Micróbios controlados a partir de grafeno ajudarão a limpar a água de metais pesados ​​e compostos tóxicos

As tecnologias utilizadas pelos seres humanos em vários processos de produção estão longe de serem perfeitas e, na grande maioria dos casos, nos estágios final e intermediário, causam poluição ambiental. Entre os danos ao meio ambiente e aos seres humanos estão as tecnologias para a produção de baterias solares e recarregáveis, inúmeros dispositivos eletrônicos, mineração etc. Os subprodutos do processo de produção nesses casos são frequentemente metais pesados ​​- arsênico, mercúrio, chumbo, cromo, cádmio, etc. depositados quando ingeridos na composição de vários compostos.

Em conexão com o problema acima, o tratamento de águas residuais de metais pesados ​​está ganhando importância especial hoje. Infelizmente, a questão levantada nem sempre ocupa seu lugar na infra-estrutura dos processos produtivos das empresas, que está associada, em primeiro lugar, ao custo das próprias instalações de tratamento e à própria tecnologia de limpeza.

Um método de limpeza que poderia se tornar uma alternativa acessível à construção de instalações de tratamento caras e nem sempre suficientemente eficazes foi proposto por um grupo conjunto de cientistas do Instituto de Sistemas Inteligentes, que recebeu o nome de Instituto Max-Planck para Sistemas Inteligentes em Stuttgart (Alemanha) e Instituto de Bioengenharia da Catalunha em Barcelona (Espanha). No decorrer das experiências, foram utilizados micróbios de grafeno, que conseguiram remover mais de 95% de chumbo da água em uma hora de operação.

Como isso funciona

O próprio microbot possui uma estrutura complexa de múltiplas camadas. A camada externa consiste em grafeno - um poderoso adsorvente que captura os íons dos metais pesados ​​do ambiente com o qual está em contato. A camada do meio é feita de níquel - um ferro-magneto capaz de exibir propriedades magnéticas. Isso torna o enxame de micróbios controlável sob a influência de um campo magnético externo. O interior do microbot é revestido com platina. Quando o peróxido de hidrogênio é adicionado à água, a platina atua como um catalisador para a reação química da decomposição do peróxido de hidrogênio em água e oxigênio, cujos subprodutos são bolhas ativamente liberadas, escapando da parte traseira oca do bot e criando um vetor de força direcional.Os microbots "trazidos" dessa maneira sob o controle do campo magnético externo aplicado, tendo lidado com a tarefa, são coletados no local certo e enviados para limpeza química, após o que estão novamente prontos para o trabalho.

O método proposto de purificação de água usando robôs de grafeno, cada qual menor que a espessura de um cabelo humano, apresenta sérias vantagens sobre as tecnologias de limpeza existentes. Esses robôs não são apenas capazes de ir em missão em grupos, mas também podem ser usados ​​repetidamente, graças a um processo simples e barato de limpeza química. Essa vantagem reduz bastante o custo do uso da tecnologia. "Nossos robôs são o primeiro passo para criar um sistema de limpeza" inteligente "que pode remover contaminantes do ambiente sem criar, ao contrário de outros sistemas, subprodutos da poluição", explica Samuel Sanchez, porta-voz da equipe de pesquisa.

Nesta fase, os recursos da tecnologia demonstrada permitem remover o chumbo da água, mas usando o mesmo princípio, os cientistas pretendem expandir os recursos dos micróbios para ligar íons de outros metais pesados ​​e compostos químicos tóxicos que representam um perigo para o meio ambiente e a saúde humana. Além das funções de limpeza, de acordo com os pesquisadores - os autores do desenvolvimento de micro e não robôs de design semelhante podem ser usados ​​na medicina para a entrega e a sonda de medicamentos.

Tendo recebido resultados encorajadores em laboratório, os cientistas já começaram a melhorar a tecnologia que permitirá a produção de “micróbios ordenados” em escala industrial.

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Source: https://habr.com/ru/post/pt393433/