Les scientifiques ont conçu un minuscule robot-poisson 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 utilisés chaque jour, comme les bouteilles d’eau, les pneus de voiture et les t-shirts synthétiques. Ils sont l’un des plus grands problèmes environnementaux du 21e siècle, car une fois qu’ils sont dispersés dans l’environnement par la décomposition de plastiques plus gros, ils sont très difficiles à éliminer, se frayant un chemin dans l’eau potable, les produits et les aliments, nuisant à l’environnement et aux animaux. et la santé humaine.
“Il est très important de développer un robot pour collecter et échantillonner avec précision les polluants microplastiques nuisibles 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. La nouvelle invention de son équipe est décrite dans un article de recherche publié dans la revue Nano Letters. “A notre connaissance, il s’agit du premier exemple de tels robots mous.”
Des chercheurs de l’Université du Sichuan ont révélé une solution innovante pour traquer ces polluants lorsqu’il s’agit de contamination de l’eau : concevoir un minuscule robot-poisson autopropulsé qui peut nager, s’accrocher à des microplastiques flottants et se réparer s’il se coupe 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, nage et bat à près de 30 mm par seconde, similaire à la vitesse à laquelle le plancton dérive dans l’eau en mouvement.
Les explorateurs ont créé le robot à partir de matériaux inspirés d’éléments qui prospèrent dans la mer : la nacre, également connue sous le nom de nacre, qui est le revêtement intérieur des coquillages. L’équipe a créé un matériau similaire à la nacre en superposant diverses feuilles microscopiques de molécules selon le gradient chimique spécifique de la nacre.
Cela en a fait un robot-poisson extensible, flexible à tordre et même capable de tirer jusqu’à 5 kg de poids, 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. Cela les fait s’accrocher à sa surface, de sorte que les poissons peuvent collecter et 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”, a déclaré 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 robot 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 arriver souvent s’il part à la recherche de polluants 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 cela 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 offrir 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, améliorant l’efficacité des interventions tout en réduisant les coûts d’exploitation.”
En effet, les nanotechnologies seront l’un des acteurs les plus importants dans la lutte contre les microplastiques, selon Philip Demokritou, le directeur du Nanoscience and Advanced Materials Research Center de l’université Rutgers, qui n’a pas participé à cette étude.
Le laboratoire de Demokritou se concentre également sur l’utilisation de la nanotechnologie pour se débarrasser des 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 peut servir d’alternative écologique aux emballages alimentaires en plastique. Leur étude de cas a montré que ce spray de fibres à base d’amidon peut repousser 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 des 40 à 50 dernières années pour l’industrie chimique est : fabriquons des produits chimiques, fabriquons des matériaux, distribuons-les et nettoyons le désordre 20 ou 30 ans plus tard”, a déclaré Demokritou. « Ce n’est pas un modèle durable. Peut-on alors synthétiser des matériaux de conception plus sûrs ? Pouvons-nous tirer des matériaux des déchets alimentaires dans le cadre de l’économie circulaire et les transformer en matériaux utiles que nous pouvons utiliser pour résoudre ce problème ? »
C’est un fruit à portée de main pour le domaine de la nanotechnologie, a déclaré Demokritou, et à mesure que la recherche sur les matériaux s’améliore, l’approche à plusieurs volets consistant à remplacer le plastique dans notre vie quotidienne et à filtrer ses résidus microplastiques de l’environnement s’améliorera également.
“Mais il y a une grande distinction 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, car elle se rend jusqu’à la commercialisation, et elle peut être mise à l’échelle.
