Un enjambre de microrobots puede "cazar" bacterias que contaminan el agua

El desarrollo de enjambres de microrobots que pueden capturar plásticos y bacterias potencialmente dañinas en el agua allanaría el camino para nuevos enfoques destinados a combatir la contaminación en océanos y vías fluviales, de acuerdo a un nuevo estudio.

Un grupo de investigadores liderado por el científico Martin Pumera, del Instituto Centroeuropeo de Tecnología (CEITEC), en República Checa, describen en un estudio publicado recientemente en la revista ACS Nano el desarrollo de enjambres de robots a microescala (microrobots), capaces de recolectar trozos de plástico y bacterias del agua. La innovación podría ser muy importante para reducir la contaminación por microplásticos y microorganismos en diferentes cursos de agua.

Plásticos y bacterias en agua, una combinación asesina

Sabemos que al desechar envases de alimentos, juguetes infantiles u otros artículos confeccionados con plástico es posible que una mala gestión de estos residuos derive en su descomposición en microplásticos. Al llegar a esta situación, se vuelve aún más complejo extraerlos de los océanos y vías fluviales: los diminutos trozos de plástico atraen bacterias, incluyendo aquellas que pueden producir diferentes enfermedades.

Reducir este tipo de contaminación no solo es vital para el ambiente y para los ecosistemas acuáticos, sino también para la salud humana. El tamaño de los microplásticos, que miden alrededor de 5 milímetros o menos, suma otra dificultad al problema de la contaminación plástica, porque los animales pueden ingerirlos, provocando la muerte de muchos ejemplares o trasladando las partículas contaminadas a la cadena alimentaria, que termina con los seres humanos.

Aunque hasta el momento no se comprenden completamente los efectos que generan los microplásticos sobre la salud humana, diferentes investigaciones muestran múltiples consecuencias negativas. Sin embargo, este no es el único problema: las piezas que quedan en el agua atraen bacterias, incluidos microorganismos patógenos que pueden reproducir enfermedades potencialmente graves.

Los investigadores crearon pequeñas perlas magnéticas robóticas, que pululan por el agua contaminada y recogen contaminantes como microplásticos y bacterias. Crédito: American Chemical Society / YouTube.

Dos soluciones al mismo tiempo

La gran ventaja del nuevo enfoque desarrollado por Pumera y sus colegas es que logra eliminar microbios y desechos plásticos del agua en forma simultánea, de acuerdo a una nota de prensa de la American Chemical Society (ACS). Para lograrlo, recurrieron a sistemas robóticos a microescala, integrados por muchos componentes pequeños que funcionan en colaboración e imitan el comportamiento de los enjambres naturales, como por ejemplo en el caso de los bancos de peces.

Para probar el nuevo sistema, los investigadores añadieron microrobots a un tanque de agua contaminado con bacterias y desechos plásticos. Los expusieron a un campo magnético giratorio durante 30 minutos, que se encendía y se apagaba cada 10 segundos. Una concentración de robots de 7,5 miligramos por mililitro, la más densa de las cuatro concentraciones experimentadas, logró capturar aproximadamente el 80% de las bacterias.

Al mismo tiempo, y aplicando una concentración idéntica, la cantidad de perlas de plástico contaminadas también disminuyó gradualmente, a medida que fueron atraídas por los microrobots. Por último, los investigadores recolectaron los robots con un imán y utilizaron ultrasonidos para separar las bacterias que se adherían a ellos. Además, expusieron los microbios eliminados a radiación ultravioleta, completando la desinfección y dejando listo al enjambre de microrobots para una nueva misión.

Referencia

Magnetic Microrobot Swarms with Polymeric Hands Catching Bacteria and Microplastics in Water. Martin Pumera et al. ACS Nano (2024). DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02115