Plastavfall som letar sig ut i hav och floder utgör ett globalt miljöhot med skadliga hälsokonsekvenser för djur, människor, och ekosystem. Nu, med små spolformade kolbaserade magneter, forskare i Australien har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att rensa vattenkällor från mikroplaster som förorenar dem utan att skada närliggande mikroorganismer. Deras arbete visas den 31 juli i tidskriften Materia .

"Mikroplaster adsorberar organiska och metalliska föroreningar när de färdas genom vatten och släpper ut dessa farliga ämnen till vattenlevande organismer när de äts, får dem att ackumuleras hela vägen upp i näringskedjan", säger seniorförfattaren Shaobin Wang, en professor i kemiteknik vid University of Adelaide (Australien). "Kolnanofjädrar är starka och stabila nog att bryta ner dessa mikroplaster till föreningar som inte utgör ett sådant hot mot det marina ekosystemet."

Även om de ofta är osynliga för blotta ögat, mikroplaster är allmänt förekommande föroreningar. Vissa, som exfolierande pärlor som finns i populära kosmetika, är helt enkelt för små för att filtreras bort under industriell vattenbehandling. Andra produceras indirekt, när större skräp som läskflaskor eller däck vädras i sol och sand.

För att bryta ner mikroplasterna, forskarna var tvungna att generera kortlivade kemikalier som kallas reaktiva syrearter, som utlöser kedjereaktioner som hackar de olika långa molekylerna som utgör mikroplaster till små och ofarliga segment som löses upp i vatten. Dock, reaktiva syreämnen produceras ofta med hjälp av tungmetaller som järn eller kobolt, som är farliga föroreningar i sig och därmed olämpliga i miljösammanhang.

För att komma runt denna utmaning, forskarna hittade en grönare lösning i form av kolnanorör spetsade med kväve för att hjälpa till att öka genereringen av reaktiva syrearter. Formad som fjädrar, kolnanorörskatalysatorerna tog bort en betydande del av mikroplasten på bara åtta timmar samtidigt som de förblev stabila under de svåra oxidativa förhållanden som behövs för nedbrytning av mikroplast. Den lindade formen ökar stabiliteten och maximerar den reaktiva ytan. Som en bonus, genom att inkludera en liten mängd mangan, begravd långt från ytan av nanorören för att förhindra att den läcker ut i vatten, de små fjädrarna blev magnetiska.

"Att ha magnetiska nanorör är särskilt spännande eftersom det gör det enkelt att samla upp dem från riktiga avloppsvattenströmmar för upprepad användning i miljösanering, " säger Xiaoguang Duan, en forskare inom kemiteknik vid Adelaide som också ledde projektet.

Eftersom ingen mikroplast är kemiskt riktigt densamma, forskarnas nästa steg kommer att fokusera på att säkerställa att nanofjädrarna fungerar på mikroplaster av olika sammansättning, former och ursprung. De har också för avsikt att fortsätta att strikt bekräfta icke-toxiciteten hos alla kemiska föreningar som förekommer som mellanprodukter eller biprodukter under mikroplasts nedbrytning.

Forskarna säger också att dessa mellanprodukter och biprodukter kan utnyttjas som en energikälla för mikroorganismer som den förorenande plasten för närvarande plågar. "Om plastföroreningar kan återanvändas som mat för algtillväxt, det kommer att bli en triumf för att använda bioteknik för att lösa miljöproblem på ett sätt som är både grönt och kostnadseffektivt, " säger Wang.