Micro robots biohíbridos podrían eliminar micro y nanoplásticos de los ambientes acuáticos

robots biohíbridos
Ilustración esquemática de micro/nanoplásticos capturados por MARs. Crédito: Diogo Pinheiro.

Integran algas con materiales respetuosos con el medio ambiente

Los mares, océanos, ríos y otras masas de agua de la Tierra se han contaminado cada vez más en las últimas décadas, y esto está amenazando la supervivencia de muchas especies acuáticas. Esta contaminación adopta una amplia gama de formas, incluida la proliferación de los llamados micro y nanoplásticos.

Como sugiere su nombre, los micro y nanoplásticos son pequeñas partículas dañinas derivadas de la desintegración de los desechos plásticos liberados en el agua. Se ha descubierto que estas partículas perturban los ecosistemas acuáticos, por ejemplo, retrasando el crecimiento de los organismos, reduciendo su ingesta de alimentos y dañando los hábitats de los peces.

Es de suma importancia diseñar tecnologías efectivas para eliminar eficazmente estas pequeñas partículas, ya que podría ayudar a proteger especies en peligro de extinción y sus entornos naturales. Estas tecnologías deberían diseñarse cuidadosamente para evitar una mayor contaminación y destrucción; por tanto, deben basarse en materiales respetuosos con el medio ambiente.

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Brno y la Universidad de Mendel en la República Checa desarrollaron recientemente micro robots biohíbridos que podrían eliminar micro y nanoplásticos del agua contaminada sin causar más contaminación. Estos robots integran materiales biológicos, concretamente algas, con materiales respetuosos con el medio ambiente que responden a campos magnéticos externos.

"Los miembros de nuestro grupo de investigación han estado estudiando el uso de microrobots de TiO2 multicapa para la captura de nanoplásticos", dijo Xia Peng, coautor del artículo. "El enfoque propuesto originalmente implicaba la incorporación de metales nobles, como el Pt, para facilitar la propulsión, lo que contribuía a un elevado coste y a los potenciales peligros asociados con los micro robots. Para abordar este problema, hemos estado explorando la sustitución de costosos metales por una alternativa más económica y de fácil producción en masa".

Recientemente, los investigadores han estado intentando identificar materiales más asequibles y respetuosos con el medio ambiente para que sus robots superen los desafíos encontrados en sus trabajos anteriores. En particular, Peng comenzó a explorar la posibilidad de utilizar células de algas, que podrían introducirse fácilmente en ambientes marinos sin dañarlos.

robots magnéticos de algas

Imagen: La imagen fluorescente compuesta de MARs de color verde y nanoplásticos de color azul después de la captura. Crédito: Peng et al.

"Los nuevos robots que creamos, denominados robots magnéticos de algas (MARs, magnetic algae robots), consisten en una combinación de algas y nanopartículas magnéticas respetuosas con el medio ambiente", explicó Peng.

"Estos robots operan bajo la influencia de un campo magnético externo, lo que permite un control preciso sobre su movimiento. La carga superficial negativa de los MARs se atribuye a la presencia de grupos -COOH en la superficie de las células de las algas. Por el contrario, los micro/nanoplásticos seleccionados tienen una carga superficial positiva. Esta interacción positiva-negativa facilita la atracción electrostática, promoviendo así la captura y eliminación selectiva de micro/nanoplásticos por parte de los MARs".

La composición única de los robots creados por los investigadores los hace no contaminantes y sensibles a los campos magnéticos aplicados externamente. Esto podría permitirles recuperar de forma sostenible partículas de plástico de tamaño nano y micro de entornos acuáticos.

Peng y sus colegas evaluaron sus micro robots en una serie de pruebas y descubrieron que lograban resultados notables. De hecho, podrían controlarse de forma remota con altos niveles de precisión, eliminando la mayoría de las diminutas partículas de plástico de los tanques de agua en los que se introdujeron.

MARs biohíbridosImagen derecha: MARs biohíbridos para la eliminación eficaz de micro/nanoplásticos del agua. a) Las células de algas desnudas integraron nanopartículas de Fe3O4 en la superficie mediante absorción electrostática. b) Utilizando accionamiento magnético e interacciones electrostáticas, los MARs facilitan la eliminación de micro/nanoplásticos del agua atrayéndolos a su superficie.

"Nuestros micro robots demostraron una notable eficiencia de eliminación, logrando una alta tasa de éxito del 92% para nanoplásticos y del 70% para microplásticos", dijo Peng. "En el futuro, podrían servir como una herramienta prometedora para eliminar activamente la contaminación plástica de los cuerpos de agua, contribuir a los esfuerzos de remediación ambiental y mitigar el impacto de los desechos plásticos en los ecosistemas acuáticos".

En el futuro, los MARs desarrollados por este equipo de investigadores podrían probarse y desplegarse en el mar y otras masas de agua, contribuyendo potencialmente a la eliminación de residuos plásticos tóxicos. En particular, los robots están fabricados con materiales asequibles y procesos de fabricación escalables, por lo que podrían ser una tecnología rentable para abordar la contaminación de los entornos acuáticos.

"Nuestros robots podrían reducir potencialmente la necesidad de estrategias más costosas y que requieren más recursos que se emplean actualmente para la eliminación de residuos plásticos", añadió Peng.

"La investigación adicional podría centrarse en investigar la biocompatibilidad de los MARs con los ecosistemas acuáticos y evaluar los impactos potenciales en organismos no objetivo es crucial para comprender las implicaciones ambientales de su implementación. Además, también me gustaría investigar cómo los MARs pueden complementar o integrarse con otras tecnologías, como sensores para el seguimiento en tiempo real de las concentraciones de plástico".

Los micro robots biohíbridos fueron presentados en un artículo publicado en Advanced Functional Materials: Biohybrid Magnetically Driven Microrobots for Sustainable Removal of Micro/Nanoplastics from the Aquatic Environment

Etiquetas: RobotLimpiezaMicroplásticos

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