3D‑printet nanoplastdetektor retter seg mot mikroplastforurensning

Et team av ingeniører fra McGill University har nylig avduket en 3D‑printet nanoplastdetektor. Den nye enheten kan oppdage skadelige forurensninger mer effektivt og over et bredere spekter. Forskerne håper at deres nye system vil bidra til å drive samarbeid og innovasjon innen mikroplastforurensningssektoren. Her er hvordan denne utviklingen kan bidra til å gjøre verden tryggere for fremtidige generasjoner.

Hvorfor mikroplast er en voksende miljøkrise

Siden plastproduksjonen tok av på begynnelsen av 1900‑tallet, har mikroplast sakte bygget seg opp i miljøet. Merkverdig nok dukket begrepet mikroplast opp første gang i 2004 etter at Richard Thompson og et forskerteam brukte det i forbindelse med studier av havforurensning. Disse mikroskopiske plastpartiklene, mindre enn 5 mm i størrelse, dannes når større plaststykker brytes ned over tid.

Rapporter viser at opptil 40 millioner pund mikroplast kommer inn i miljøet hvert år. Dessverre antyder de samme rapportene at i dette tempoet vil mengden dobles innen 2040. Ifølge forskere kan mikroplast nå finnes i nesten alle miljøer, og til og med inne i kroppen din.

Mikroplast er spesielt farlig fordi de kommer inn i næringskjeden, noe som fører til alvorlige scenarier. I 2022 utførte forskere i Nederland en rekke eksperimenter for å se hvor alvorlig forurensningen hadde blitt på individnivå. Testene avslørte at 80 % av deltakerne hadde mikroplastforurensning i kroppen.

En annen studie¹, som forsøkte å fastslå den gjennomsnittlige personens inntak av mikroplast, fant at den gjennomsnittlige voksne inntar mer enn 121 000 mikroplastpartikler per år gjennom luft, mat og drikke. I tillegg til inntaksproblemer er det også problemer med luft- og vannkvalitet. Problemet har blitt så alvorlig at FN har gjort reduksjon av mikroplast til et globalt mål.

Nåværende metoder for å oppdage mikroplast

Den nåværende metoden for å oppdage mikroplast i miljøet krever flere trinn. Massespektrometri gir den mest detaljerte og nøyaktige oppdagelsen av mikroplast på nanoskalering. Imidlertid må disse prøvene samles inn og forberedes riktig før de kan testes.

Utfordringer med tradisjonelle mikroplastdetekteringsteknikker

Den nåværende metoden for mikroplastdeteksjon setter forskere i en vanskelig situasjon fordi de må bruke mye tid på å forberede prøver til massespektrometri (MS)-skanninger. Den komplekse prøveforberedelsen, kombinert med fullstendig mangel på etablerte protokoller for nanoplastdeteksjon, har ført til forskningshull og manglende evne til å oppdage nano‑ og mikroplast nøyaktig og effektivt i et bredt spekter av miljømatriser.

Banebrytende studie fra McGill University

Forskere ved McGill University mener de har løst dette problemet. De publiserte nylig studien² A HoLDI mass spectrometry platform for airborne nanoplastic detection, i det vitenskapelige tidsskriftet Nature’s Communications Chemistry. Dette papiret introduserer en ny metode for innsamling og analyse av luft‑ og vannbåren nano‑ og mikroplast.

Kilde – Nature

Hva er den 3D‑printede HoLDI‑nanoplastdetektoren?

Ingenørene begynte arbeidet ved å bygge videre på matrix‑assistert laserdesorpsjon/ionisering (MALDI) MS for forskning på luftbåren nano‑/mikroplast som allerede eksisterte. De bemerket at dersom de kunne integrere en 3D‑printet hul‑laser desorpsjon/ionisering (HoLDI)‑plattform, kunne den tilby mer effektive, pålitelige og bærekraftige MS‑signaler.

Hvordan hul‑laser desorpsjon/ionisering fungerer

Det er flere grunner til at ingeniørene konkluderte med at HoLDI‑MS var det beste alternativet. For det første eliminerte det behovet for kompliserte prøveforbehandlinger. Disse trinnene er en stor utfordring for ingeniører og har ført til mangel på global standardisering, noe som reduserer internasjonalt samarbeid.

Bygging av den 3D‑printede detektoren

Forskerne satte opp sitt nye system ved å bruke substrat som holder analyttene og som er direkte koblet til bunnen av en 3D‑printet HoLDI‑målplate. Derfra festes hele oppsettet til en plateholder før teamet plasserer prøven i massespektrometeret. Når dette er gjort, bruker teamet lasere for å trenge gjennom målplaten. Merkverdig er at strålen reiser gjennom de hule strukturene før den bestråler luftpartiklene, noe som gjør det mulig for teamet å utføre direkte analyse av prøven.

Direkte, forberedelsesfri mikroplastanalyse

Ingenørene bemerket at fjerning av prøveforberedelsesprosessen var en betydelig oppgradering av systemet. Kompleksiteten i prøveforberedelse har lenge hindret bruk av MS i felten. Denne nye tilnærmingen kan ta uforberedte prøver og bestemme deres partikkelstørrelsesfordeling, kjemiske sammensetning og fysikokjemiske egenskaper. Merkverdig er at metoden kan fungere både for luft‑ og vannprøver.

Reelle tester i luft, snø og vann

Ingenørene gjennomførte flere tester for å sikre at funnene var nøyaktige. Spesielt ble en scanning mobility particle sizer (SMPS) brukt til å spore partikkelstørrelsesfordeling under 1 µm. I tillegg gjorde en optisk partikkelmåler (OPS) det mulig for teamet å nøyaktig måle partikler mellom 0,3 og 10 µm. Til slutt benyttet teamet en cascade micro‑orifice uniform deposit impactor (MOUDI) for å samle eventuelle aerosoler på impaktasubstrater.
Teamets testing gjorde det mulig for ingeniørene å spore tettheten av nano‑sized luftpartikler gjennom en 24‑timers overvåkningsperiode. I tillegg testet de verktøyet i ulike reelle miljømatriser. Spesielt testet teamet luft, snø og vann.

Overlegen resultater fra den nye deteksjonsmetoden

Testresultatene viste at nanoplastdeteksjonssystemet ga overlegen gjennomstrømningsanalyse av aerosoler.  Teamet klarte å spore tettheten og mengden av polyetylen, polyetylenglykol og polydimetylsiloksan i et innendørs miljø.
Resultatene for vannbasert sporing var også imponerende. Den nye tilnærmingen oppnår samtidig massebaserte data og partikkelbasert fysikokjemisk informasjon med lavere overhead og raskere resultater. I tillegg har testresultatene hjulpet ingeniører med å lage et universelt rammeverk for innsamling‑forberedelse‑analyse av aerosol.

Fordeler med den 3D‑printede nanoplastdetektoren

Det er mange fordeler denne studien bringer med seg. For det første bidrar den til å legge grunnlaget for en global standardisering av mikroplastforurensning. Teamet har allerede uttalt at de har til hensikt å gjøre all sin forskning tilgjengelig for andre ingeniører. Tilgjengeligheten fremmes ved å fjerne behovet for at laboratorier må ha avanserte enheter som cascade‑impaktorer. I stedet fungerer et enkelt vakuumfiltreringsoppsett som et effektivt alternativ for innsamling av aerosol, og åpner døren for global deltakelse.

Mer nøyaktig, bærekraftig og rimelig testing

En annen stor fordel med denne tilnærmingen er at den eliminerer behovet for å forberede prøver. Ingenørene har uttalt at forberedelse av prøver for MS er ett av de mest tidkrevende og delikate trinnene i den nåværende mikroplastdeteksjonsprosessen. Fjerning av behovet for forberedelse betyr at forskere kan få resultater raskere og med mindre innsats.
Denne studien introduserer et resirkulerbart verktøy som forbedrer bærekraften. For eksempel reduserer fjerning av prøveforberedelser behovet for matrikskjemikalier og ion‑paringsmidler, noe som senker kostnadene og styrker langsiktig bærekraft.

Bærbarhet og feltoverveielser

Den bærbare naturen til det oppgraderte mikroplasttestoppsettet er en stor fordel. Denne tilnærmingen vil tillate miljøforkjempere og forskere å utføre testing på stedet for mikroplast. Den kan hjelpe dem med å bedre identifisere hovedkildene til forurensning og hvor innsatsen bør fokuseres først.
Nøyaktigheten til denne mikroplasttesten overgår langt sine forgjengere. Fjerning av forberedelse og innføringen av en standardisert tilnærming er alle trinn som har bidratt til å gi mer nøyaktige mikroplastdata sammenlignet med eldre alternativer. Nå kan forskere se nøyaktig hvordan og hvor mikroplast forårsaker skade.

Fremme av standardisering og globalt samarbeid

Teamet er mest begeistret for inspirasjonen studien deres vil gi til markedet. Denne tilnærmingen tilbyr overlegen datakomparasjon og validering på tvers av laboratorier verden over. Som følge av dette bør den bidra til å styrke samarbeid, noe som fører til mer innovasjon samtidig som den fyller kunnskapshull om prosessene.

Den oppgraderte mikroplastdeteksjonsmetoden er rimeligere enn sine forgjengere. De lavere kostnadene kommer fra fjerning av prøveforberedelser. Dette trinnet tok tid og kostet penger. Den nye tilnærmingen er mer økonomisk, med forskere som hevder at oppsettet kun koster noen få dollar per prøve.

Effektivitet er en annen fordel som gjør denne tilnærmingen til en bedre løsning. Den gamle metoden for å oppdage nanoplast var nøyaktig, men krevde mange flere trinn, personell og utstyr. Det oppgraderte nanopartikkeldeteksjonsoppsettet reduserer kostnader og gir mer nøyaktige resultater gjennom en mer energieffektiv tilnærming.

Fremtidige bruksområder: Fra sikkerhetssystemer til industristandarder

Det finnes mange anvendelser for en brukervennlig og nøyaktig mikroplastdetektor. Denne enheten vil gjøre det mulig for alle å lokalisere kildene til nano‑ og mikroplast i miljøet, slik at både folk og produsenter kan redusere sin forurensning effektivt. Her er noen viktige anvendelser for denne teknologien.
Ingenørene bemerket at, med tiden, kan deres detektor settes opp til også å spore andre skadelige kjemikalier. Enheten kan overvåke farlige metallforurensninger, sekundære organiske forbindelser og bioaerosoler. Systemets effektive natur og bærbarhet gjør den også nyttig som et sikkerhetsverktøy.

Forventet tidslinje for implementering i virkeligheten

Det kan ta ytterligere fem år før du ser denne forskningen bli tatt i bruk. De økende bekymringene rundt mikroplast og forurensninger som kommer inn i kroppen vil sannsynligvis bidra til å fremskynde lanseringen av produktet. Foreløpig har teamet uttalt at de vil fokusere på å forbedre maskinens effektivitet og nøyaktighet.

Forskere bak 3D‑printet nanoplastdetektor

Studien av det 3D‑printede nanoplastdeteksjonssystemet ble ledet av Institutt for kjemi ved McGill University i Montreal, QC, Canada. Kjemiprofessor Parisa Ariya er oppført som hovedforfatter sammen med Zi Wang, Nadim K. Saadé, Robert J. Panetta, Zi Wang og Robert J. Panetta. Merkverdig er at studien fikk finansiering fra Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Canadian Foundation for Innovation (CFI) og National Research (NRC ) Council Canada (NRC).

Fremtiden for nanoplastdeteksjonsteknologi

Fremtiden for nanoplastdeteksjonssystemer er lysende. Det er et reelt behov for disse løsningene i dag. Derfor håper ingeniørene at verktøyet deres kan bidra til å styrke samfunnsdrevne bevegelser for å redusere forurensning. Målet med prosjektet er å fremme internasjonalt samarbeid og harmonisere global forskning på plastforurensning.

Investering i plastgjenvinning

Plastforurensning er et stort problem som har ført til en hel industri dedikert til å rydde opp dette avfallet globalt. I dag leder flere selskaper an i retning av en sunnere og bærekraftig fremtid. Her er ett selskap som har en sterk posisjon i markedet.

Loop Industries Inc

Loop Industries (LOOP ) ble grunnlagt av Daniel Solomita i 2014. Selskapet er unikt fordi forretningsmodellen fokuserer på gjenvinning av PET‑ og polyesteravfall. Denne tilnærmingen fullføres med introduksjonen av en revolusjonerende plastgjenvinningsteknikk kalt depolymeriseringsteknologi.

Depolymeriseringsteknologi gjør det mulig for brukere å lage høy‑ren PET‑gjenvinning for bruk i emballasje til forbrukerprodukter direkte fra plastavfall. Denne tilnærmingen har hjulpet selskapet med å sikre en nisjestilling i markedet. Det har nylig begynt å tilby 100 % resirkulerte produkter til markedet, inkludert Loop PET‑flasker.

Loop Industries har opplevd betydelig vekst siden lanseringen. Merkverdig er at selskapet ble børsnotert gjennom en omvendt fusjon. I dag har det sterk støtte fra både institusjonelle og private investorer. For eksempel sikret det en investering på 56,5 millioner dollar fra SK Geo Centric for å videreutvikle forskningen. Alle disse faktorene gjør Loop Industries til en smart aksje å følge i plastgjenvinningssektoren.

Siste aksjenyheter og utviklinger for Loop Industries

Avsluttende tanker: Hvordan nanoplastdeteksjon kan redde liv

3D‑nanoplastdetektoren er en spillveksler. Dette rimelige og svært nøyaktige forurensningsdeteksjonssystemet vil en dag bidra til å holde arbeidsplassen, hjemmet og nabolaget ditt renere. For nå er det verdt å gratulere disse forskerne med deres harde arbeid og suksess, som kan føre til en tryggere verden for alle.

Lær om andre kule bærekraftprosjekter her.

Studier referert til:

<sup>1. Cox, K. D., Covernton, G. A., Davies, H. L., Dower, J. F., Juanes, F., & Dudas, S. E. (2019). Human consumption of 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). A HoLDI mass spectrometry platform for airborne nanoplastic detection. Communications Chemistry, 8, Article 90. https://doi.org/10.1038/s42004-025-01483-5</sup>