SVEUČILIŠTE Pusan National University objavilo je u ponedjeljak da su njegovi znanstvenici razvili metodu koja u nekoliko minuta uklanja mikroskopsko plastično onečišćenje iz vode tako što čestice plastike povezuje s česticama metala koje reagiraju na magnetsko polje, što bi moglo biti rješenje za pročišćavanje pitke vode i otpadnih voda.

Tim tvrdi da je ovim inovativnim postupkom uspio ukloniti više od 95% mikro i nanoplastike u roku od 10 minuta.

Metoda cilja fragmente plastike koji su premali da bi ih uhvatili klasični postupci filtracije i taloženja, zbog čega se lako šire vodenim ekosustavima i potencijalno se mogu nakupljati u ljudskom tijelu.

Štetno djelovanje na zdravlje

Dosad provedena istraživanja pokazala su da mikroplastika može izazvati upalne reakcije i oksidativni stres u stanicama, što znači da tijelo reagira na nju kao na napad patogena te da se u tom procesu stvaraju reaktivne tvari koje oštećuju stanice i tkiva.

U pokusima na ljudskim stanicama i životinjama one su povezane s reakcijama imunološkog sustava, upalama crijeva, promjenama crijevne mikrobiote i potencijalno genotoksičnim učincima, odnosno oštećenjima DNA, što su preduvjeti za ozbiljnije bolesti poput kardiovaskularnih problema ili poremećaja metabolizma.

Jedna pregledna studija pokazala je da mikro i nanoplastika može potaknuti upalne procese, oksidativni stres i mikroskopska oštećenja tkiva u organizmu, no postojeći dokazi uglavnom potječu iz laboratorijskih i životinjskih studija te su potrebna daljnja istraživanja kako bi se razjasnili mehanizmi djelovanja i stvarni zdravstveni rizici za ljude.

Kako funkcionira mehanizam?

U istraživanju koje je vodio Chung Sung-wook, a objavljeno je u časopisu Journal of Environmental Management, znanstvenici su razvili metodu uklanjanja mikro i nanoplastike s pomoću tankih, pločastih magnetskih nanočestica od željeznog oksida budući da magnetsko polje ne može djelovati izravno na plastiku. Umjesto uobičajenih kuglastih čestica, odabran je pločasti oblik kako bi se povećala dodirna površina s plastičnim fragmentima i time pojačale međusobne interakcije.

Površine tih nanočestica dodatno su kemijski modificirane kako bi se bolje vezale za plastiku. Na njih je nanesen sloj silicijeva dioksida (SiO₂) s različitim funkcionalnim skupinama, poput dugih ugljikovodičnih lanaca i aromatskih struktura, koje potiču elektrostatsko privlačenje, hidrofobne interakcije i tzv. π–π veze koje djeluju tako da se čestice nanoplastike lijepe za njih.

Kada se dovoljno metalnih čestica zalijepi za mikro i nanoplastiku, nastaju hibridi plastike i metala na koje magnetsko polje može učinkovito djelovati.

Stvaranje mreže koja hvata čestice

Dodatni, ključni učinak javlja se kada se na smjesu vode, mikroplastike i metalnih nanočestica primijeni vanjsko magnetsko polje. Tada se hibridne nanočestice počnu međusobno privlačiti i organizirati u veće nakupine i nepravilne trodimenzionalne mreže. Te strukture, osim što su već kemijski vezale dio mikroplastike, u svojim sitnim šupljinama i "džepovima" također fizički zarobljavaju mnoštvo čestica mikroplastike. Tako se hvata čak i dio mikroplastičnih čestica koje se nisu izravno vezale za površinu metalnih. Znanstvenici taj proces nazivaju "dinamičko zatočenje".

Čišćenje se može ponavljati

Nakon što se plastika i nanočestice tako povežu, cijeli sklop može se magnetnim poljem povući na jednu stranu spremnika ili na poseban hvatač. Tako nastaje koncentrirani mulj sastavljen od plastike i magnetskih pločica.

Autori tvrde da se metalne nanočestice potom mogu očistiti odgovarajućim otapalima i ponovno koristiti kroz više ciklusa, čime se smanjuju troškovi i rizici za okoliš koje bi mogle predstavljati metalne nanočestice.

Inovacije u novoj tehnici

Iako ideja magnetskog uklanjanja mikroplastike nije nova, ovo istraživanje donosi važan iskorak. Novost je u kombinaciji pločastog oblika čestica, pažljivo prilagođenoj površinskoj kemiji i mehanizmima u kojima magnet ne služi samo kao "udica", nego aktivno potiče stvaranje mrežastih struktura koje dodatno fizički zarobljavaju iznimno finu plastiku koju klasični filtri ne mogu zaustaviti.

Primjena u komunalnim sustavima

Nova studija predstavila je cijeli put, od dizajna nanočestica i povezivanja s plastikom do mehanizma uklanjanja. Iz nje se može zaključiti da bi se tehnologija mogla primijeniti u komunalnim sustavima pročišćavanja pitke i otpadne vode, u čišćenju okoliša i u obradi industrijskih ispusta.

"Nanoplastika veličine desetaka do stotina nanometara postala je nova prijetnja okolišu, no metode temeljene na filtrima teško je uklanjaju", rekao je Chung.

"Ova tehnika nudi način da se iznimno fini onečišćivači uklone brzo i uz visoku učinkovitost", dodao je.