Los científicos han diseñado un pequeño pez robot que está programado para eliminar los microplásticos de los mares y océanos nadando y absorbiéndolos en su cuerpo suave, flexible y autorreparable.
Los microplásticos son los miles de millones de diminutas partículas de plástico que se fragmentan de las cosas de plástico más grandes que se usan todos los días, como botellas de agua, llantas de automóviles y camisetas sintéticas. Son uno de los mayores problemas ambientales del siglo XXI porque una vez que se dispersan en el medio ambiente a través de la descomposición de plásticos más grandes, son muy difíciles de eliminar y se abren camino hacia el agua potable, los productos agrícolas y los alimentos, dañando el medio ambiente, a los animales y la salud humana.
“Es de gran importancia desarrollar un robot para recolectar y tomar muestras con precisión de contaminantes microplásticos perjudiciales del medio ambiente acuático”, dijo Yuyan Wang, investigador del Instituto de Investigación de Polímeros de la Universidad de Sichuan y uno de los autores principales del estudio. La invención novedosa de su equipo se describe en un artículo de investigación en la revista Nano Letters. “Hasta donde sabemos, este es el primer ejemplo de este tipo de robots blandos”.
Investigadores de la Universidad de Sichuan han revelado una solución innovadora para rastrear estos contaminantes cuando se trata de la contaminación del agua: diseñar un pequeño pez robot autopropulsado que puede nadar, adherirse a microplásticos que flotan libremente y arreglarse solo si se corta o es dañado durante su expedición.
El pez robot mide solo 13 mm de largo y, gracias a un sistema láser de luz en su cola, nada y aletea a casi 30 mm por segundo, similar a la velocidad a la que el plancton se desplaza en el agua en movimiento.
Los investigadores crearon el robot a partir de materiales inspirados en elementos que prosperan en el mar también conocidos como nácar, que es la cubierta interior de las conchas de almejas. El equipo creó un material similar al nácar colocando en capas varias láminas microscópicas de moléculas de acuerdo con el gradiente químico específico del nácar.
Esto los convirtió en un pez robot que es elástico, flexible para torcer e incluso capaz de tirar de hasta 5 kg de peso, según el estudio. Lo que es más importante, el pez biónico puede adsorber trozos de microplásticos que flotan libremente cerca porque los tintes orgánicos, los antibióticos y los metales pesados en los microplásticos tienen fuertes enlaces químicos e interacciones electrostáticas con los materiales del pez. Eso hace que se adhieran a su superficie, por lo que los peces pueden recolectar y eliminar los microplásticos del agua.
“Después de que el robot recolecte los microplásticos en el agua, los investigadores pueden analizar más a fondo la composición y la toxicidad fisiológica de los microplásticos”, dijo Wang.
Además, el material recién creado también parece tener habilidades regenerativas, dijo Wang, quien se especializa en el desarrollo de materiales de autorreparación. Por lo tanto, el pez robot puede curarse a sí mismo al 89% de su capacidad y continuar absorbiendo incluso en caso de que experimente algún daño o corte, lo que podría suceder a menudo si busca contaminantes en aguas turbulentas.
Esta es solo una prueba de concepto, señala Wang, y se necesita mucha más investigación, especialmente sobre cómo podría implementarse en el mundo real. Por ejemplo, el robot blando actualmente solo funciona en superficies de agua, por lo que el equipo de Wang pronto trabajará en peces robóticos funcionalmente más complejos que pueden profundizar bajo el agua. Aún así, este diseño biónico podría ofrecer una plataforma de lanzamiento para otros proyectos similares, dijo Wang.
“Creo que la nanotecnología es una gran promesa para la adsorción de trazas, la recolección y la detección de contaminantes, lo que mejora la eficiencia de la intervención y reduce los costos operativos”, afirmó el científico.
De hecho, la nanotecnología será uno de los jugadores más importantes en la lucha contra los microplásticos, según Philip Demokritou , director del Centro de Investigación de Nanociencia y Materiales Avanzados de la Universidad de Rutgers, que no participó en este estudio.
El laboratorio de Demokritou también se enfoca en usar nanotecnología para deshacerse de los microplásticos del planeta, pero en lugar de limpiarlos, están trabajando para sustituirlos. Esta semana, en la revista Nature Food, anunció la invención de un nuevo recubrimiento en aerosol a base de plantas que puede servir como una alternativa ecológica a las envolturas de plástico para alimentos. Su estudio de caso mostró que este aerosol de fibra a base de almidón puede defenderse de los patógenos y proteger contra los daños del transporte tan bien, si no mejor, que las opciones actuales de empaque de plástico.
“El lema de los últimos 40 a 50 años para la industria química es: fabriquemos químicos, fabriquemos materiales, póngalos ahí y luego limpie el desorden 20 o 30 años después”, dijo Demokritou. “Ese no es un modelo sostenible. Entonces, ¿podemos sintetizar materiales de diseño más seguros? ¿Podemos obtener materiales del desperdicio de alimentos como parte de la economía circular y convertirlos en materiales útiles que podamos usar para abordar este problema?”.
Esta es una fruta al alcance de la mano para el campo de la nanotecnología, dijo Demokritou, y a medida que mejore la investigación de materiales, también lo hará el enfoque múltiple de sustituir el plástico en nuestra vida diaria y filtrar sus residuos microplásticos del medio ambiente.
“Pero hay una gran distinción entre una invención y una innovación”, dijo Demokritou. “La invención es algo en lo que nadie ha pensado todavía. ¿Cierto? Pero la innovación es algo que cambiará la vida de las personas, porque llega a la comercialización y se puede escalar”.
