Вода — ключевой ресурс для сельского хозяйства и промышленности. И теперь у нас может появиться новый союзник в борьбе с ее загрязнением: нанороботы.
По данным ООН, 90% сточных вод в развивающихся странах сбрасываются неочищенными в водоемы. Виноваты промышленные предприятия, которые ежегодно сбрасывают в реки от 300 до 400 мегатонн загрязненной воды. Нитраты, широко используемые в сельском хозяйстве, являются наиболее распространенным загрязнителем.
Как только эти загрязняющие вещества попадают в поверхностные воды, их очень сложно и дорого удалять обычными методами, и они остаются в воде в течение длительного времени. В речной рыбе обнаруживают тяжелые металлы, представляющие опасность для здоровья человека. Загрязнение воды также может привести к массовым вспышкам заболеваний.
Использование нанотехнологий в очистке воды в последнее время привлекло широкое внимание и активно исследуется. Здесь нанотехнологии имеют три основных применения: восстановление и очистка загрязненной воды, обнаружение загрязнения и его предотвращение. Это привело к большому спросу на нанороботы с высокой чувствительностью.
Мартин Пумера, исследователь из Университета химии и технологии в Чехии, и его группа коллег разработали новый тип нанороботов, используя чувствительный к температуре полимерный материал и оксид железа. Полимер действует как маленькие руки, которые собирают и избавляются от загрязняющих веществ, а оксид делает нанороботов магнитными.
Роботы, созданные Пумерой и его командой, в 300 раз тоньше человеческого волоса и питаются от магнитных полей, что позволяет исследователям контролировать их движение. В отличие от других нанороботов, им не нужно топливо для работы, и их можно использовать более одного раза. Это делает их экологичными и экономически эффективными.
В ходе исследования ученые показали, что поглощение и выброс загрязняющих веществ в поверхностные воды регулируются температурой. При низкой температуре 5ºC роботы рассеялись по воде. Но когда температура поднялась до 25ºC, они отреагировали и задерживали загрязняющие вещества между собой. Затем их можно удалить с помощью магнита.
Нанороботы могут устранить около 65% мышьяка за 100 минут, основываясь на 10 тестах, проведенных исследователями. Пандера ведет переговоры с компаниями, занимающимися очисткой сточных вод, надеясь перейти от системы к экспериментальным решениям.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.