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Ciência e Tecnologia

Enxames de microrobôs limpam microplásticos e micróbios simultaneamente dos oceanos

Quando embalagens de alimentos antigas, brinquedos infantis descartados e outros resíduos plásticos mal gerenciados se decompõem em microplásticos, eles se tornam ainda mais difíceis de limpar dos oceanos e cursos d’água. Esses pequenos pedaços de plástico também atraem bactérias, incluindo aquelas que causam doenças. Pesquisadores descrevem enxames de microrrobôs que capturaram pedaços de plástico e bactérias da água. Posteriormente, os robôs foram descontaminados e reutilizados.

O tamanho dos microplásticos, que medem 5 milímetros ou menos, acrescenta outra dimensão ao problema da poluição plástica porque os animais podem ingeri-los, potencialmente sendo prejudicados ou passando as partículas para a cadeia alimentar que termina com os humanos. Até agora, os efeitos na saúde das pessoas não são completamente compreendidos. No entanto, os microplásticos não são a única preocupação. Esses pedaços atraem bactérias, incluindo patógenos, que também podem ser ingeridos. Para remover micróbios e plástico da água simultaneamente, Martin Pumera e seus colegas recorreram a sistemas robóticos em microescala, compostos por muitos componentes pequenos que trabalham em colaboração, imitando enxames naturais, como cardumes de peixes.

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Para construir os robôs, a equipe ligou filamentos de um polímero carregado positivamente a micropartículas magnéticas, que só se movem quando expostas a um campo magnético. Os filamentos de polímero, que irradiam da superfície das esferas, atraem tanto plásticos quanto micróbios. E os produtos acabados – os robôs individuais – mediam 2,8 micrômetros de diâmetro. Quando expostos a um campo magnético rotativo, os robôs se aglomeraram. Ajustando o número de robôs que se auto-organizavam em aglomerados planos, os pesquisadores descobriram que podiam alterar o movimento e a velocidade do enxame.

Em experimentos de laboratório, a equipe replicou microplásticos e bactérias no ambiente adicionando contas de poliestireno fluorescentes (com 1 micrômetro de largura) e bactérias Pseudomonas aeruginosa, que podem causar pneumonia e outras infecções, a um tanque de água. Em seguida, os pesquisadores adicionaram microrrobôs ao tanque e os expuseram a um campo magnético rotativo por 30 minutos, ligando e desligando a cada 10 segundos. Uma concentração de robôs de 7,5 miligramas por mililitro, a mais densa das quatro concentrações testadas, capturou aproximadamente 80% das bactérias.

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Enquanto isso, nesta mesma concentração, o número de contas de plástico livres também diminuiu gradualmente, pois eram atraídas pelos microrrobôs. Depois, os pesquisadores coletaram os robôs com um ímã permanente e usaram ultrassom para desprender as bactérias que estavam aderidas a eles. Em seguida, eles expuseram os micróbios removidos à radiação ultravioleta, completando a desinfecção. Quando reutilizados, os robôs descontaminados ainda capturaram plástico e micróbios, embora em quantidades menores de ambos. Este sistema microrrobótico oferece uma abordagem promissora para livrar a água de plástico e bactérias, observam os pesquisadores.”

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