Pequeñas partículas de plástico llamados microplásticos, plantean una serie de problemas ambientales en los ecosistemas marinos y más allá. Investigaciones recientes han descubierto que estos microplásticos se encuentran en más lugares, y en cantidades mayores, de lo que nadie anticipó. Ahora, investigadores de NC State y Cornell están trabajando para desarrollar un sistema autosostenible que utiliza microplásticos para capturar más microplásticos.

"No se puede filtrar el mar, es demasiado grande, "dice Carol Hall, investigador principal (IP) de la iniciativa de investigación. "La escala del problema significa que necesitamos desarrollar nuevos métodos revolucionarios para eliminar los microplásticos del agua de mar. Así que ese es nuestro objetivo". Hall es la profesora universitaria distinguida Camille Dreyfus de ingeniería química y biomolecular en NC State y lidera el proyecto junto con Nicholas Abbott, Catedrático de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad Tisch en Cornell.

La gran idea es crear un sistema circular. El punto de partida implicaría la creación de 'micropartículas de limpieza' a las que se adherirían los microplásticos, probablemente usando péptidos diseñados por el grupo Hall y los llamados 'materiales dendríticos blandos' iniciados por el laboratorio de Orlin Velev. Velev es co-investigador principal del proyecto y profesor distinguido de ingeniería química y biomolecular de S. Frank y Doris Culberson en NC State.

"La idea es que estas micropartículas de limpieza agarrarían los microplásticos, colapsar sobre sí mismos, y luego flotar hacia la superficie, donde podría recogerlos, "Dice Velev.

Las micropartículas de limpieza y los microplásticos se introducirían en un biorreactor, que descompondría los microplásticos y utilizaría los subproductos resultantes para crear nuevas partículas de micro limpieza (y posiblemente otros materiales útiles).

¿Cómo funcionaría eso?

"La comunidad de investigación ya ha identificado microorganismos capaces de descomponer los plásticos en varios subproductos, "dice Nathan Crook, un co-PI en el proyecto y profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State. "Planeamos aprovechar ese conocimiento, modificar un microorganismo marino para degradar el plástico.

"Por lo menos, nos gustaría que el microorganismo pudiera utilizar el plástico como fuente de energía, permitirle crecer y reproducirse, porque eso al menos convertiría el plástico en algo biodegradable. Pero estamos planeando modificar el microorganismo marino para que produzca químicos que podamos usar como materia prima para producir más partículas de micro limpieza. que luego se puede utilizar para capturar más microplásticos.

"Por último, Queremos ver si podemos utilizar este enfoque para convertir los microplásticos en productos químicos que tengan valor comercial para aplicaciones de fabricación o farmacéuticas. Crook dice:"Convertir literalmente basura en algo valioso".

Para controlar y optimizar este complejo proceso, el grupo se ha asociado con Fengqi You, el profesor Roxanne E. y Michael J. Zak de ingeniería de sistemas energéticos en Cornell, que es un experto en aprendizaje automático avanzado y técnicas de inteligencia artificial.

El trabajo se está realizando con el apoyo del programa de Fronteras Emergentes en Investigación e Innovación de la National Science Foundation, con el número de subvención 2029327. La subvención es de 2 millones de dólares durante cuatro años.