(Phys.org) — Een nieuwe studie toont aan dat een zwerm van honderdduizenden kleine microbots, elk kleiner dan de breedte van een mensenhaar, kan worden ingezet in industrieel afvalwater om giftige zware metalen te absorberen en te verwijderen. De onderzoekers ontdekten dat de microbots in één uur 95% van het lood in vervuild water kunnen verwijderen, en kan meerdere keren worden hergebruikt, biedt mogelijk een effectievere en economischere manier om zware metalen te verwijderen dan eerdere methoden.

De onderzoekers, Diana Villala, et al., hebben een paper gepubliceerd over de loodadsorberende microbots in een recent nummer van: Nano-letters .

"Dit werk is een stap in de richting van de ontwikkeling van een slim saneringssysteem waarmee we sporen van verontreinigende stoffen kunnen richten en verwijderen zonder een extra verontreiniging te veroorzaken, " co-auteur Samuel Sánchez, aan het Max-Planck Instituut voor Intelligente Systemen in Stuttgart, Duitsland; het Instituut voor Bio-engineering van Catalonië in Barcelona; en de Catalaanse instelling voor onderzoek en geavanceerde studies in Barcelona, vertelde Phys.org .

Vervuiling door zware metalen in water is een veelvoorkomend probleem als gevolg van industriële activiteiten, inclusief de fabricage van batterijen en elektronica, evenals mijnbouw en galvaniseren. Deze activiteiten produceren metalen zoals lood, arseen, kwik, cadmium, en chroom, die allemaal een veiligheidsrisico vormen voor levende organismen en het milieu.

In de nieuwe studie de onderzoekers richtten zich specifiek op het verwijderen van lood uit afvalwater door buisvormige microbots te ontwerpen met drie functionele lagen. De buitenste laag grafeenoxide adsorbeert het lood uit het water. De middelste laag, nikkel, maakt de microbots ferromagnetisch, zodat hun bewegingsrichting kan worden gecontroleerd door een extern magnetisch veld. De binnenste laag, platina, geeft de microbots de mogelijkheid om zichzelf door water voort te stuwen. Wanneer waterstofperoxide aan het afvalwater wordt toegevoegd, het platina ontleedt het waterstofperoxide in water- en zuurstofmicrobellen, en het uitwerpen van de microbellen vanaf de achterkant van de microbot stuwt deze naar voren.

Als de microbots klaar zijn met het adsorberen van het lood, een magnetisch veld kan worden gebruikt om ze allemaal uit het water te halen. Vervolgens worden de microbots behandeld in een zure oplossing om de loodionen te verwijderen, die later kan worden teruggewonnen en hergebruikt. De microbots kunnen ook worden hergebruikt voor verdere loodopruiming.

"Dit is een nieuwe toepassing van slimme nanodevices voor milieutoepassingen, "Sánchez zei. "Het gebruik van zelfaangedreven nanomachines die zware metalen kunnen opvangen uit verontreinigde oplossingen, transporteer ze naar de gewenste plaatsen en laat ze zelfs vrij om de cirkel rond te maken - dat is een proof-of-concept voor industriële toepassingen."

In de toekomst, de microbots kunnen zelfs worden bestuurd door een geautomatiseerd systeem dat de zwerm magnetisch begeleidt om verschillende taken uit te voeren.

"We zijn van plan de microbots uit te breiden naar andere verontreinigingen, en ook belangrijk om de fabricagekosten te verlagen en ze in massa te produceren, ' zei Sanchez.

De combinatie van zelfrijdende robots met functionele lagen opent ook de deuren voor vergelijkbare ontwerpen die toepassingen kunnen hebben op gebieden als medicijnafgifte en detectie.

© 2016 Fys.org