Микророботи ще пречистват водата от тежки метали

Учени са разработили микроробот във формата на тръбичка, който предлага по-евтин и по-ефективен начин за отстраняване на тежки метали в сравнение с досегашните методи на пречистване. Самозадвижващите се микророботи действат с помощта на външния си слой от графен, който се свързва с оловните йони. Учените са установили, че за един час тези роботи могат да отстранят 95 процента от оловото от замърсената вода. След като са използвани, могат да се почистят и да се използват отново няколко пъти.

Замърсяването с тежки метали като олово, кадмий, живак и арсен е огромен проблем в промишлените процеси и отделяната при тях вода. Освен производството на батерии и електроника, минното дело и галваничното покритие са едни от най-големите виновници за опасно високите нива на тези отровни странични продукти. За да докажат идеята си, изследователите първоначално са се фокусирали върху пречистването на олово, тъй като именно оловото е основният замърсител в отпадъчните води при производството на батерии и др.

Но микророботите могат да отстраняват и други метали. „Всеки токсичен метал има различен химичен афинитет с този наноматериал“, обяснява ръководещият изследването Самуел Санчес. „Тези микророботи отстраняват всички замърсители, които може да абсорбира графенът“.

Японски учени откриха бактерия, която се храни с пластмаса

Освен външния слой графенов оксид, роботите имат общо три функционални слоя. Средният слой се състои от никел, който дава на микророботите феромагнитни свойства. Това позволява те да бъдат контролирани от външно магнитно поле. Вътрешният слой е от платина. Когато към замърсената вода се добави водороден пероксид, платината го разлага на вода и малки мехурчета кислород. Именно тези мехурчета излизат от задната част на микроробота и го задвижват напред. 

Водата постоянно се анализира с помощта на външна апаратура. След като нивото на замърсяване спре да пада, учените знаят, че микророботите са „пълни“. Тогава ги събират от водата с помощта на магнитно поле. За да се премахне оловото (което може да се използва повторно), роботите се потапят в киселинен разтвор. „В тази задача ефективност доказаха различни методи, без да се използват органични съединения, като например намаляване на температурата“, каза Санчес. „Най-добрият вариант се оказа киселинния разтвор, който по-късно може да се неутрализира“.

Според Санчес повърхността на графена не е засегната от процеса на пречистване и на отстраняване на оловото, така че роботите могат да се използват многократно, може би в продължение на няколко месеца.

За проучването учените са използвали приблизително 400 хиляди микроробота  на милилитър за нива олово от 1000 части на милиард в 3 мл. вода. Така са отстранили над 95 на сто от оловото. „Замърсяването определя количеството на микророботите“, казва Санчес. „Ако водата е по-малко замърсена, можем да използваме по-малко количество от тях“.

В бъдеще роботите  могат да бъдат контролирани чрез смарт устройство, което автоматично ще ги управлява във водата чрез магнитно поле. Засега употребата им „в природата“ е свързана с прекалено много трудности. Те работят най-добре в ограничено място като цисерни за отпадни води например.

Изследването бе публикувано в последния брой на журнала на Американското дружество по химия „Нано летърс“.

Червеи, хранещи се със стиропор, могат да спасят планетата от екологична криза 5 страни изхвърлят 60% от всичкия боклук в световния океан