Учёные разработали прототип робота, который в один прекрасный день сможет собирать микропластик с поверхности океанов, морей и озёр.
В основу конструкции робота легла гавайская яблочная улитка (Pomacea canaliculate), распространённая аквариумная улитка, которая использует волнообразные движения ноги, чтобы управлять потоком воды и всасывать плавающие частицы пищи.
В настоящее время устройства для сбора пластика в основном используют сети или конвейерные ленты для сбора и удаления крупного пластикового мусора из воды, но они не работают на мелких масштабах, необходимых для извлечения микропластика. Эти крошечные частицы пластика могут проглатывать морские животные, после чего эти частицы могут проникнуть в их ткани и далее в пищевую цепочку, где они становятся проблемой для здоровья и потенциально канцерогенными для человека. По данным Экономического и социального совета ООН, пластиковые отходы составляют 80 % всех загрязнений морской среды: ежегодно в океан попадает от 8 до 10 миллионов тонн пластика.
«Нас вдохновило то, как эта улитка собирает частицы пищи на границе воды и воздуха, чтобы создать устройство, которое, возможно, будет собирать микропластик в океане или на поверхности водоёма», — говорит Сунгван «Санни» Юнг, профессор и директор аспирантуры на факультете биологической и экологической инженерии в Колледже сельского хозяйства и биологических наук. Юнг — старший автор исследования, которое было опубликовано 25 ноября в журнале Nature Communications.
Прототип необходимо будет масштабировать, чтобы использовать в реальных условиях. Исследователи использовали 3D-принтер для изготовления гибкого робота, способного к волнообразному движению. Спиралевидная структура на нижней стороне листа вращается как штопор, заставляя робота совершать колебания и создавать на воде бегущую волну.
Анализ движения жидкости был ключевым моментом в этом исследовании. «Нам нужно было разобраться в тонкостях потока жидкости, чтобы описать поведение устройства», — говорит Юнг. Система перекачки жидкости, основанная на технике улитки, открыта в атмосферу. Исследователи подсчитали, что аналогичная закрытая система, в которой насос закрыт и использует трубку для всасывания воды и частиц, потребует больших затрат энергии для работы. С другой стороны, открытая система, похожая на улитку, гораздо эффективнее. Например, прототип, хотя и небольшой, работает всего от 5 вольт электричества, но при этом эффективно всасывает воду, говорит Юнг.
