微塑料——服装纤维、水瓶和其他合成物品的微小、难以降解的碎片——已经进入世界各地的空气、水和土壤中。
现在,发表在ACS 应用材料与界面上的新研究表明,至少在水中,有一种方法可以利用更小规模的技术——微型机器人来促进它们的降解。当与少量过氧化氢一起添加到水中时,细菌大小的设备会附着在微塑料颗粒上并开始分解它们。
金属微型机器人呈四角星形,并涂有磁性颗粒。暴露在可见光下会导致设备中的电子吸收能量并与周围的水和过氧化氢发生反应(一种称为光催化的过程),从而使机器人移动。“它们可以扫过比固定技术能够触及的更大的区域,”该研究的共同作者、布拉格化学技术大学的研究员马丁·普梅拉说。当微型机器人附着在塑料上时,光催化还会产生带电分子。这些分子会破坏塑料分子中的化学键,就像珠宝商剪断手镯链一样。
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研究人员在四种塑料上测试了微型机器人。一周后,所有四种塑料都开始降解,重量损失在 0.5% 到 3% 之间。在另一项测试中,微型机器人推动自己通过一个小通道,并通过磁铁收集,最多可携带 70% 的微塑料颗粒一同前进。
普梅拉设想将未来迭代的机器人释放到海洋中以附着在微塑料上,然后收集机器人以供重复使用。但加州大学河滨分校研究塑料污染的温·考格尔表示,任何微型机器人的潜在用途可能仅限于封闭系统,例如用于处理饮用水或废水的系统,他并未参与这项研究。
考格尔指出,目前的机器人也可能附着在塑料以外的其他物质上,如果大量留在水中,可能不安全。普梅拉的团队目前正在测试由不同材料制成的微型机器人,这些机器人可以解决这两个问题,并且可以在没有过氧化氢的情况下运行。
牛津大学化学家彼得·爱德华兹和塞尔吉奥·冈萨雷斯-科尔特斯在一封电子邮件中写道:“这项工作确实非常有趣,但还需要进一步研究,才能使这种方法成为一种真正可行且可能具有吸引力的技术,以应对大规模的微塑料。” 这两位未参与这项研究的研究人员提出了使用微波辐射分解塑料垃圾的方法。
考格尔说,目前,“从环境中去除微塑料的最佳方法是首先阻止它们进入那里。”