Utiliser des microbots pour garder l'océan propre

Des chercheurs ont découvert un moyen efficace de garder les cours d'eau du monde plus propres. étude Une étude publiée cette semaine dans ACS Nano explique comment les microrobots pourraient réduire la pollution plastique dans les milieux aquatiques. Ces dispositifs à énergie magnétique offrent une solution durable et réutilisable. Voici tout ce que vous devez savoir sur la manière dont les chercheurs souhaitent utiliser de minuscules robots pour lutter contre la pollution.

Les microplastiques causent des problèmes

Les microplastiques constituent un problème majeur pour le monde. Ces minuscules particules se forment au fil du temps à mesure que les produits en plastique se décomposent. Les microplastiques mesurent -5 micromètres, ce qui les rend très difficiles à collecter dans les milieux aquatiques. Malheureusement, ces minuscules particules de plastique présentent des risques écologiques et sanitaires lorsqu’elles ne sont pas touchées.

Chaînes alimentaires

L’un des problèmes majeurs des microplastiques est qu’ils sont consommés par les poissons et autres organismes marins. Ces particules sont ingérées, ce qui introduit des microplastiques dans la chaîne alimentaire. Malheureusement, le cycle ne se termine pas ; Même une fois que les microplastiques parviennent à la consommation humaine, ils retournent dans l’environnement.

Des échantillons de selles ont confirmé que les microplastiques ont tellement pollué l'environnement qu'ils font désormais partie de votre corps. étude a découvert qu'une personne moyenne mange 50 XNUMX particules de plastique par an. Aujourd’hui, ces particules nocives se retrouvent dans presque tous les aspects de la vie, il est donc primordial de mettre en place des systèmes de réduction.

Bactéries

Les microplastiques nuisent au développement du cerveau et provoquent d’autres maladies. Ces minuscules particules de plastique attirent la croissance problématique des algues et des bactéries. Ces espèces créent des agents pathogènes et provoquent des maladies si elles sont consommées ou inhalées pendant des périodes prolongées. Plus précisément, des études ont établi un lien entre les maladies respiratoires et cardiovasculaires et les microplastiques présents dans l’air, le sol et l’eau. Il existe donc une forte demande pour réduire leur impact environnemental et sanitaire.

Microbots

Les microbots sont de minuscules machines qui contiennent souvent un composant mobile qui peut être activé à l'aide de forces électriques, chimiques ou magnétiques. Il existe de nombreuses applications pour ces minuscules robots, depuis les soins de santé jusqu'à la sûreté et la sécurité. Dans ce cas, les chercheurs ont cherché à créer un essaim contrôlé et alimenté magnétiquement qui pourrait être contrôlé en fonction du courant.

Source – ACS NANO

Leur création est un microrobot de 2.8 micromètres, contrôlé magnétiquement. Des brins polymères séquestrants, contenant des particules magnétiques chargées positivement, s'étendent de son corps. Cette structure permet de rassembler et de contrôler les bras et les robots grâce à des aimants. Plus précisément, les chercheurs ont utilisé des Dynabeads modifiées par des amines et fonctionnalisées avec un ligand carboxyle, le poly(N-[3-(diméthylamino)propyl]méthacrylamide).

Les essaims améliorent les performances

La petite taille de ces robots les rend incapables d'accomplir seuls la plupart des tâches. Cependant, ces systèmes exploitent les essaims pour accomplir efficacement des tâches complexes. À l'instar de la nature, les essaims sont source d'efficacité et garantissent qu'un point de défaillance unique n'empêche pas l'exécution des tâches nécessaires. Ainsi, les microbots sont un autre exemple de l'imitation de la nature par l'homme.

Dans ce cas, les brins magnétiques peuvent s’organiser lorsqu’un champ magnétique est appliqué. Une fois combiné, le champ magnétique peut être utilisé pour coordonner les mouvements de l’essaim en une seule unité cohérente. Ce mouvement peut permettre de collecter les microplastiques et les bactéries sans laisser de déchets supplémentaires.

Expériences et tests

Les chercheurs ont commencé à tester leurs essaims de microrobots polymères à commande magnétique lors de tâches de nettoyage de l’eau afin d’évaluer leur efficacité et leur fiabilité. Ils ont découvert que lorsqu’elles s’auto-organisaient en plans rotatifs, ces minuscules machines éliminaient une quantité importante de polluants de l’eau avec une consommation d’énergie minimale.

Leurs tests ont commencé par créer un environnement artificiellement pollué. Les chercheurs ont accompli cette tâche en introduisant de minuscules billes de polystyrène fluorescentes d’un micromètre de large dans l’eau testée. Ensuite, les chercheurs ont introduit des bactéries dans l’équation. Ils ont utilisé la bactérie courante responsable de la pneumonie appelée Pseudomonas aeruginosa, garantissant ainsi l'utilisation d'un exemple concret.

Ajout des microbots

Les microbots ont été ajoutés à l’environnement de test et un champ magnétique a été appliqué au groupe. Notamment, le champ magnétique a continué à tourner pendant 30 minutes. De plus, il s'éteignait toutes les 10 secondes. Le champ a permis aux microbots de se concentrer à une concentration de 7.5 milligrammes par millimètre, ce qui s'est avéré idéal pour les tâches de nettoyage.

Contrôler l’essaim de microbots

Les chercheurs ont découvert qu’ils avaient obtenu un contrôle significatif sur les appareils grâce aux augmentations magnétiques. Ils ont ajusté la direction, la vitesse, la taille et l’épaisseur de l’essaim. De plus, ils étaient capables de coordonner des formations qui renforçaient des tâches spécifiques telles que la propulsion ou le tri.

Résultats du nettoyage

L’essaim dense a capturé 80 % des bactéries et des polluants microplastiques lors de son premier passage. Notamment, les polluants collectés sont restés attachés aux microbots après leur extraction de l’eau. Des ondes ultrasoniques ont ensuite été appliquées aux microbots dans une solution qui leur a permis de libérer en toute sécurité les microplastiques et les bactéries dans une unité confinée.

Le processus de décontamination comprenait un bain à ultrasons pour tuer les bactéries avant de subir des traitements ultraviolets. Ensemble, ces étapes ont éliminé 99 % des bactéries des robots, les rendant ainsi à nouveau sûrs pour leur réutilisation. Surtout, ce régime de nettoyage signifie que les robots sont réutilisables avec seulement une légère dégradation des résultats.

et de recherche

L'équipe de recherche à l'origine de ce projet était dirigée par Martin Pumera. Dans le cadre de leur stratégie, l'équipe a dû créer de nouvelles méthodes de fabrication, d'analyse du mouvement et d'application. Leurs recherches ont prouvé leur thèse et ouvert la porte à des processus et fonctionnalités plus complexes à l’avenir.

Cas d'utilisation potentiels

Il existe une forte demande pour des systèmes de filtration d’eau réutilisables qui fournissent des résultats cohérents. Accéder, filtrer et fournir de l’eau propre est devenu un aspect vital de la vie. Voici quelques scénarios d’utilisation potentiels des systèmes de filtration par microrobot à l’avenir.

Traitement de l’eau

Les petites machines sont idéales pour nettoyer les systèmes d’eau. Ils peuvent être introduits avec un minimum d’effort et collectés facilement. Notamment, les systèmes actuels de purification de l’eau n’ont pas les performances nécessaires et reposent sur des systèmes mécaniques ou chimiques non durables. Il est important de noter que les microbots ne laissent pas de résidus, ce qui en fait une meilleure option.

Nettoyage de l'océan

Une île de déchets flottants de plusieurs kilomètres de large existe au milieu de l’océan et continue de s’étendre. Cette horrible situation écologique n’est qu’une parmi tant d’autres causées par les déchets plastiques. Les microplastiques provenant de ces endroits continuent de nuire à l’environnement, ce qui entraîne des risques pour la santé.

Source – AP : J. Laveuses

Des solutions de nettoyage microrobotiques pourraient être introduites dans ces zones dangereuses et commencer le processus de nettoyage sans intervention humaine. De plus, ces systèmes peuvent évoluer pour répondre aux besoins futurs et se combiner avec d’autres technologies telles que les microbes mangeurs de plastique qui éliminent les déchets une fois qu’ils ont été collectés.

Santé

Les microbots pourraient contribuer à créer des médicaments à faible coût et d’autres systèmes permettant de sauver des vies. À court terme, ces appareils pourraient contribuer à fournir des solutions d’eau propre en cas de besoin. Ces robots pourraient bientôt devenir monnaie courante dans les hôpitaux, où ils pourraient être utilisés comme système de filtration supplémentaire pour garantir des résultats de meilleure qualité.

Il pourrait également y avoir un afflux de startups qui exploitent cette technologie pour stimuler les marchés de la purification de l’eau domestique. La qualité de l'eau est une préoccupation mondiale et cette technologie offre l'une des solutions les plus propres disponibles.

Construction et fabrication

Des robots à commande magnétique pourraient être utilisés à l’avenir pour créer des bâtiments et des produits plus solides. Par exemple, ces dispositifs peuvent aider un panneau de véhicule à revenir à un état prédéfini lorsqu'une force magnétique est appliquée. En tant que tels, ils pourraient un jour être utilisés pour maintenir ensemble des zones de haute tension sur des avions à réaction, des fusées, des bateaux, des voitures et même des gratte-ciel.

Avantages de l'utilisation des microbots

Les microbots apportent de nombreux avantages à l’équation. D’une part, ils peuvent être facilement fabriqués, déployés, gérés et collectés. Ces appareils peuvent également intégrer des capteurs, qui contribuent à fournir des données précieuses pouvant être utilisées pour améliorer considérablement les efforts de lutte contre la pollution.

Microbots réutilisables

L’une des plus grandes avancées de cette recherche est la possibilité de réutiliser les robots. Il y a une légère perte de performances à chaque cycle. Il s’agit cependant d’une légère perte de performances que le comportement en essaim contribue à compenser. De plus, les faibles coûts d’exploitation signifient que n’importe qui pourrait un jour créer des essaims massifs qui amélioreraient l’efficacité dans tous les secteurs.

Libération de contrôle

Un autre avantage majeur de ce développement est la possibilité de contrôler la libération des toxines. Il est notoirement difficile de trouver des moyens de nettoyer les milieux aquatiques et de filtrer les matières dangereuses sans laisser de résidus chimiques. Cette méthode élimine les produits chimiques, la rendant ainsi beaucoup plus sûre et durable.

Énergie magnétique

L’utilisation de l’énergie magnétique pour organiser et faire fonctionner ces minuscules robots ajoute une autre couche d’avantages à l’équation. Les interactions magnétiques ne nécessitent pas que les robots soient équipés de piles. C’est pourquoi les ingénieurs ont réduit la taille, le poids et d’autres facteurs.

Entreprises qui pourraient bénéficier de ces développements

De nombreuses industries pourraient bénéficier de microbots de nettoyage de l’eau. L’environnement a besoin de solutions d’élimination des microplastiques. De plus, les services de santé et de purification pourraient tirer parti de cette technologie pour améliorer leurs offres. Voici quelques entreprises susceptibles de bénéficier de ces avancées à l’avenir.

Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

Ginkgo Bioworks Holdings, Inc. (DNA -6.35%)

Ginkgo Bioworks Inc. est une société de biotechnologie spécialisée dans les solutions biologiques. L'entreprise propose des services de biotechnologie industrielle utiles qui réduisent les coûts et améliorent l'efficacité. Notamment, la société a été créée par 5 diplômés du MIT et compte actuellement Jason Kelly comme PDG. Aujourd'hui, Ginkgo Bioworks Holdings est un nom important sur le marché.

Ginkgo Bioworks a connu une croissance considérable. En 2022, l'entreprise a acquis le site de recherche et développement de produits biologiques de Bayer et a entamé un partenariat stratégique. L'action de l'entreprise a légèrement baissé au cours de l'année écoulée, suivant le marché. Cependant, le positionnement de Ginkgo Bioworks Holdings sur le marché et ses solutions propriétaires avancées en font un atout majeur pour tout portefeuille.

Imina Technologies SA

Imina Technologies est spécialisée dans les plateformes robotiques. Cette entreprise de recherche et de fabrication propose de nombreux produits permettant des interactions à l'échelle micro et nanométrique. Son produit phare, le miBot, est le robot à 4 degrés de liberté le plus compact au monde actuellement disponible sur le marché.

La conception non attachée du robot le rend idéal pour numériser librement des surfaces microscopiques. Le robot peut naturellement s’adapter à un environnement changeant. De plus, il utilise des lentilles magnétiques pour produire des images haute résolution pouvant être utilisées dans plusieurs applications. Ce robot pourrait un jour être utilisé pour surveiller les progrès des microrobots et bien plus encore.

L'avenir des microbots

L’avenir de la microrobotique s’annonce prometteur, l’IA et d’autres technologies jouant un rôle croissant et stimulant l’innovation. À l’avenir, la nano et la microrobotique feront partie du quotidien. Ces petits travailleurs pourraient accomplir des tâches telles que des analyses de sécurité, des réparations, de la maintenance, etc.

La nanotechnologie est en plein essor et l’introduction d’appareils auto-alimentés a ouvert la porte à de nouveaux cas d’utilisation. Il existe aujourd’hui des mini-robots qui s’alimentent grâce à l’électricité statique ou à d’autres options facilement disponibles. Ces développements permettent d’utiliser des microbots pour aider à combattre les bactéries dans des emplacements nouveaux et avantageux. En tant que tel, le domaine de la microrobotique est à surveiller.

Les microbots peuvent sauver des vies

Ce développement pourrait potentiellement sauver des millions de vies dans et hors de l’océan dans les années à venir. La solution à la pollution n’est pas une réponse simple. Le monde doit plutôt examiner toutes les options disponibles et combiner celles qui ont du sens. Les systèmes de purification d’eau microrobotiques offrent des avantages uniques qui valent la peine d’être explorés.

Combiner ces efforts avec une énergie durable et une réduction de la pollution est la clé du succès. Ensemble, cette approche multidimensionnelle pourrait être nécessaire pour revenir en arrière en matière de pollution. Pour l’instant, les chercheurs travaillent 24 heures sur 24 pour trouver des solutions.

Un océan plus propre est meilleur pour tout le monde

Utiliser des microbots pour lutter contre la pollution à l’échelle nanométrique est logique pour plusieurs raisons. D’une part, ils sont correctement dimensionnés pour faire le travail. Ces unités microscopiques peuvent faire beaucoup lorsqu’elles travaillent en essaims, et lorsqu’elles sont associées à d’autres technologies, comme l’IA, la blockchain et l’IoT, les résultats deviennent facilement traçables dans le monde entier. Pour ces raisons et bien d’autres, ce projet a beaucoup de potentiel.

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