Robot Mikro Berkerumun di Laut, Menangkap Mikroplastik dan Bakteri (Video)

Para peneliti telah mengembangkan robot mikro yang mampu menghilangkan mikroplastik dan bakteri dari air, mengatasi ancaman ganda yaitu polusi dan penyebaran penyakit di lingkungan perairan.

Ketika kemasan makanan bekas, mainan anak-anak yang dibuang, dan sampah plastik lainnya yang dikelola dengan buruk terurai menjadi mikroplastik, sampah tersebut menjadi semakin sulit dibersihkan dari lautan dan saluran air. Potongan-potongan kecil plastik ini juga menarik bakteri, termasuk penyebab penyakit. Dalam sebuah penelitian di ACS Nano, peneliti menggambarkan kawanan robot skala mikro (microrobots) yang menangkap potongan plastik dan bakteri dari air. Setelah itu, bot tersebut didekontaminasi dan digunakan kembali. Tonton video mereka berkumpul bersama:

Dilaporkan di ACS Nano, para peneliti menciptakan manik-manik magnet kecil yang berkerumun di air yang terkontaminasi untuk mengambil kontaminan seperti mikroplastik dan bakteri.

Mikroplastik berukuran 5 milimeter atau kurang menambah dimensi lain pada masalah polusi plastik karena hewan dapat memakannya, sehingga berpotensi membahayakan atau memasukkan partikel tersebut ke dalam rantai makanan yang berakhir pada manusia. Sejauh ini, dampak kesehatan terhadap manusia belum sepenuhnya dipahami.

Namun, mikroplastik sendiri bukanlah satu-satunya kekhawatiran. Potongan-potongan ini menarik bakteri, termasuk patogen, yang juga dapat tertelan. Untuk menghilangkan mikroba dan plastik dari air secara bersamaan, Martin Pumera dan rekan-rekannya beralih ke sistem robot skala mikro, yang terdiri dari banyak komponen kecil yang bekerja secara kolaboratif, meniru kumpulan alam, seperti kumpulan ikan.

Untuk membuat bot, tim menghubungkan untaian polimer bermuatan positif ke mikropartikel magnet, yang hanya bergerak saat terkena medan magnet. Untaian polimer yang memancar dari permukaan manik-manik menarik plastik dan mikroba. Dan produk jadinya – setiap robot – berukuran diameter 2,8 mikrometer.

Saat terkena medan magnet yang berputar, robot-robot tersebut berkumpul bersama. Dengan menyesuaikan jumlah robot yang menyusun dirinya menjadi kelompok datar, para peneliti menemukan bahwa mereka dapat mengubah pergerakan dan kecepatan kawanan.

Untuk membersihkan air, para peneliti telah merancang robot kecil berbentuk bola (kuning muda) yang mengumpulkan bakteri (hijau) dan potongan-potongan kecil plastik (abu-abu). Kredit: Diadaptasi dari ACS Nano 2024, DOI: 10.1021/acsnano.4c02115

Dalam percobaan laboratorium, tim mereplikasi mikroplastik dan bakteri di lingkungan dengan menambahkan lampu neon polistiren manik-manik (lebar 1 mikrometer) dan aktif berenang Pseudomonas aeruginosa bakteri, yang dapat menyebabkan pneumonia dan infeksi lainnya, ke dalam tangki air.

Selanjutnya, para peneliti menambahkan mikrorobot ke dalam tangki dan memaparkannya ke medan magnet berputar selama 30 menit, menyalakan dan mematikannya setiap 10 detik. Konsentrasi robot sebesar 7,5 miligram per mililiter, yang paling padat dari empat konsentrasi yang diuji, menangkap sekitar 80% bakteri. Sedangkan pada konsentrasi yang sama, jumlah butiran plastik bebas juga berangsur-angsur berkurang karena tertarik pada mikrorobot.

Setelah itu, para peneliti mengumpulkan robot-robot tersebut dengan magnet permanen dan menggunakan ultrasound untuk menghilangkan bakteri yang menempel pada robot tersebut. Mereka kemudian memaparkan mikroba yang telah dihilangkan tersebut ke radiasi ultraviolet, sehingga menyelesaikan desinfeksi. Saat digunakan kembali, robot yang didekontaminasi masih mengandung plastik dan mikroba, meski keduanya dalam jumlah yang lebih kecil. Sistem mikrorobotik ini memberikan pendekatan yang menjanjikan untuk menghilangkan plastik dan bakteri dari air, catat para peneliti.

Referensi: “Kawanan Robot Mikro Magnetik dengan Lengan Polimer Menangkap Bakteri dan Mikroplastik di Air” 8 Mei 2024, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.4c02115

Para penulis mengakui pendanaan dari proyek Dana Pembangunan Regional Eropa/Dana Sosial Eropa TECHSCALE, program REFRESH dari Uni Eropa dan CzechNanoLab.