Μικροπλαστικά: πώς μπορούν να βοηθήσουν η τεχνητή νοημοσύνη και η φωτοκατάλυση; Επισκόπηση του 2023

Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να υποστηρίξει την ανάλυση δεδομένων, την ανάπτυξη φαρμάκων και την αυτοματοποίηση εργασιών. Η ευελιξία της την καθιστά χρήσιμη και στην περιβαλλοντική έρευνα. Στην παρούσα επισκόπηση του 2023 εξετάζουμε μια μελέτη του Πανεπιστημίου του Waterloo για την αναγνώριση μικροπλαστικών, καθώς και άλλες ερευνητικές προσεγγίσεις.

Κατανόηση των Μικροπλαστικών

Πριν εξετάσουμε πώς μπορεί να βοηθήσει η τεχνητή νοημοσύνη, χρειάζεται να κατανοήσουμε τι είναι τα μικροπλαστικά και ποιοι είναι οι πιθανοί κίνδυνοι για το περιβάλλον και την υγεία.

Τι είναι τα Μικροπλαστικά;

Τα μικροπλαστικά είναι πλαστικά σωματίδια μικρότερα από 5 χιλιοστά. Προέρχονται από τη διάσπαση μεγαλύτερων πλαστικών αντικειμένων, μικροσφαιρίδια σε προϊόντα προσωπικής φροντίδας και συνθετικές ίνες που αποβάλλονται κατά το πλύσιμο ρούχων.

Η εκτεταμένη χρήση πλαστικών έχει οδηγήσει στην παρουσία τους στους ωκεανούς, στα γλυκά νερά και στον αέρα. Το μικρό τους μέγεθος διευκολύνει τη μεταφορά τους μεταξύ οικοσυστημάτων και δυσκολεύει την απομάκρυνσή τους.

Πιθανοί κίνδυνοι

Το μικρό μέγεθος και η ανθεκτικότητα των μικροπλαστικών προκαλούν ανησυχία. Τα ζώα μπορούν να τα καταπιούν, επιτρέποντας την είσοδό τους στην τροφική αλυσίδα. Ανάλογα με τη σύσταση, το μέγεθος και την έκθεση, μπορεί να προκληθεί φυσική ή χημική βλάβη. Σωματίδια μπορούν επίσης να συγκρατούν ρύπους από το περιβάλλον. Έρευνα έχει ήδη αναφέρει ανίχνευση μικροπλαστικών σε ανθρώπινους πλακούντες. Η ανίχνευση αυτή δεν αποδεικνύει από μόνη της βλάβη στο έμβρυο.

Η ευρεία διασπορά και η αργή αποδόμησή τους ευνοούν τη συσσώρευση στα οικοσυστήματα, δημιουργώντας μακροχρόνιες περιβαλλοντικές ανησυχίες.

Η έκταση των επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία παραμένει υπό διερεύνηση. Η παρουσία σωματιδίων δεν πρέπει να συγχέεται με απόδειξη συγκεκριμένης ασθένειας.

Μεταφορά μικροπλαστικών από ακραία καιρικά φαινόμενα

Νεότερες έρευνες δείχνουν ότι τυφώνες μπορούν να ενισχύσουν τη διασπορά μικροπλαστικών. Καναδοί ερευνητές κατέγραψαν στη Νέα Γη, κατά τη διέλευση του τυφώνα Larry το 2021, μέγιστη ατμοσφαιρική εναπόθεση 113.569 ± 29.215 σωματιδίων ανά τετραγωνικό μέτρο την ημέρα. Η μέτρηση αφορούσε συγκεκριμένο χερσαίο σημείο δειγματοληψίας, όχι ολόκληρο τον Βόρειο Ατλαντικό.

Η πιλοτική μελέτη και η μοντελοποίηση των αέριων μαζών υποστήριξαν ότι ο ωκεανός ήταν πιθανή σημαντική πηγή των σωματιδίων. Δείχνουν πώς ένας τυφώνας μπορεί να μεταφέρει ρύπους από τη θάλασσα στη στεριά, ακόμη και σε απομακρυσμένες περιοχές. Δεν αποτελούν μέτρηση της έκθεσης όλων των ανθρώπων ή απόδειξη συγκεκριμένης βλάβης στην υγεία.

Τι Γίνεται για τα Μικροπλαστικά;

Ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο εξετάζουν τρόπους καλύτερης μέτρησης, περιορισμού και διαχείρισης των μικροπλαστικών. Ακολουθούν δύο ερευνητικά παραδείγματα.

Τεχνητή Νοημοσύνη

Διεπιστημονική ομάδα του Πανεπιστημίου του Waterloo παρουσίασε σε μελέτη ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης για αποτελεσματικότερη αναγνώριση μικροπλαστικών.

Το PlasticNet συνδυάζει βαθιά μάθηση με φασματοσκοπικά δεδομένα micro-FTIR, ώστε να αναγνωρίζει τα χαρακτηριστικά «δακτυλικά αποτυπώματα» διαφορετικών πλαστικών. Τέτοια αναλυτικά εργαλεία μπορούν να υποστηρίξουν κλάδους όπως:

• η επεξεργασία λυμάτων
• η παραγωγή τροφίμων

Η ακριβέστερη αναγνώριση μπορεί να βοηθήσει αυτούς τους κλάδους να αξιολογούν τη ρύπανση και να επιλέγουν μέτρα περιορισμού της.

Το σύστημα δοκιμάστηκε σε μικροπλαστικά που είχαν απομονωθεί από τοπική μονάδα επεξεργασίας λυμάτων. Αναγνώριζε τα σωματίδια· δεν τα αφαιρούσε το ίδιο από το νερό. Η περαιτέρω εκπαίδευση και δοκιμή ήταν επόμενα βήματα της έρευνας.

Φωτοκατάλυση με τη βοήθεια φωτός

Πέρα από την τεχνητή νοημοσύνη, εξετάζονται φωτοκαταλυτικές διεργασίες για την αξιοποίηση πλαστικών αποβλήτων. Ομάδα με τον καθηγητή Shizhang Qiao του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας μελέτησε τη μετατροπή πολυαιθυλενίου σε χρήσιμες χημικές ουσίες με καταλύτη διοξειδίου του τιτανίου που περιείχε ατομικά διεσπαρμένο παλλάδιο.

Στα εργαστηριακά πειράματα, η προεπεξεργασία του πολυαιθυλενίου με νιτρικό οξύ ακολουθήθηκε από φωτοαντίδραση που παρήγαγε αιθυλένιο και προπιονικό οξύ. Η υψηλή εκλεκτικότητα ορισμένων προϊόντων δεν ισοδυναμεί με πλήρη μετατροπή όλου του πλαστικού.

Το πολυαιθυλένιο είναι διαδεδομένο, αλλά δεν αποτελούνται όλα τα μικροπλαστικά από αυτό. Η συγκεκριμένη εργαστηριακή διαδικασία δεν αποδείχθηκε ως μέθοδος καθαρισμού διάσπαρτων μικροπλαστικών από το περιβάλλον ή το ανθρώπινο σώμα.

Η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσε μελλοντικά να βοηθήσει στη βελτιστοποίηση και παρακολούθηση τέτοιων αντιδράσεων. Η σύνδεση αυτή είναι πιθανή ερευνητική κατεύθυνση, όχι ήδη αποδεδειγμένο αποτέλεσμα των δύο μελετών.

Τι Μπορείτε να Κάνετε;

Ο περιορισμός των πλαστικών αποβλήτων στην πηγή μπορεί να μειώσει την ποσότητα που καταλήγει στο περιβάλλον. Μερικές πρακτικές είναι οι εξής.

Περιορίστε τα πλαστικά μιας χρήσης: Οι μικρές ποσότητες από καλαμάκια, μαχαιροπίρουνα και σακούλες αθροίζονται σε μεγάλες κλίμακες. Επαναχρησιμοποιούμενες επιλογές μπορούν να μειώσουν τα απορρίμματα. Υπάρχουν ήδη κρατικές πρωτοβουλίες προς αυτή την κατεύθυνση.

Εξετάστε τις ίνες των ρούχων: Υλικά όπως το συνθετικό φλις συχνά παράγονται από τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) και μπορούν να αποβάλλουν πλαστικές ίνες. Οι φυσικές ίνες, όπως το μαλλί, αποφεύγουν αυτή τη συγκεκριμένη πηγή πλαστικών, αλλά η συνολική περιβαλλοντική επίπτωση εξαρτάται επίσης από την παραγωγή, τη χρήση και τη φροντίδα του ρούχου.

Αυτές είναι δύο πιθανές αλλαγές. Η επαναχρησιμοποίηση δοχείων και άλλων αντικειμένων μπορεί επίσης να περιορίσει τα απορρίμματα, ανάλογα με τη διάρκεια και τον τρόπο χρήσης τους.

Επιχειρήσεις του κλάδου

Οι παραπάνω μελέτες βρίσκονται στο πεδίο της έρευνας. Οι ακόλουθες εταιρείες δραστηριοποιούνται στην ανακύκλωση ή σε εναλλακτικά πλαστικά, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι εφαρμόζουν το PlasticNet ή τη συγκεκριμένη φωτοκαταλυτική μέθοδο.

*Τα παρακάτω ποσά αποτελούν μη επικαιροποιημένα στιγμιότυπα της αρχικής επισκόπησης του 2023, όχι τρέχουσες αποτιμήσεις. Τα αρνητικά P/E που αναφέρονταν δεν είναι ουσιαστικοί δείκτες αποτίμησης για ζημιογόνες εταιρείες. Ελέγξτε τα σημερινά στοιχεία και την κατάσταση κάθε εταιρείας.*

1. PureCycle Technologies, Inc.

PCT Διάγραμμα τιμής

Η PureCycle αναπτύσσει ανακύκλωση πολυπροπυλενίου με καθαρισμό μέσω διαλύτη, θερμοκρασίας και πίεσης, απομακρύνοντας χρώματα, οσμές και προσμείξεις χωρίς αποπολυμερισμό του υλικού. Στις 25 Απριλίου 2023 ανακοίνωσε τη μηχανολογική ολοκλήρωση της εγκατάστασης Ironton. Η ονομαστική δυναμικότητα, όταν λειτουργεί πλήρως, ήταν 107 εκατομμύρια λίβρες ρητίνης ετησίως· δεν επρόκειτο για ήδη επιτευγμένη ετήσια παραγωγή.

2. Loop Industries, Inc.

LOOP Διάγραμμα τιμής

Η Loop Industries (LOOP ) χρησιμοποιεί αποπολυμερισμό για να διασπά δύσκολα ανακυκλώσιμα απόβλητα PET και πολυεστερικών ινών στα μονομερή τους. Η L’Oréal είχε ανακοινώσει συνεργασία μαζί της για ανακυκλωμένο PET· αυτό διαφέρει από την ήδη παρουσιασμένη φιάλη της L’Oréal με τεχνολογία Carbios. Η συνεργασία της Loop με τη SK Geo Centric για εργοστάσιο στο Ulsan ανακοινώθηκε το 2023, αλλά τερματίστηκε στις 14 Ιανουαρίου 2025.

3. Danimer Scientific, Inc

Η Danimer Scientific ανέπτυσσε βιοπλαστικά, μεταξύ άλλων πολυεστέρες από φυτικά έλαια μέσω μικροοργανισμών. Η βιοαποδομησιμότητα και η κομποστοποίηση εξαρτώνται από το προϊόν και τις κατάλληλες συνθήκες. Εισήχθη στο χρηματιστήριο μέσω συγχώνευσης SPAC το 2020, αλλά αυτό δεν αποδεικνύει διαρκή ανάπτυξη. Στις 18 Μαρτίου 2025 η εταιρεία και θυγατρικές της υπέβαλαν αιτήσεις υπαγωγής στο Κεφάλαιο 11 της αμερικανικής πτωχευτικής νομοθεσίας.

Τελικές σκέψεις

Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να βελτιώσει την αναγνώριση μικροπλαστικών, ενώ η φωτοκατάλυση εξετάζεται για την αξιοποίηση ορισμένων πλαστικών αποβλήτων. Η αποτελεσματικότητα, η ασφάλεια και η οικονομική εφαρμογή κάθε προσέγγισης χρειάζονται περαιτέρω αξιολόγηση.

Η συνεχιζόμενη έρευνα μπορεί να συμβάλει σε ένα πιο βιώσιμο και περιβαλλοντικά υπεύθυνο μέλλον.