Bekämpning av mikroplast: "Du kan inte filtrera havet – det är för stort" men NCSU-forskare har en idé

Publiceringsdatum: 23 oktober 2020

RALEIGH – Små partiklar av plast, kallad mikroplaster, utgör en mängd miljöproblem i marina ekosystem och bortom. Ny forskning har funnit att dessa mikroplaster är finns på fler ställenoch i större mängder än någon förväntat sig. Nu arbetar forskare från NC State och Cornell med att utveckla ett självbärande system som använder mikroplast för att fånga upp mer mikroplast.

"Du kan inte filtrera havet – det är för stort", säger Carol Hall, forskningsledare (PI) för forskningsinitiativet. – Omfattningen av problemet gör att vi behöver utveckla revolutionerande nya metoder för att ta bort mikroplaster från havsvatten. Så det är vårt mål." Hall är Camille Dreyfus Distinguished University Professor of Chemical and Biomolecular Engineering vid NC State och leder projektet tillsammans med Nicholas Abbott, Tisch University Professor of Chemical and Biomolecular Engineering vid Cornell.

Den stora idén är att skapa ett cirkulärt system. Utgångspunkten skulle innebära att skapa "mikrorenande partiklar" som mikroplaster skulle hålla sig till, troligtvis med hjälp av peptider designade av Hall-gruppen och så kallade "mjuka dendritiska material" pionjär av Orlin Velevs labb. Velev är en co-PI på projektet och S. Frank och Doris Culberson framstående professor i kemisk och biomolekylär teknik vid NC State.

"Tanken är att dessa mikrorengörande partiklar skulle ta tag i mikroplasterna, kollapsa in i sig själva och sedan flyta till ytan - där du kan plocka upp dem", säger Velev.

De mikrorengörande partiklarna och mikroplasterna skulle sedan matas in i en bioreaktor, som skulle bryta ner mikroplasterna och använda de resulterande biprodukterna för att skapa nya mikrorengörande partiklar (och möjligen andra användbara material).

Hur skulle det fungera?

"Forskarsamhället har redan identifierat mikroorganismer som kan bryta ner plast till olika biprodukter", säger Nathan Crook, en co-PI på projektet och biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik vid NC State. "Vi planerar att bygga vidare på den kunskapen och modifiera en marin mikroorganism för att bryta ned plast.

– Vi skulle åtminstone vilja att mikroorganismen skulle kunna använda plasten som en energikälla, så att den kan växa och föröka sig – för det skulle åtminstone omvandla plasten till något biologiskt nedbrytbart. Men vi planerar att modifiera den marina mikroorganismen så att den producerar kemikalier som vi kan använda som råvara för att producera fler mikrorengörande partiklar, som sedan kan användas för att fånga upp mer mikroplast.

"I slutändan vill vi se om vi kan använda detta tillvägagångssätt för att förvandla mikroplaster till kemikalier som har kommersiellt värde för antingen tillverkning eller farmaceutiska tillämpningar," säger Crook. "Bokstavligen förvandla skräp till något värdefullt."

För att kontrollera och optimera denna komplexa process har gruppen slagit sig ihop med Fengqi You, Roxanne E. och Michael J. Zak professor i energisystemteknik på Cornell, som är expert på avancerad maskininlärning och AI-tekniker.

Arbetet sker med stöd från National Science Foundations Emerging Frontiers in Research and Innovation-program, under bidragsnummer 2029327. Bidraget är på $2 miljoner över fyra år.

(C) NCSU

Ursprunglig artikelkälla: WRAL TechWire