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工程學

分解塑膠的微機器人

2021-10-01 赫什伯格 ( Scott Hershberger )
它會吸附在塑膠微粒上,憑藉光催化來加速降解。


塑膠微粒是很難降解的微小碎片,源自於衣服纖維、寶特瓶和其他合成物品,目前已經飄入全世界的空氣、水域和土壤中。


發表於今年5月《美國化學學會.應用材料與介質》的新論文,提出一種可使塑膠微粒(在水裡面)加速降解的方法:運用尺度更小的微機器人(microrobot)。把宛如細菌大小的微機器人與一些過氧化氫(即雙氧水)加進水裡,這些裝置會吸附到塑膠微粒上,並開始分解它們。


這些金屬微機器人的形狀像四芒星,表面覆有一層磁性粒子。當照射到可見光時,會讓裝置裡的電子與周遭的水和過氧化氫產生反應並吸取能量,這個過程稱為光催化(photocatalysis),可使微機器人移動。捷克布拉格化工大學的研究人員普梅拉(Martin Pumera)是這篇論文的共同作者,他說:「這些微機器人能清理的面積,比固定式技術更大。」當微機器人附著在塑膠微粒上,光催化作用也會產生帶電分子,這些帶電分子會破壞塑膠分子的化學鍵,就像珠寶商剪斷手鍊一樣。


研究人員在四種塑膠上測試微機器人,一星期後,四種塑膠都開始降解,重量減少大約0.5~3%。在另一項測試中,微機器人推動彼此穿越一條小水道,最後經由磁鐵回收,過程中夾帶了多達70%的塑膠微粒。


普梅拉希望將來可以不斷把微機器人釋出到海裡吸附塑膠微粒,之後再回收並重複使用。美國加州大學河濱分校的考格(Win Cowger)表示,任何微機器人可能都得在封閉系統裡才能發揮作用,例如處理飲用水或廢水的設施。他研究塑膠污染,並未參與此研究。


考格指出,目前的微機器人也會附著在塑膠以外的物質上,把它們大量留在水裡可能不安全。普梅拉的團隊正在測試以不同材料製成微機器人,或許能解決上述兩項擔憂,並且不需要過氧化氫就能加以運作。


英國牛津大學的化學家愛德華斯(Peter Edwards)和龔薩雷茲-科爾特斯(Sergio Gonzalez-Cortes)在電子郵件中評論:「這項研究確實非常有趣,但也需要深入研究,使這種方法變成真正可行且深具吸引力的技術,用於大規模處理塑膠微粒。」他們沒有參與此項研究,曾經提議利用微波輻射來分解塑膠廢棄物。

然而,考格評論:「想要從環境中清除塑膠微粒最好的方法,就是減少使用塑膠。」


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