Microrrobôs e nanoplásticos: Ciência e sustentabilidade lado a lado
A poluição por nanoplásticos, resultado da fragmentação de resíduos plásticos no ambiente, representa uma crescente preocupação para a Ciência. A diferença de tamanho dos microplásticos (partículas com menos de 5 mm que tendem a sedimentar no fundo do mar) e dos nanoplásticos (partículas entre 1 e 1000 nm) é mostrada na Figura 1. Em virtude desta diferença de tamanho, os nanoplásticos podem permanecer suspensos na água devido ao seu baixo peso e, consequentemente, devido à sua baixa densidade, sendo transportados pelas correntes oceânicas e difundindo-se rapidamente.
Figura 1: Representação das dimensões de resíduos plásticos, microplásticos e nanoplásticos.
Fonte: Adaptada de “Trapping and detecting nanoplastics by MXene-derived oxide microrobots”.
A detecção e a remoção de nanoplásticos do meio-ambiente são desafios críticos. Métodos convencionais de filtração não são adequados devido ao tamanho dessas partículas. Microrrobôs movidos a luz têm demonstrado grande potencial para remediação ambiental, pois superam as limitações da difusão passiva. No entanto, muitos microrrobôs movem-se apenas em duas dimensões (2D) no fundo dos recipientes. Como os nanoplásticos estão suspensos, é necessário o movimento 3D para capturá-los adequadamente.
Os microrrobôs representados na Figura 2 foram produzidos a partir de um material chamado MXeneque que, ao ser aquecido em altas temperaturas, se transforma em dióxido de titânio (TiO2). Essa molécula é essencial porque, ao receber luz UV (ultravioleta), gera energia química para a movimentação em 3D. Vale mencionar que o material é composto por várias camadas parecidas com folhas que, ao serem aquecidas por pouco tempo, mantém essas camadas para que o nanoplástico ao ser capturado, fique preso. Em seguida, os cientistas responsáveis pelo estudo adicionaram ao nanorrobô uma fina camada de platina em um dos lados gerando uma assimetria crucial para que os microrrobôs pudessem se mover sozinhos. Por fim, foram usadas nanopartículas magnéticas de óxido de ferro na superfície do material para facilitar a retirada dos microrrobôs da água.
Figura 2: Nanoplásticos presos ao microrrobôs.
Figura 2: Nanoplásticos presos ao microrrobôs.
Fonte: Adaptada de “Trapping and detecting nanoplastics by MXene-derived oxide microrobots”.
Para testar a capacidade de captura de nanoplásticos feita pelos microrrobôs, os cientistas usaram nanopartículas de poliestireno carboxilado (50 nm). A captura dos nanomateriais funcionou como imãs já que os nanoplásticos têm carga negativa enquanto os microrrobôs têm carga positiva; essa diferença de cargas foi obtida por meio da alteração do pH da água para 3. Os resultados obtidos foram extremamente eficientes: os microrrobôs capturaram 97% dos nanoplásticos em apenas 5 minutos. Isso mostra que os tratamentos com micropartículas (como os nanorrobôs em movimento) são extremamente eficientes quando comparados com os métodos tradicionais, que usam micropartículas estáticas.
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