są „naprawdę ciekawym pomysłem, który pomoże w dalszych wysiłkach porządkowych”. Podobnie jak Pumera, zauważa, że roboty nie są jeszcze gotowe do szerokiego zastosowania.
Pumera mówi, że jego ostatecznym celem jest tworzenie tanich i przyjaznych dla środowiska robotów, które mogą być używane w dowolnym miejscu na świecie. Podejrzewa, że na początku mogą być najbardziej przydatne w zakładach oczyszczania ścieków. Tam mogą usunąć plastik, zanim dotrze do otwartej wody.
Apetyczny mikroplastik
Ich konstrukcja składa się z dwóch głównych składników. Pierwszy to wanadan bizmutu. Poddaje się reakcjom chemicznym i „pływa” pod wpływem światła słonecznego. Zespół Pumery wykorzystuje reakcje chemiczne napędzane światłem do rozkładania plastiku. W tym celu pokryli materiał bizmutu folią magnetyczną.
W eksperymentach laboratoryjnych pływacy w kształcie gwiazdy błyszczeli na każdym z czterech różnych rodzajów plastiku. A po tygodniu wystawienia na działanie światła roboty zmniejszyły wagę plastiku. Nie było to dużo — tylko procentowo. Ale to była wskazówka, że niszczą plastik.
Spowodowały również, że powierzchnia plastiku zmieniła się z gładkiej na pokrytą wgłębieniami. To kolejny znak, że roboty go degradowały. Wreszcie naukowcy wykazali, że magnesy mogą przyciągać i wydobywać „oddziały botów” pod koniec eksperymentu – wraz z ich plastikowymi więźniami. Pumera mówi, że chcą, aby maleńkie śmieciarki mogły być ponownie wykorzystywane. Testują także nowe roboty, które pływają tylko na określonej głębokości; to ułatwiłoby im powrót do zdrowia.
Nowe badanie jest dowodem słuszności koncepcji. Oznacza to, że pokazuje, że coś można zrobić z powodzeniem, nawet jeśli to tylko na małą skalę.
W rzeczywistości, Pumera mówi, że wciąż mają przed sobą długą drogę. Istnieje wiele rodzajów tworzyw sztucznych. I nawet tym mikrorobotom prawdopodobnie nie uda się ich wszystkich zdegradować.
Naukowcy również nie wykazali jeszcze, jak bezpieczny jest ten system dla środowiska, chociaż Pumara mówi, że to ich kolejny cel. Pierwszy test w świecie rzeczywistym odbędzie się w oczyszczalni ścieków.
Rzeczywiście, mówi Blackiston: „Będą potrzebować wielu testów, aby wykazać, że są bezpieczne na otwartych drogach wodnych”, na przykład na morzu.
Uważa jednak, że te wyzwania można przezwyciężyć. I pewnego dnia mikroroboty mogą odegrać dużą rolę w ogólnoświatowym wysiłku porządkowym. „Wśród naukowców trwa wyścig” – mówi. „Pracujemy nad tym problemem z wielu różnych punktów widzenia.”
