Plastic afval dat in oceanen en rivieren terechtkomt, vormt een wereldwijde bedreiging voor het milieu met schadelijke gevolgen voor de gezondheid van dieren, mensen, en ecosystemen. Nutsvoorzieningen, met behulp van kleine spoelvormige op koolstof gebaseerde magneten, onderzoekers in Australië hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om waterbronnen te zuiveren van de microplastics die ze vervuilen zonder nabijgelegen micro-organismen te schaden. Hun werk verschijnt 31 juli in het tijdschrift Materie .

"Microplastics adsorberen organische en metaalverontreinigingen terwijl ze door water reizen en geven deze gevaarlijke stoffen af ​​aan in het water levende organismen wanneer ze worden gegeten, waardoor ze zich helemaal ophopen in de voedselketen", zegt senior auteur Shaobin Wang, een professor in chemische technologie aan de Universiteit van Adelaide (Australië). "Carbon-nanoveren zijn sterk en stabiel genoeg om deze microplastics af te breken tot verbindingen die niet zo'n bedreiging vormen voor het mariene ecosysteem."

Hoewel vaak onzichtbaar voor het blote oog, microplastics zijn alomtegenwoordige vervuilers. Sommige, zoals de exfoliërende kralen in populaire cosmetica, zijn gewoon te klein om te worden uitgefilterd tijdens industriële waterbehandeling. Andere worden indirect geproduceerd, wanneer groter vuil zoals frisdrankflessen of banden weer te midden van zon en zand is.

Om de microplastics af te breken, de onderzoekers moesten kortlevende chemicaliën genereren die reactieve zuurstofsoorten worden genoemd, die kettingreacties veroorzaken die de verschillende lange moleculen waaruit microplastics bestaan, hakken in kleine en onschadelijke segmenten die oplossen in water. Echter, reactieve zuurstofsoorten worden vaak geproduceerd met behulp van zware metalen zoals ijzer of kobalt, die op zichzelf gevaarlijke verontreinigende stoffen zijn en dus ongeschikt in een milieucontext.

Om deze uitdaging te omzeilen, de onderzoekers vonden een groenere oplossing in de vorm van koolstofnanobuisjes met stikstof om de aanmaak van reactieve zuurstofsoorten te stimuleren. In de vorm van veren, de koolstofnanobuiskatalysatoren verwijderden een aanzienlijk deel van de microplastics in slechts acht uur, terwijl ze zelf stabiel bleven in de zware oxidatieve omstandigheden die nodig zijn voor de afbraak van microplastics. De opgerolde vorm verhoogt de stabiliteit en maximaliseert het reactieve oppervlak. Als bonus, door een kleine hoeveelheid mangaan op te nemen, ver van het oppervlak van de nanobuisjes begraven om te voorkomen dat het in het water terechtkomt, de minuscule veren werden magnetisch.

"Het hebben van magnetische nanobuisjes is bijzonder opwindend omdat dit het gemakkelijk maakt om ze uit echte afvalwaterstromen te halen voor herhaald gebruik bij milieusanering, " zegt Xiaoguang Duan, een onderzoeker op het gebied van chemische technologie in Adelaide die ook mede-leider was van het project.

Omdat geen twee microplastics chemisch hetzelfde zijn, de volgende stappen van de onderzoekers zullen erop gericht zijn ervoor te zorgen dat de nanosprings werken op microplastics van verschillende samenstellingen, vormen en oorsprong. Ze zijn ook van plan door te gaan met het rigoureus bevestigen van de niet-toxiciteit van chemische verbindingen die voorkomen als tussen- of bijproducten tijdens de afbraak van microplastics.

De onderzoekers zeggen ook dat die tussen- en bijproducten kunnen worden gebruikt als energiebron voor micro-organismen die de vervuilende kunststoffen momenteel teisteren. "Als plastic verontreinigingen kunnen worden hergebruikt als voedsel voor algengroei, het zal een triomf zijn voor het gebruik van biotechnologie om milieuproblemen op te lossen op een manier die zowel groen als kostenefficiënt is, "zegt Wang.