Les scientifiques ont conçu un petit poisson robotique programmé pour éliminer les microplastiques des mers et des océans en nageant et en les adsorbant sur son corps doux, flexible et auto-cicatrisant.
Les microplastiques sont les milliards de minuscules particules de plastique qui se fragmentent des plus gros objets en plastique que nous utilisons tous les jours, comme les bouteilles d’eau, les pneus de voiture et les t-shirts synthétiques. Ils constituent l’un des plus gros problèmes environnementaux du 21e siècle car une fois qu’ils se sont propagés dans l’environnement par la décomposition de plastiques plus gros, ils sont très difficiles à éliminer et se retrouvent dans l’eau potable, la fabrication et la nourriture, endommageant l’environnement et animaux et la santé humaine.
« Il est d’une grande importance de développer un robot capable de collecter et d’échantillonner avec précision les polluants microplastiques nocifs de l’environnement aquatique », a déclaré Yuyan Wang, chercheur à l’Institut de recherche sur les polymères de l’Université du Sichuan et l’un des principaux auteurs de l’étude. rechercher. La nouvelle invention de son équipe est décrite dans un article de recherche dans la revue Nano Letters. « À notre connaissance, il s’agit du premier exemple de tels robots mous. »
Des chercheurs de l’Université du Sichuan ont dévoilé une solution innovante pour détecter ces polluants lorsqu’il s’agit de pollution de l’eau : concevoir un petit robot-poisson autopropulsé capable de nager, de s’accrocher à des microplastiques flottants et de se réparer s’il est coupé. ou endommagé lors de son expédition.
Le robot-poisson ne mesure que 13 mm de long et, grâce à un système laser léger dans sa queue, il nage et flotte à près de 30 mm par seconde, comparable à la vitesse à laquelle le plancton flotte dans l’eau en mouvement.
Les chercheurs ont fabriqué le robot à partir de matériaux inspirés d’éléments qui prospèrent dans la mer : la nacre, également appelée nacre, la paroi interne des coquillages. L’équipe a créé un matériau similaire à la nacre en superposant plusieurs molécules microscopiques selon le gradient chimique spécifique de la nacre.
Cela en a fait un robot-poisson extensible, flexible pour tourner et même capable de tirer jusqu’à 5 kg, selon l’étude. Plus important encore, le poisson bionique peut adsorber des morceaux de microplastiques flottant librement à proximité, car les colorants organiques, les antibiotiques et les métaux lourds contenus dans les microplastiques ont de fortes liaisons chimiques et des interactions électrostatiques avec les matériaux du poisson. En conséquence, ils s’accrochent à la surface, permettant aux poissons de collecter et d’éliminer les microplastiques de l’eau. « Une fois que le robot a collecté les microplastiques dans l’eau, les chercheurs peuvent analyser plus en détail la composition et la toxicité physiologique des microplastiques », explique Wang.
De plus, le matériau nouvellement créé semble également avoir des capacités de régénération, a déclaré Wang, qui se spécialise dans le développement de matériaux auto-cicatrisants. Ainsi, le poisson robotique peut se soigner à 89% de sa capacité et continuer à s’adsorber même s’il subit des dommages ou des coupures – ce qui peut souvent se produire lorsqu’il chasse les contaminants dans des eaux agitées.
Ce n’est qu’une preuve de concept, note Wang, et beaucoup plus de recherches sont nécessaires, en particulier sur la façon dont il pourrait être déployé dans le monde réel. Par exemple, le robot mou ne fonctionne actuellement que sur les surfaces d’eau, donc l’équipe de Wang travaillera bientôt sur des robots-poissons plus complexes sur le plan fonctionnel qui peuvent aller plus profondément sous l’eau. Pourtant, cette conception bionique pourrait fournir une rampe de lancement pour d’autres projets similaires, a déclaré Wang. « Je pense que la nanotechnologie est très prometteuse pour l’adsorption de traces, la collecte et la détection de polluants, l’amélioration de l’efficacité des interventions et la réduction des coûts d’exploitation. »
En effet, les nanotechnologies seront l’un des acteurs clés de la lutte contre les microplastiques, a déclaré Philip Demokritou, le directeur du Centre de recherche sur les nanosciences et les matériaux avancés de l’Université Rutgers, qui n’a pas été impliqué dans cette recherche.
Le laboratoire de Demokritou se concentre également sur l’utilisation de la nanotechnologie pour éliminer les microplastiques de la planète, mais au lieu de les nettoyer, ils travaillent à les remplacer. Cette semaine, dans la revue Nature Food, il a annoncé l’invention d’un nouveau revêtement en spray à base de plantes qui pourrait servir d’alternative écologique aux emballages alimentaires en plastique. Leur étude de cas a montré que ce spray à base de fibres à base d’amidon peut éloigner les agents pathogènes et protéger contre les dommages dus au transport aussi bien, sinon mieux, que les options d’emballage en plastique actuelles.
« La devise de l’industrie chimique au cours des 40 à 50 dernières années a été : fabriquons des produits chimiques, fabriquons des matériaux, mettons-les là et nettoyons le gâchis 20 ou 30 ans plus tard », a déclaré Demokritou. « Ce n’est pas un modèle durable. Alors pouvons-nous synthétiser des matériaux de conception plus sûrs ? Dans le cadre de l’économie circulaire, pouvons-nous extraire des matériaux des déchets alimentaires et les transformer en matériaux utilisables que nous pouvons utiliser pour résoudre ce problème ? »
C’est un fruit à portée de main dans la nanotechnologie, a déclaré Demokritou, et à mesure que la recherche sur les matériaux s’améliore, l’approche à plusieurs volets pour remplacer le plastique dans notre vie quotidienne et filtrer les résidus microplastiques de l’environnement s’améliorera également.
« Mais il y a une grande différence entre une invention et une innovation », a déclaré Demokritou. « L’invention est quelque chose à laquelle personne n’a encore pensé. Droit? Mais l’innovation est quelque chose qui va changer la vie des gens parce qu’elle se commercialise et est évolutive.
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