Éliminer les polluants nanoplastiques à l’aide de microrobots
L’empreinte moléculaire(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) est une technique de pointe prometteuse pour les applications liées à la sécurité des aliments et de l’eau. Elle permet à des capteurs extrêmement sélectifs de détecter des contaminants à de très faibles concentrations. L’un des principaux inconvénients de cette technique est qu’elle se limite à l’identification des contaminants organiques, tels que les pesticides, les produits pharmaceutiques et les colorants. Cela signifie que les impuretés solides, telles que les micro et nanoplastiques, ne se prêtent pas pour l’instant à l’empreinte moléculaire.
Cibler la pollution par micro et nanoplastique
Le projet MIPhmotors, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), s’était fixé pour objectif d’identifier de nouvelles stratégies potentielles susceptibles de surmonter les limites actuelles de la détection, et en particulier de cibler la pollution micro et nanoplastique. Le projet a été coordonné par l’université de technologie de Brno(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en République tchèque. «L’augmentation de la production et de l’utilisation des plastiques est responsable d’une accumulation de déchets plastiques dans les océans, les mers, les lacs et les rivières», souligne le coordinateur du projet MIPhmotors, Mario Urso, de l’université de Catane(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en Italie. «Les plastiques s’y fragmentent lentement en morceaux plus petits, appelés microplastiques et nanoplastiques, qui peuvent devenir plus dangereux en adsorbant d’autres contaminants toxiques de l’eau.» Ces micro et nanoplastiques peuvent être ingérés par les poissons ou contaminer directement les systèmes d’eau potable. Les nanoplastiques peuvent se révéler particulièrement dangereux car, en raison de leur taille minuscule et de leur faible poids, ils peuvent se diffuser rapidement et pénétrer aisément dans les tissus.
Des microrobots autopropulsés alimentés par la lumière
Pour lutter contre ce phénomène, Mario Urso a mis au point des microrobots capables de piéger les microplastiques dans l’eau. Ces microrobots autopropulsés, alimentés par la lumière, sont constitués de couches d’une nouvelle classe de matériaux 2D semblables au graphène, les MXenes. Les nanoplastiques sont capturés et maintenus entre ces couches, comme des livres dans une bibliothèque. À l’aide de prototypes, Mario Urso a pu démontrer que ces microrobots multidirectionnels peuvent efficacement et rapidement recueillir des nanosphères de polystyrène dans des échantillons d’eau. Après avoir piégé les nanoplastiques, les microrobots ont été transférés magnétiquement sur des électrodes, qui ont procédé à une estimation de la quantité de plastique piégé. «Le projet a démontré le potentiel de ces microrobots à éliminer les nanoplastiques de l’eau contaminée et répondre à une préoccupation grandissante en matière de pollution environnementale», explique Mario Urso. «Je nourris l’espoir que ce travail servira de source d’inspiration pour le développement de solutions basées sur les microrobots dans le cadre du traitement et de la surveillance de l’eau et des aliments.»
Capteurs pour microrobots dans des scénarios réels
Pour Mario Urso, les prochaines étapes consisteront à mettre au point des capteurs pour microrobots capables de fonctionner dans des scénarios concrets et commercialement viables. Il s’agira surtout de trouver un moyen de réduire le coût de fabrication des microrobots. «Les MXènes utilisés sont relativement coûteux», précise-t-il. «Nous devons avant tout développer une nouvelle approche, moins coûteuse, pour préparer ces microrobots. Dès le départ, j’ai voulu développer un système qui évite l’utilisation d’appareils coûteux et qui ne nécessite pas de personnel qualifié.» Les microrobots doivent également être testés dans différents types d’eau. Une forte concentration de sel, par exemple, peut nuire à leurs performances. Mario Urso souhaite également appliquer des techniques d’empreinte moléculaire à ces prototypes de microrobots, afin d’encore accroître leur efficacité. «Cela pourrait constituer un réel un défi», fait-il remarquer. «Le risque est que pour intégrer cette fonction supplémentaire, il nous faille introduire un nouveau matériau qui pourrait remplir l’espace entre les couches de MXene, là où les nanoplastiques doivent être stockés, ce qui réduirait les performances.» Mario Urso estime néanmoins que la réussite de ce projet démontre que les scientifiques doivent être polyvalents. «J’ai commencé par considérer l’empreinte moléculaire et j’ai fini par trouver une approche plus innovante et plus efficace», explique-t-il.
Mots‑clés
MIPhomotors, nanoplastique, contaminants, microrobots, pollution, capteurs
