Científicos de la Universidad de Sichuan en China han creado robots nadadores parecidos a peces con una particularidad: estos robots activados por luz tienen el potencial de deshacernos de la creciente contaminación por microplásticos en nuestras vías fluviales. El plástico está en todas partes. Los desechos plásticos se han convertido en una seria amenaza para nuestro medio ambiente y especialmente para los mares y océanos, donde se acumulan, liberan químicos tóxicos y matan a millones de animales cada año. Para empeorar las cosas, hemos aprendido en los últimos años sobre las amenazas de los microplásticos, piezas de plástico de menos de 5 cm.
El problema es tan grave que nuestros océanos hoy en día pueden tener más microplásticos que peces y, desafortunadamente, este material nocivo ahora está llegando a nuestros cuerpos. Los microplásticos también son extremadamente difíciles de limpiar porque son muy pequeños. Por lo tanto, los investigadores buscan cada vez más formas innovadoras de deshacerse de los microplásticos.
Un equipo de investigadores comenzó a preguntarse si era posible asignar robots para recolectar microplásticos de ambientes acuáticos. Ahora han desarrollado robots de peces de natación rápida, cada uno con un tamaño de aproximadamente 15 mm. Estos diminutos robots autopropulsados pueden absorber microplásticos de poliestireno de entornos acuáticos y transportarlos a diferentes lugares. Aquí hay una descripción general de esta atractiva tecnología.
La ciencia que gobierna a los pez-bots
Los científicos también han creado robots para resolver el problema de los desechos plásticos en el pasado, pero la mayoría de esos experimentos involucraron el uso de robots blandos. Sin embargo, por varias razones, los robots blandos solían dañarse y dejaban de funcionar después de un tiempo. Por lo tanto, no podrían usarse para realizar campañas largas de limpieza de microplásticos en cuerpos de agua.
Estos nuevos robots de peces, por otro lado, están hechos de nanoláminas que tienen propiedades físicas similares al nácar, un material fuerte, duradero y flexible obtenido de conchas de almejas duras, también llamado nácar. Los investigadores modelaron la estructura del nácar para crear pez-bots duraderos. Combinaron una variante del grafeno bidimensional y lo mezclaron con un tipo de moléculas de azúcar y prepararon nanoláminas para construir el robot.
Mientras explicaba la importancia del nácar, el autor principal del estudio y profesor del Instituto de Investigación de Polímeros de la Universidad de Sichuan, Xinxing Zhang, dijo a ZME Science:
“Aquí, inspirados en el nácar, hemos desarrollado un robot blando duradero con la integración de locomoción versátil y función de tratamiento de microplásticos mediante una estructura de gradiente biónico de autoensamblaje. El nácar también tiene fuertes propiedades mecánicas con un alto relleno inorgánico. Entonces, en lugar de hacer un nácar artificial, simplemente modelamos la estructura del nácar”.
Luego se agregó una mezcla de látex de poliuretano al material de la nanolámina y esta solución dio lugar a robots de peces que podían curarse a sí mismos y resistir los diferentes desafíos de los entornos acuáticos. A diferencia de otros robots blandos, los robots peces pueden continuar con sus operaciones de recolección de microplásticos incluso si se dañan, gracias a su capacidad de autocuración. Además, pueden nadar a una velocidad de 2,67 longitudes corporales por segundo (15 x 2,67 = 40,07 mm por segundo), lo que los convierte en el robot recolector de microplásticos más rápido hasta el momento, según los investigadores.
Zhang agregó:
“La velocidad de natación de nuestros robots es más alta que la de los nadadores suaves informados anteriormente, mientras que presenta un peso corporal comparable y la velocidad de los neuston y nekton vivos”. Agregó además: “La ruptura y reorganización de los enlaces de hidrógeno dinámicos permiten la capacidad de curación a escala molecular y mejoran la capacidad de estiramiento”.
Potencial y limitaciones de los diminutos peces-bots
Los pequeños robots se mueven usando luz infrarroja. Los rayos de luz facilitan la transferencia de calor entre las nanoláminas de grafeno y provocan cambios volumétricos que provocan movimiento. Es por eso que también se los conoce como robots de peces activados por luz. Su tamaño, velocidad y fuerza les permiten trabajar en ambientes acuáticos complejos y duros donde ninguna otra máquina hecha por el hombre podría emplearse.
Por lo tanto, estas diminutas máquinas podrían desempeñar un papel importante en la eliminación de microplásticos de nuestras masas de agua. Sin embargo, los investigadores destacan que los peces robots aún deben superar varias limitaciones antes de que puedan usarse en el mundo real. Actualmente, los robots blandos solo integran la función de recogida direccional de microplásticos en la superficie del agua y la regulación de su tamaño. Todas estas funciones deben optimizarse y mejorarse antes de su aplicación a gran escala.
El profesor Zhang y su equipo están trabajando actualmente en un nuevo material que podría detectar contaminantes microplásticos bajo el agua y compartir datos en vivo en línea.
El estudio se publica en la revista Nano Letters.
Fuente: ZME Science.
