Van foetus tot volwassene, microplastics vervuilen ons lichaam – Kunnen AI en lichtgestuurde fotokatalyse helpen?

Artificial Intelligence (AI) is zo’n intrigerende technologie om vele redenen.  Maar bovenal is het de veelzijdigheid die het potentieel wereldveranderend maakt.  Of het nu gaat om intuïtieve analyses, de ontwikkeling van medicijnen en zorgprocedures, of simpelweg taakautomatisering – AI zal een enorme rol spelen in de toekomst die we vandaag bouwen.  In dat kader heeft een team onderzoekers van de University of Waterloo (U of W) recentelijk een studie gepubliceerd die de technologie wil inzetten om het groeiende microplasticprobleem in onze wereld aan te pakken.

Begrijpen van microplastics

Voordat we ingaan op hoe AI ons kan helpen microplastics aan te pakken, is het belangrijk eerst te leren wat de term betekent en waarom ze zo schadelijk zijn voor het menselijk lichaam en ons milieu.

Wat zijn microplastics?

Microplastics zijn kleine plasticdeeltjes die minder dan 5 millimeter in diameter meten.  Ze ontstaan uit verschillende bronnen, waaronder de afbraak van groter plastic afval, microbeads in persoonlijke verzorgingsproducten en synthetische vezels die vrijkomen bij het wassen van kleding.
Helaas betekent onze afhankelijkheid van dergelijke materialen dat microplastics nu alomtegenwoordig zijn in het milieu.  Ze worden aangetroffen in oceanen, zoetwatersystemen en zelfs in de lucht.  Dit komt deels doordat hun kleine formaat ze gemakkelijk door verschillende ecosystemen laat transporteren en nog moeilijker te verwijderen is zodra ze het milieu zijn binnengewaaid.

Betrokken gevaren

Het gevaar van microplastics ligt in hun grootte en levensduur.  Door hun kleine formaat kunnen ze door wildlife worden ingenomen en de voedselketen betreden, wat mogelijk fysieke en chemische schade aan organismen veroorzaakt.  Microplastics kunnen giftige stoffen uit de omgeving absorberen en concentreren, die vervolgens worden overgedragen aan organismen die ze innemen.  Dit is bijzonder zorgwekkend aangezien we de afgelopen jaren al het detecteren van microplastics in de menselijke placenta hebben waargenomen.

Daarnaast betekent hun wijdverspreide aanwezigheid en duurzaamheid dat ze zich sneller ophopen in ecosystemen dan ze worden afgebroken, wat langdurige ecologische en gezondheidsrisico’s met zich meebrengt.

De volledige omvang van hun impact op de menselijke gezondheid wordt nog onderzocht, maar er groeit de bezorgdheid over hun potentieel om schade te veroorzaken.

Ongecontroleerde verspreidingsgebeurtenissen

Wat wordt er gedaan aan microplastics?

Gelukkig zijn er al onderzoeksteams wereldwijd die werken aan het aanpakken en op een dag oplossen van het groeiende microplasticprobleem.  Hieronder staan een paar voorbeelden die hopelijk zullen leiden tot massale adoptie van dergelijke benaderingen.

Kunstmatige intelligentie

Zoals eerder vermeld, pioniert een interdisciplinair team van de University of Waterloo al met het gebruik van AI om het groeiende microplasticvervuilingsprobleem aan te pakken.  Recentelijk beschreef het team zijn inspanningen in een studie waarin geavanceerde AI werd ingezet om microplastics efficiënter en nauwkeuriger te identificeren.
Het AI‑instrument van het team, PlasticNet, maakt gebruik van deep learning en spectroscopie om de unieke “vingerafdrukken” van deze deeltjes te onderscheiden, waardoor snellere en nauwkeurigere identificatie mogelijk is.  Dit is vooral gunstig voor diverse sectoren, waaronder,

• afvalwaterzuivering
• voedselproductie

Deze sectoren spelen een grote rol bij het waarborgen van brede toegang tot schoon drinkwater voor een enorm deel van de wereldbevolking, en elke vooruitgang in hun vermogen om microplastics te behandelen of de verspreiding ervan te voorkomen kan enorme milieu‑ en gezondheidsimpact hebben.
Als onderdeel van de studie is PlasticNet al aangetoond een succesvol instrument te zijn in een lokale afvalwaterzuiveringsinstallatie. Het toonde zijn potentieel door de processen voor detectie en verwijdering van microplastics te verbeteren, wat een belangrijke stap richting een duurzame toekomst markeert.

Lichtgestuurde fotokatalyse

Naast AI worden andere benaderingen, zoals ‘lichtgestuurde fotokatalyse’, onderzocht om microplastics te verminderen.  Dit werd recentelijk gedemonstreerd door een ander onderzoeksteam onder leiding van professor Shizhang Qiao van de University of Adelaide, die een oplossing voor polyethyleenafval presenteerde door het proces te gebruiken om het om te zetten in waardevolle chemicaliën.  Meer specifiek stelt het team dat met deze aanpak,

“…polyethyleenplasticafval upgecycled tot ethyleen en propionzuur met hoge selectiviteit door gebruik te maken van atomisch verspreide metaalcatalysatoren,”

Hoewel niet alle microplastics polyethyleen zijn, blijft het extreem veelvoorkomend en wijdverspreid.
Interessant genoeg zouden deze bevindingen kunnen synergeren met AI‑technologieën, met name bij het optimaliseren van het proces en het verbeteren van de precisie van chemische omzetting.  AI kan helpen bij het realtime monitoren en aanpassen van de fotokatalytische reacties, waardoor maximale efficiëntie en selectiviteit worden gegarandeerd.  Deze integratie kan leiden tot duurzamere afvalbeheerpraktijken en de ontwikkeling van een circulaire economie bevorderen, waarbij zowel milieu‑zorgen als de behoefte aan waardevolle chemische producten worden aangepakt.

Wat kun jij doen?

Voor degenen die zich bewust zijn van hun ecologische voetafdruk, vraag je je misschien af of er iets is dat je kunt doen om de verspreiding van microplastics te voorkomen.  Hieronder staan een paar eenvoudige voorbeelden van alledaagse gewoonten die een verschil maken wanneer ze massaal worden toegepast.

Minimaliseer eenmalig gebruik van plastic: Dit lijkt misschien triviaal, maar het gebruik van eenmalig plastic zoals rietjes, bestek, zakken, enz., telt op tot aanzienlijke hoeveelheden in de bevolking.  Het simpelweg kiezen voor herbruikbare opties kan een merkbaar verschil maken.  Opmerkelijk is dat er reeds voorbeelden zijn van overheidsinitiatieven die dit aanpakken.

Natuurlijke stofalternatieven: Waar mogelijk, kies voor het kopen en dragen van kleding gemaakt van natuurlijke vezels zoals wol, aangezien populaire synthetische materialen zoals fleece vaak bestaan uit polyethyleentereftalaat (PET).

Dit zijn slechts twee voorbeelden van gedragsveranderingen die potentieel een verschil kunnen maken.  Of je ze nu adopteert, metalen flessen in plaats van plastic gaat gebruiken, of een andere aanpak kiest, het telt allemaal op.

Industrie spelers

Zoals het er nu uitziet, bieden de bovenstaande studies slechts een glimp van wat de toekomst kan brengen.  Dergelijke praktijken moeten nog verder uitgewerkt en geperfectioneerd worden voordat ze commercieel en op grote schaal kunnen worden geïmplementeerd.  Voor nu zijn dit een paar voorbeelden van bedrijven die hieraan werken, door de onschatbare inzichten van dergelijke onderzoeksteams te benutten en hierop voort te bouwen.

*De onderstaande cijfers waren accuraat op het moment van schrijven en kunnen veranderen.  Potentiële investeerders dienen de cijfers te verifiëren*

1. PureCycle Technologies, Inc.

PCT Prijsgrafiek

Dit bedrijf richt zich op mechanisch recyclen, waarbij polypropyleen plasticafval wordt omgezet in bijna nieuw plastic.  Het kondigde recentelijk de mechanische voltooiing aan van zijn eerste commerciële faciliteit op schaal, Ironton, die naar verwachting een jaarlijkse productiecapaciteit heeft van 107 miljoen pond ultra‑zuiver gerecycled hars.

2. Loop Industries, Inc.

LOOP Prijsgrafiek

Loop Industries (LOOP ) zet depolymerisatietechnologie in om niet-recyclebaar PET‑plastic en polyestervezelafval af te breken tot hun basiselementen.  Merken zoals L’Oreal hebben de technologie gebruikt om upcycled flessen te produceren.  Het breidt zijn technologie ook uit naar de Aziatische markt in samenwerking met SK Geo Centric.

3. Danimer Scientific, Inc

Danimer Scientific is gespecialiseerd in het produceren van biogebaseerde plastics met behulp van micro‑organismen om polyesters uit plantaardige oliën te maken.  Het biedt biologisch afbreekbare en composteerbare alternatieven voor traditionele plasticproducten.  Het bedrijf ging naar de beurs via een SPAC‑fusie, wat duidt op snelle groei in de bioplasticensector.

Slotgedachten

Met de vooruitgang in AI en processen zoals lichtgestuurde fotokatalyse lijkt de toekomst van het bestrijden van microplasticvervuiling veelbelovend.  Naarmate deze technologieën zich ontwikkelen en commerciële levensvatbaarheid verkrijgen, bieden ze hoop om de milieu‑ en gezondheidsimpact van microplastics te beperken.
Voor nu is het lopende onderzoek en de ontwikkeling op dit gebied cruciaal om een meer duurzame en milieubewuste toekomst vorm te geven.