3D-geprinte Nanoplasticdetector Richt zich op Microplasticvervuiling

Een team van ingenieurs van McGill University heeft onlangs een 3D-geprinte nanoplasticdetector onthuld. Het nieuwe apparaat kan schadelijke verontreinigende stoffen efficiënter en over een breder spectrum detecteren. De onderzoekers hopen dat hun nieuwe systeem samenwerking en innovatie in de sector van microplasticvervuiling zal stimuleren. Hier leest u hoe deze ontwikkeling de wereld veiliger kan maken voor toekomstige generaties.

Waarom microplastics een groeiende milieukrisis vormen

Sinds de plasticproductie in het begin van de 19e eeuw op volle toeren liep, hebben microplastics zich langzaam in het milieu opgehoopt. Opmerkelijk is dat de term microplastics voor het eerst in 2004 opkwam nadat Richard Thompson en een team onderzoekers de term gebruikten tijdens hun onderzoek naar oceaanverontreinigende stoffen. Deze minuscule plasticdeeltjes, kleiner dan 5 mm, ontstaan wanneer grotere stukken plastic na verloop van tijd afbreken.

Rapporten tonen aan dat jaarlijks tot 40 miljoen pond microplastics het milieu binnenkomen. Helaas suggereren dezelfde rapporten dat dit tempo zal leiden tot een verdubbeling tegen 2040. Volgens onderzoekers kunnen microplastics nu in bijna elke omgeving worden aangetroffen, zelfs in uw lichaam.

Microplastics zijn bijzonder gevaarlijk omdat ze de voedselketen binnendringen, wat leidt tot riskante scenario’s. In 2022 voerden onderzoekers in Nederland een reeks experimenten uit om te zien hoe ernstig de vervuiling op individueel niveau was. De tests toonden aan dat 80 % van de proefpersonen microplasticverontreinigingen in hun lichaam hadden.

Een andere studie¹, die de gemiddelde microplasticinname van een persoon probeerde te bepalen, vond dat de gemiddelde volwassene jaarlijks meer dan 121.000 microplasticdeeltjes binnenkrijgt via lucht, voedsel en dranken. Naast innamezorgen zijn er ook problemen met de lucht- en waterkwaliteit. Het probleem is zo ernstig geworden dat de Verenigde Naties het verminderen van microplastics tot een wereldwijde doelstelling heeft gemaakt.

Huidige methoden voor het detecteren van microplastics

De huidige methode om microplastics in het milieu te detecteren vereist verschillende stappen. Massaspectrometrie levert de meest gedetailleerde en nauwkeurige detectie van microplastics op nanoschaal. Deze monsters moeten echter eerst worden verzameld en correct voorbereid voordat ze getest kunnen worden.

Uitdagingen met traditionele detectietechnieken voor microplastics

De huidige methode voor microplasticdetectie brengt onderzoekers in een lastig parket, omdat ze veel tijd moeten besteden aan het voorbereiden van monsters voor massaspectrometrie (MS)-scans. De complexe monsterpreparatie, gecombineerd met een volledig gebrek aan gevestigde protocollen voor nanoplasticdetectie, heeft geleid tot onderzoeksgaten en een onvermogen om nano- en microplastics nauwkeurig en efficiënt te detecteren in een breed scala aan milieumatrijzen.

Doorbraakstudie van McGill University

Onderzoekers van McGill University geloven dat ze dit probleem hebben opgelost. Ze hebben onlangs de studie² A HoLDI mass spectrometry platform for airborne nanoplastic detection gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature’s Communications Chemistry. Dit artikel introduceert een nieuwe methode voor het verzamelen en analyseren van lucht- en watergedragen nano- en microplastics.

Bron – Nature

Wat is de 3D-geprinte HoLDI Nanoplasticdetector?

De ingenieurs begonnen hun inspanningen door voort te bouwen op de matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) MS voor onderzoek naar luchtgedragen nano/microplastics dat al bestond. Ze merkten op dat, als ze een 3D-geprinte hollow-laser desorption/ionization (HoLDI) platform konden integreren, dit efficiëntere, betrouwbaardere en duurzamere MS-signalen zou kunnen opleveren.

Hoe Hollow-Laser Desorptie/Ionisatie werkt

Er zijn verschillende redenen waarom de ingenieurs bepaalden dat HoLDI-MS de beste optie was. Ten eerste elimineerde het de noodzaak voor ingewikkelde monsterpretreatments. Deze stappen vormen een grote uitdaging voor ingenieurs en hebben geleid tot een gebrek aan wereldwijde standaardisatie, waardoor internationale samenwerking wordt belemmerd.

Opbouwen van de 3D-geprinte detectoropstelling

De onderzoekers hebben hun nieuwe systeem opgezet met behulp van een substraat dat analyten vasthoudt en direct is verbonden met de onderkant van een 3D-geprinte HoLDI-doelplaat. Vanaf daar wordt de volledige opstelling bevestigd aan een plaathouder voordat het team het monster in de massaspectrometer plaatst. Eenmaal in deze opstelling gebruikt het team lasers om de doelplaat te penetreren. Opmerkelijk is dat de straal door de holle structuren reist voordat hij de luchtdeeltjes bestrijkt, waardoor het team een directe analyse van het monster kan uitvoeren.

Directe, voorbereidingvrije microplasticanalyse

De ingenieurs merkten op dat het wegnemen van het monsterpreparatieproces een belangrijke upgrade van het systeem was. De complexiteit van monsterpreparatie heeft het gebruik van MS in het veld lange tijd belemmerd. Deze nieuwe aanpak kan onvoorbereide monsters verwerken en hun deeltjesgrootteverdeling, chemische samenstelling en fysisch-chemische kenmerken bepalen. Opmerkelijk is dat de methode zowel voor lucht- als watertesten kan worden gebruikt.

Realtime testen in lucht, sneeuw en water

De ingenieurs voerden verschillende tests uit om hun bevindingen te verifiëren. Specifiek werd een scanning mobility particle sizer (SMPS) gebruikt om de deeltjesgrootteverdeling onder 1 µm te volgen. Daarnaast stelde een optical particle sizer (OPS) het team in staat om deeltjes tussen 0,3 en 10 µm nauwkeurig te meten. Ten slotte gebruikte het team een cascade micro-orifice uniform deposit impactor (MOUDI) om eventuele aerosolen op impactsubstraten te verzamelen.

De tests van het team maakten het mogelijk om de dichtheden van nano-grootte luchtdeeltjes gedurende een 24‑uur monitoringperiode te volgen. Bovendien testten ze hun instrument in verschillende real-world milieumatrijzen. Specifiek testte het team lucht, sneeuw en water.

Superieure resultaten van de nieuwe detectiemethode

De testresultaten toonden aan dat het nanoplasticdetectiesysteem een superieure doorvoersnelheid voor de analyse van aerosolen bood.  Het team volgde met succes de dichtheid en hoeveelheid van polyethyleen, polyethyleenglycol en polydimethylsiloxaan in een binnenomgeving.

De resultaten voor watergebonden tracking waren eveneens indrukwekkend. De nieuwe aanpak levert gelijktijdige massa‑gebaseerde data en deeltjes‑gebaseerde fysisch‑chemische informatie met minder overhead en snellere resultaten. Bovendien hebben de testresultaten ingenieurs geholpen een universeel raamwerk voor aerosolverzameling‑preparatie‑analyse te creëren.

Voordelen van de 3D-geprinte nanoplasticdetector

Deze studie biedt veel voordelen. Ten eerste helpt het de basis te leggen voor een wereldwijde standaardisatie van microplasticvervuiling. Het team heeft al aangegeven dat ze al hun onderzoek open willen stellen voor andere ingenieurs. Toegankelijkheid wordt bevorderd door de noodzaak voor laboratoria om geavanceerde apparatuur zoals cascade‑impactors te bezitten te elimineren. In plaats daarvan fungeert een eenvoudige vacuümfiltratie‑opstelling als een effectief alternatief voor aerosolverzameling, waardoor de deur naar wereldwijde deelname wordt geopend.

Nauwkeurigere, duurzame en betaalbare testen

Een ander groot voordeel van deze aanpak is dat het de noodzaak om monsters voor te bereiden elimineert. De ingenieurs hebben aangegeven dat het voorbereiden van monsters voor MS een van de meest tijdrovende en delicate stappen is in het huidige microplasticdetectieproces. Het wegnemen van deze stap betekent dat wetenschappers sneller en met minder inspanning resultaten kunnen verkrijgen.

Deze studie introduceert een recyclebaar hulpmiddel dat de duurzaamheid verbetert. Bijvoorbeeld, het wegnemen van monsterpreparaties vermindert de behoefte aan matrixchemicaliën en ion‑pairing‑reagentia, waardoor de kosten dalen en de langetermijnduurzaamheid wordt versterkt.

Draagbaarheid en veldtoepassingen

De draagbare aard van de verbeterde microplastic‑testopstelling is een groot pluspunt. Deze aanpak stelt milieuactivisten en wetenschappers in staat om ter plaatse microplastics te testen. Deze methode kan hen helpen de belangrijkste bronnen van de vervuiling beter te bepalen en waar eerst inspanningen moeten worden geconcentreerd.

De nauwkeurigheid van deze microplastictest overtreft die van eerdere methoden ruimschoots. Het wegnemen van de voorbereiding en de introductie van een gestandaardiseerde aanpak zijn stappen die hebben bijgedragen aan meer nauwkeurige microplasticdata ten opzichte van oude opties. Nu kunnen onderzoekers precies zien hoe en waar microplastics schade veroorzaken.

Stimuleren van standaardisatie en wereldwijde samenwerking

Het team is vooral enthousiast over de inspiratie die hun studie op de markt zal brengen. Deze aanpak biedt superieure datacomparatie en validatie tussen laboratoria wereldwijd. Hierdoor zou de samenwerking moeten worden gestimuleerd, wat leidt tot meer innovatie en het opvullen van onbekende aspecten van de processen.

De verbeterde microplasticdetectiemethode is betaalbaarder dan zijn voorgangers. De lagere kosten komen voort uit het wegnemen van monsterpreparaties. Deze stap vergde tijd en geld. De nieuwe aanpak is betaalbaarder, waarbij onderzoekers beweren dat de opstelling slechts een paar dollar per monster kost.

Efficiëntie is een ander voordeel dat deze aanpak tot een betere oplossing maakt. De oude methode voor het detecteren van nanoplastics was nauwkeurig maar vereiste veel meer stappen, personeel en apparatuur. De verbeterde nanoparticeldetectoropstelling verlaagt de kosten en levert nauwkeurigere resultaten via een energie‑efficiëntere aanpak.

Toekomstige gebruikstoepassingen: van veiligheidssystemen tot industriestandaarden

Er zijn tal van toepassingen voor een eenvoudig te gebruiken en nauwkeurige microplasticdetector. Dit apparaat zou iedereen in staat stellen de bronnen van nano‑ en microplastics in het milieu te lokaliseren, zodat zowel individuen als fabrikanten hun vervuiling efficiënt kunnen verminderen. Hieronder staan enkele belangrijke toepassingen van deze technologie.

De ingenieurs merkten op dat hun detector na verloop van tijd ook kan worden ingesteld om andere schadelijke chemicaliën te volgen. Het apparaat kan gevaarlijke metaalverontreinigingen, secundaire organische stoffen en bio‑aerosolen monitoren. De efficiënte aard van het systeem en de draagbaarheid dragen bij aan de bruikbaarheid als veiligheidsapparaat.

Verwachte tijdlijn voor implementatie in de praktijk

Het kan nog eens 5 jaar duren voordat dit onderzoek in de praktijk wordt gebracht. De groeiende zorgen over microplastics en verontreinigende stoffen die het lichaam binnendringen, zullen de lancering van dit product ongetwijfeld versnellen. Voorlopig heeft het team aangegeven zich te richten op het verbeteren van de efficiëntie en nauwkeurigheid van de machine.

Onderzoekers van de 3D-geprinte nanoplasticdetector

De studie naar het 3D-geprinte nanoplasticdetectiesysteem werd geleid door de afdeling Chemie van McGill University, Montreal, QC, Canada. Chemieprofessor Parisa Ariya wordt vermeld als hoofd auteur, samen met Zi Wang, Nadim K. Saadé, Robert J. Panetta, Zi Wang en Robert J. Panetta. Opmerkelijk is dat de studie financiering ontving van de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), de Canadian Foundation for Innovation (CFI) en de National Research (NRC ) Council Canada (NRC).

De toekomst van nanoplasticdetectietechnologie

De toekomst van nanoplasticdetectiesystemen ziet er rooskleurig uit. Er is vandaag een reële behoefte aan deze oplossingen. Daarom hopen de ingenieurs dat hun hulpmiddel gemeenschaps‑gedreven bewegingen kan ondersteunen om vervuiling te verminderen. Het doel van het project is internationale samenwerking te stimuleren en wereldwijd onderzoek naar plasticvervuiling te harmoniseren.

Investeren in plasticrecycling

Plasticvervuiling is een groot probleem dat een volledige industrie heeft voortgebracht die zich toelegt op het wereldwijd opruimen van dit afval. Tegenwoordig leiden verschillende bedrijven de weg naar een gezondere en duurzame toekomst. Hier is één bedrijf dat een sterke positie in de markt inneemt.

Loop Industries Inc

Loop Industries (LOOP ) werd opgericht door Daniel Solomita in 2014. Het bedrijf is uniek omdat het bedrijfsmodel zich richt op het recyclen van PET‑ en polyesterafval. Deze aanpak wordt afgerond met de introductie van een revolutionaire plasticrecyclingtechniek genaamd depolymerisatietechnologie.

Depolymerisatietechnologie stelt gebruikers in staat om hoogzuivere gerecyclede PET te produceren voor gebruik in verpakkingen van consumentenproducten, direct uit plasticafval. Deze aanpak heeft het bedrijf geholpen een nichepositie op de markt te veroveren. Recentelijk begon het 100 % gerecyclede producten op de markt te brengen, waaronder Loop PET‑flessen.

Loop Industries heeft sinds de lancering aanzienlijke groei doorgemaakt. Opmerkelijk is dat het bedrijf via een reverse merger publiek werd. Tegenwoordig geniet het sterke steun van zowel institutionele als particuliere investeerders. Zo heeft het een investering van $56,5 miljoen gekregen van SK Geo Centric om haar onderzoek verder te financieren. Al deze factoren maken Loop Industries een slimme aandelen om in de gaten te houden binnen de sector plasticrecycling.

Laatste aandelennieuws en ontwikkelingen van Loop Industries

Slotgedachten: hoe nanoplasticdetectie levens kan redden

De 3D‑nanoplasticdetector is een baanbrekende innovatie. Dit goedkope en zeer nauwkeurige vervuilingsdetectiesysteem zal op een dag helpen uw werkruimte, huis en buurt schoner te houden. Voor nu is het de moeite waard deze wetenschappers te feliciteren met hun harde werk en succes, wat kan leiden tot een veiligere wereld voor iedereen.

Leer over andere coole duurzaamheidsprojecten Hier.

Gerefereerde studies:

<sup>1. Cox, K. D., Covernton, G. A., Davies, H. L., Dower, J. F., Juanes, F., & Dudas, S. E. (2019). Menselijke consumptie van microplastics. Environmental Science & Technology, 53(12), 7068–7074. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01517
2. Wang, Z., Saadé, N. K., Panetta, R. J., & Ariya, P. A. (2025). Een HoLDI-massaspectrometrieplatform voor detectie van luchtgedragen nanoplastics. Communications Chemistry, 8, Article 90. https://doi.org/10.1038/s42004-025-01483-5</sup>