Pulsos de onda de ultrassom podem livrar oceanos de microplásticos

Sep 16, 2023

Elizabeth Montalbano | 19 de abril de 2023

Os microplásticos que flutuam no oceano e em outras massas de água são uma enorme fonte de poluição no mundo, representando uma ameaça à vida selvagem, ao meio ambiente e até aos seres humanos. Agora, os pesquisadores desenvolveram um dispositivo de prova de conceito que usa ondas sonoras pulsantes para remover partículas de plástico como uma solução potencial para esse problema global.

Uma equipe liderada por Menake Piyasena, professor associado do Instituto de Mineração e Tecnologia do Novo México, desenvolveu um dispositivo de dois estágios composto por tubos de aço e ondas sonoras pulsantes que demonstrou poder remover minúsculas partículas de plástico com menos de 5 milímetros de largura de amostras reais de água. .

A solução é uma das várias maneiras pelas quais os cientistas estão de olho para lidar com o crescente problema dos microplásticos, que representam toneladas de resíduos plásticos no oceano que são ingeridos por animais – e mais tarde humanos quando comem peixes do mar – e também lavam em terra.

Embora as previsões sobre a quantidade de microplásticos existentes hoje sejam bastante terríveis – com um estudo de 2021 da Universidade de Kyushu descobrindo que existem cerca de 24,4 trilhões de pedaços de microplásticos com um peso combinado de 82.000 a 578.000 toneladas nos oceanos superiores do mundo – os cientistas preveem seus impactos no ambiente e até mesmo a saúde humana podem ser reduzidos se as soluções atuais para o problema forem amplamente aplicadas.

A equipe de Piyasena espera adicionar sua invenção para ajudar a combater esse problema. A ideia de usar ondas de ultrassom para coletar microplásticos surgiu de uma discussão que o pesquisador principal do projeto teve com um colega sobre como resolver o problema de remover esses plásticos da água, disse ele.

“Como as forças acústicas podem juntar as partículas, eu me perguntei se poderíamos usá-las para agregar microplásticos na água, tornando o plástico mais fácil de remover”, disse ele.

Acontece que os cientistas poderiam usar ondas sonoras para transferir energia para as partículas, para que vibrem, se movam e depois se reúnam para uma coleta mais fácil, descobriram os pesquisadores. De fato, os cientistas já aplicaram esse conceito – semelhante a como alto-falantes tocando música alta podem fazer o chão tremer – a outros processos, como separar partículas biológicas como glóbulos vermelhos de líquidos como plasma.

Inicialmente, a equipe da New Mexico Tech testou sua teoria para separar microplásticos com dezenas de mícrons de largura – que é menor que a largura de um fio de cabelo humano – de amostras preparadas em laboratório com pequenos volumes de água pura.

No entanto, sabendo que os microplásticos no meio ambiente são maiores do que isso, a equipe de Piyasena - incluindo Nelum Perera, aluno de pós-graduação em seu laboratório - decidiu construir um dispositivo que pode ser usado com a maioria dos tamanhos de microplástico existentes e também pode ser ampliado para uso no mundo real, disse ela.

Para acomodar taxas de fluxo de água mais altas, Perera criou um dispositivo de prova de conceito com tubos de aço de 8 mm de largura conectados a um tubo de entrada e vários tubos de saída e, em seguida, anexou um transdutor ao lado do tubo de metal. Esse transdutor, quando ligado, gera ondas de ultrassom através do tubo de metal, que aplica forças acústicas nos microplásticos à medida que passam pelo sistema. O resultado é que as ondas sonoras tornam as partículas mais fáceis de capturar.

O protótipo do dispositivo é relativamente simples em comparação com os métodos tradicionais de filtragem, que são a forma mais comum agora usada para coletar microplásticos, disseram os pesquisadores. Isso ocorre porque não entope tão facilmente quanto as soluções baseadas em filtro, disseram eles.

Os pesquisadores testaram este dispositivo com microplásticos de poliestireno, polietileno e polimetilmetacrilato, observando a diferença de comportamento entre partículas menores (6 a 180 µm de largura) e maiores (180 a 300 µm de largura), disseram eles.

Nesses testes do sistema, partículas de ambos os tamanhos se organizaram ao longo do centro do canal e saíram pela saída do meio, enquanto a água limpa escorria pelas saídas ao redor. No entanto, se os pesquisadores adicionaram sabão em pó ou amaciante de roupas à água, as partículas maiores mudaram seu comportamento. Eles coletavam pelas laterais, saíam pelas saídas laterais e purificavam a água pela saída do meio.