Kleinstes Mikroplastik – weniger als 5 mm groß – ist schwer aufzunehmen und zu entfernen.
Darüber hinaus können sie Schwermetalle und Schadstoffe absorbieren und bei versehentlichem Verzehr möglicherweise Menschen oder Tieren schaden.
Frühere Forscher schlugen daher einen energiearmen Weg zur Beseitigung von Kunststoffen in der Umwelt vor, indem sie Katalysatoren verwenden, die Sonnenlicht nutzen, um hochreaktive Verbindungen zu erzeugen, die diese Art von Polymeren abbauen.
Allerdings ist es eine Herausforderung, die Katalysatoren und winzigen Kunststoffteile miteinander in Kontakt zu bringen, und erfordert in der Regel Vorbehandlungen oder sperrige mechanische Rührer, die sich nicht einfach vergrößern lassen.
Die Forscher haben einen durch Sonnenlicht angetriebenen Katalysator entwickelt, der sich auf Mikropartikel zubewegt, diese festhält und sie zerlegt.
Um ein katalytisches Material in lichtbetriebene Mikroroboter umzuwandeln, stellten die Forscher sternförmige Partikel aus Wismutvanadat her und beschichteten die 4–8 µm breiten Strukturen anschließend gleichmäßig mit magnetischem Eisenoxid.
Die Mikroroboter könnten durch ein Labyrinth von Kanälen schwimmen und über deren gesamte Länge mit Mikroplastikstücken interagieren.
Die Forscher fanden heraus, dass Mikroroboter unter sichtbarem Licht vier gängige Kunststoffarten stark glänzen ließen.
Anschließend beleuchtete das Team Teile der vier mit dem Mikroroboter-Katalysator bedeckten Kunststoffe sieben Tage lang in einer verdünnten Wasserstoffperoxidlösung.
Sie beobachteten, dass der Kunststoff 3 % seines Gewichts verlor und dass sich die Oberflächenstruktur aller Arten von glatt zu narbig veränderte und kleine Moleküle und Bestandteile des Kunststoffs in der übrig gebliebenen Lösung gefunden wurden.
Die Forscher sagen, dass die selbstfahrenden Mikroroboter-Katalysatoren den Weg für Systeme ebnen, die Mikroplastik an schwer zugänglichen Stellen einfangen und abbauen können.