کاهش آلودگی‌ میکروپلاستیک‌ها به کمک ریز ربات‌ها

ديجياتو/ ميکروپلاستيک‌ها آلاينده‌هاي ريزي هستند که قطر آن‌ها کم‌تر از پنج ميلي‌ليتر است و مي‌توانند سطح آب درياها و اقيانوس‌ها را بپوشانند. از طرفي اين مواد در آب آشاميدني هم وجود دارند و بايد تصفيه شوند. يک روش جديد براي تصفيه ميکروپلاستيک‌ها از آب، استفاده از ميکروربات‌هاي تجزيه‌کننده است.
در طي مطالعاتي پيرامون موضوع ميکروپلاست‌ها، محققان دريافتند که با استفاده از ربات‌هاي هوشمند در اندازه‌هاي بسيار کوچک مي‌توانند ميزان ميکروپلاستيک‌ها را در آب کنترل کنند و يا حتي آن‌ها را تجزيه کنند و از بين ببرند.

ميکروپلاستيک‌ها دقيقا از چه چيزي به وجود آمده‌اند؟
ميکروپلاستيک‌ها ذرات ريزي هستند که از تجزيه شدن الياف لباس، بطري‌هاي آب و ساير اقلام مصنوعي به وجود آمده‌اند و مدت‌هاست که راه خود را براي ورود به هوا، آب و خاک در سراسر جهان هموار کرده‌اند.

---

بازار

---

مجله علمي ACS Applied Materials & Interfaces تحقيقات جديدي را براي مقابله با اين پديده زيان‌آور منتشر کرده است. وجود ميکروپلاستيک‌ها در آب مي‌تواند روي سلامت انسان‌ها و باقي موجودات زمين اثرگذار باشد. به نقل از مجله ACS، براي مقابله با ذرات ريز نياز به تکنولوژي‌هاي ظريفي است، اين پاک‌کننده‌ها بايد تا حدي ريز باشند که بتوانند اثر خود را بر ميکروپلاستيک‌ها بگذارند؛ اين گونه بود که ايده استفاده از ميکروربات‌ها بر سر زبان‌ها افتاد.

تکنولوژي ميکروربات‌ها به چه صورت است؟
ميکروربات‌ها به صورت اختصاصي مي‌توانند ميکروپلاستيک‌هاي درون آب را تجزيه کنند. هنگامي که کمي هيدروژن پراکسيد به آب اضافه کنيم، ميکروربات‌ها مي‌توانند به سطح ميکروپلاستيک‌ها بچسبند و به سادگي آن‌ها را تجزيه کنند. ميکروربات‌ها اندازه ريزي دارند و شکل آن‌ها مشابه ستاره چهار پر است که ذرات مغناطيسي پوشانده شده‌اند.
مکانيزم دقيق کار ميکروربات‌ها و چگونگي تشخيص ميکروپلاستيک از سمت آن‌ها کمي دشوار است، اين عمليات فوتوکاتاليز ناميده مي‌شود. الکترون‌هاي درون ميکروربات با جذب فوتون و يا انرژي اطراف خود از آب و هيدروژن پراکسيد با اين مواد واکنش مي‌دهند، به همين ترتيب يک ميکروربات مي‌تواند به سادگي حرکت کند.

«ميکروربات‌ها مي‌توانند سريع‌تر از هر تکنولوژي ديگري مسافت‌هاي طولاني را پيمايش کنند و آلودگي‌ها را از بين ببرند.»

مارتين پومرا Martin Pumera، يکي از پژوهشگران دانشکاه شيمي و فناوري پراگ
پس از عمليات فوتوکاتاليز و چسبيدن ميکروربات‌ها بر روي سطح ميکروپلاستيک‌ها، مولکول‌هاي باردار توليد مي‌شوند. اين فرآيندها باعث مي‌شوند که زنجيره پيوندهاي شيميايي تشکيل‌دهنده ميکروپلاستيک‌ها شکسته شوند. براي درک بهتر اين فرآيند مي‌توانيم يک دستبند يا يک زنجير معمولي را در نظر بگيريم که حلقه‌هاي آن شروع به خرد شدن مي‌کنند، با رخ دادن اين اتفاق در نهايت از اين زنجير تکه‌هاي خردشده حلقه باقي خواهد ماند؛ تجزيه موادي مانند ميکروپلاستيک‌ها هم به همين صورت است زيرا ميکروربات‌هاي زنجيره‌هاي پليمري اين مواد با به همين شکل تجزيه و خرد مي‌کنند و در نهايت ميکروپلاستيک‌ها از بين مي‌روند. روش تجزيه ميکروپلاستيک‌ها در آب به وسيله ميکروربات‌ها مي‌تواند بسياري از خسارت‌هاي وارد شده به اکوسيستم را جبران کند و حجم زيادي از آب‌ها را به همين صورت تصفيه کند.
ميکروپلاستيک‌ها انواع مختلفي دارند و عمليات تجزيه همه آن‌ها مشابه نيست، به همين دليل براي اطمينان بيشتر از کارکرد ميکروربات‌ها محققان دانشگاه شيمي و فناوري ميکروربات‌ها را بر روي چهار نوع اصلي از ميکروپلاستيک‌ها آزمايش کردند تا ميزان تجزيه را با يکديگر مقايسه کنند.
پس از گذشت زماني حدود يک هفته، هر چهار نوع از ميکروپلاستيک‌ها شروع به کوچک شدن کردند و هر کدام حدود ۰.۵ تا ۳ درصد از وزن خود را از دست دادند و تجزيه شدند.

حال فرض کنيد که ميکروربات‌ها توانستند ميکروپلاستيک‌ها را تجزيه کنند و از آب جدا کنند. چگونه مي‌توان آب را به صورت کامل تصفيه کرد و ميکروربات‌ها را از آب جدا کرد؟
پس از عمليات فوتوکاتاليز و جمع آوري ميکروپلاستيک‌ها، آب حاوي ميکروربات‌ها از يک کانال مخصوص آهنربايي گذر مي‌کند که توانايي جذب ميکروربات‌ها را دارند، در اين قسمت روکش مغناطيسي ميکروربات‌ها کار را براي آهنربا ساده‌تر مي‌کند. سپس اين ميکروربات‌هاي ستاره‌اي شکل که حدود ۷۰ درصد از آن‌ها ميکروپلاستيک‌هايي را احاطه کرده‌اند از آب جدا مي‌شوند. اين ميکروربات‌ها را مي‌توان مجددا براي تصفيه آب استفاده کرد.

مارتين پومرا معتقد است که نسل‌هاي بعدي ميکروربات‌ها به دريا منتقل مي‌شود تا بتوانند ميکروپلاستيک‌هاي سطح آب دريا را پاکسازي کنند و در نهايت براي استفاده دوباره از دريا خارج شوند. اما همه با مارتين پومرا موافق نيستند، در واقع اين افراد باور دارند که ميکروربات‌ها تنها در محيط‌هاي بسته و کنترل‌شده مي‌توانند عملکرد مطلوبي را از خود نشان دهند و در سطح دريا و اقيانوس مي‌توانند عملکرد قابل قبولي نداشته باشند.
يکي از اين افراد وين کاوگر Win Cowger است که در ريورسايد و دانشگاه کاليفرنيا مقالاتي را درباره آلودگي ميکروپلاستيک‌ها منتشر کرده است و بر روي آلودگي ناشي از آن‌ها مطالعه مي‌کند. وين کاوگر در مطالعه مربوط به ميکروربات‌ها از سمت اي سي اس مشارکت نداشت اما پس از مطالعه اين آزمايش اظهار کرد که مفيد بودن ميکروربات‌ها غير قابل انکار است اما از نظر او استفاده از هر تکنولوژي اينچنيني مستلزم وجود محيط محدود به سيستم‌هاي بسته است؛ مثل محيط‌هاي تصفيه آب آشاميدني يا فاضلاب و اين تکنولوژي در مقياس‌هاي مثل دريا و اقيانوس مي‌تواند قابل کنترل نباشد. همچنين کاوگر افزود که ميکروربات‌هاي فعلي مي‌توانند هر چيزي غير پلاستيکي را ميکروپلاستيک در نظر بگيرند و به آن بچسبند و شروع به تجزيه آن کنند بنابراين اين ذرات تا به امروز توانايي شناسايي دقيق ميکروپلاستيک را ندارند و در صورت رها شدن در اقيانوس‌ها و درياها مي‌توانند شرايط غير ايمن و جبران‌ناپذيري را به وجود بياورند.

از سمت ديگر، تيم پومرا در حال ساخت نسل جديدي از ميکروربات‌ها است که بتوانند شناسايي دقيق‌تري داشته باشند و به شکل بهتري کار کنند تا هرگونه نگراني در اين مورد را برطرف کنند و بدون هيدروژن پراکسيد آب‌ها را از ميکروپلاستيک‌ها پاکسازي و تصفيه کنند.
« پيشرفت بشر در مورد رفع آلودگي‌ها بسيار نفس‌گير است اما محققان هنوز راه زيادي را در پيش دارند تا بتوانند اين تکنولوژي نوپا را به يک روش اصلي و پايدار براي رفع اين معضل جهاني تبديل کنند. اما اگر تحقيقات بيشتري صورت بگيرد و محققان بيشتر تلاش کنند مي‌توانند ذرات بزرگ‌تر ميکروپلاستيک را با اين روش از آب‌هاي سطحي جدا کنند.»

پيتر ادواردز و سرجيو گونزالز کورتس، شيمي‌دانان دانشگاه آکسفورد
پيتر ادواردز و سرجيو گونزالز در تحقيقات پومرا حضور نداشتند اما طي بيانيه‌اي به اين تيم پيشنهاد کردند که از اشعه ماکروويو استفاده کنند؛ زيرا اشعه ماکروويو مي‌تواند اثر مثبتي را در تجزيه زباله‌هاي پلاستيکي داشته باشد.
در نهايت، محققان تمام تلاش خود را مي‌کنند را ميکروپلاستيک‌هاي موجود در محيط زيست را پاکسازي کنند تا زمين براي مدت زمان طولاني‌تري قابل سکونت بماند. اما بهترين راه پيشگري از ورود آن‌ها به طبيعت است؛ زيرا در هر صورت باقي ماندن اين ذرات براي مدت کوتاهي در طبيعت هم مي‌تواند زيان آور باشد.
«بهترين قدم  براي حذف ميکروپلاستيک‌ها از محيط زيست، جلوگيري از ورود آن‌ها به محيط زيست است.»

وين کاوگر  محقق Win Cowger، دانشگاه کاليفرنيا

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar