تقوم هذه الروبوتات الصغيرة بتنظيف المواد البلاستيكية الدقيقة

عندما تتحلل عبوات المواد الغذائية القديمة وألعاب الأطفال المهملة وغيرها من النفايات البلاستيكية التي تتم إدارتها بشكل سيء إلى جزيئات بلاستيكية دقيقة، يصبح تنظيفها من المحيطات والممرات المائية أكثر صعوبة.

هذه القطع الصغيرة من البلاستيك تجذب أيضًا البكتيريا، بما في ذلك تلك التي تسبب المرض. في دراسة في ايه سي اس نانويصف الباحثون أسرابًا من الروبوتات متناهية الصغر (microrobots) التي التقطت قطعًا من البلاستيك والبكتيريا من الماء. وبعد ذلك، تم تطهير الروبوتات وإعادة استخدامها.

ويضيف حجم اللدائن الدقيقة، التي يبلغ حجمها 5 ملليمترات أو أقل، بعدا آخر لمشكلة التلوث البلاستيكي لأن الحيوانات يمكن أن تأكلها، مما قد يلحق بها الأذى أو يمرر الجزيئات إلى السلسلة الغذائية التي تنتهي عند البشر.

حتى الآن، لم يتم فهم الآثار الصحية على البشر والجسيمات البلاستيكية بشكل كامل. ومع ذلك، فإن المواد البلاستيكية الدقيقة في حد ذاتها ليست مصدر القلق الوحيد. تجذب هذه القطع البكتيريا، بما في ذلك مسببات الأمراض، والتي يمكن أيضًا تناولها. لإزالة الميكروبات والبلاستيك من الماء في وقت واحد، لجأ مارتن بوميرا وزملاؤه إلى أنظمة روبوتية مجهرية، تتألف من العديد من المكونات الصغيرة التي تعمل بشكل تعاوني، لتقليد الأسراب الطبيعية، مثل أسراب الأسماك.

ولبناء الروبوتات، ربط الفريق خيوطًا من البوليمر موجب الشحنة بالجسيمات المغناطيسية الدقيقة، التي تتحرك فقط عند تعرضها لمجال مغناطيسي. تجذب خيوط البوليمر، التي تشع من سطح الخرز، المواد البلاستيكية والميكروبات. ويبلغ قطر المنتجات النهائية – الروبوتات الفردية – 2.8 ميكرومتر. عند تعرضها لمجال مغناطيسي دوار، احتشدت الروبوتات معًا.

ومن خلال تعديل عدد الروبوتات التي نظمت نفسها في مجموعات مسطحة، وجد الباحثون أنهم يستطيعون تغيير حركة السرب وسرعته.

في التجارب المعملية، قام الفريق بتكرار المواد البلاستيكية الدقيقة والبكتيريا في البيئة عن طريق إضافة خرزات البوليسترين الفلورسنت (بعرض 1 ميكرومتر) والسباحة بنشاط. الزائفة الزنجارية البكتيريا، التي يمكن أن تسبب الالتهاب الرئوي والتهابات أخرى، إلى خزان المياه.

بعد ذلك، أضاف الباحثون روبوتات صغيرة إلى الخزان وقاموا بتعريضها لمجال مغناطيسي دوار لمدة 30 دقيقة، مع تشغيله وإيقافه كل 10 ثوانٍ. تركيز الروبوت 7.5 مليجرام لكل مليلتر، وهو الأكثر كثافة بين التركيزات الأربعة التي تم اختبارها، تمكن من التقاط ما يقرب من 80% من البكتيريا.

وفي الوقت نفسه، عند نفس التركيز، انخفض أيضًا عدد الخرزات البلاستيكية الحرة تدريجيًا، حيث تم سحبها إلى الروبوتات الدقيقة. بعد ذلك، جمع الباحثون الروبوتات بمغناطيس دائم واستخدموا الموجات فوق الصوتية لفصل البكتيريا الملتصقة بها. ثم قاموا بعد ذلك بتعريض الميكروبات التي تمت إزالتها للأشعة فوق البنفسجية، لاستكمال عملية التطهير. عند إعادة استخدامها، لا تزال الروبوتات التي تم تطهيرها تلتقط البلاستيك والميكروبات، وإن كانت بكميات أقل من كليهما.

ويشير الباحثون إلى أن هذا النظام الروبوتي الصغير يوفر طريقة واعدة لتخليص المياه من البلاستيك والبكتيريا.

تعليقات

تعليقات