La montée en flèche de la production de plastique au cours du siècle dernier a eu des conséquences dévastatrices sur nos écosystèmes aquatiques. Les déchets plastiques envahissent désormais nos océans et nos cours d’eau, posant un grave problème environnemental. À mesure que ces plastiques se décomposent dans l’environnement, ils se fragmentent en minuscules morceaux, connus sous le nom de microplastiques et de nanoplastiques. Ces plastiques représentent une menace sérieuse pour la faune aquatique et plus indirectement pour la santé humaine.

Ces fragments de plastique, issus de la dégradation de produits plastiques plus volumineux, ainsi que des microbilles et des fibres perdues lors du lavage des textiles synthétiques, peuvent pénétrer facilement dans les chaînes alimentaires aquatiques. Les organismes aquatiques les ingèrent, provoquant des problèmes digestifs et des risques de famine. De plus, ces minuscules fragments de plastique ont la capacité d’absorber des toxines et des produits chimiques de l’environnement, qui peuvent s’accumuler dans la chaîne alimentaire et affecter les humains qui consomment des fruits de mer.

Cependant, le retrait des microplastiques et des nanoplastiques de l’eau s’avère difficile avec les méthodes de filtration conventionnelles, car leur petite taille leur permet de passer à travers les filtres (à noter toutefois de récents progrès sur ce sujet, cf. notre article présentant l’invention d’un filtre capable de capturer 99,9% des microplastiques). Face à ce défi croissant, des chercheurs ont développé une solution novatrice: des robots microscopiques conçus à base de cellules d’algues capables de rechercher et de capturer activement les particules de plastique grâce à des champs magnétiques.

Dans une récente étude publiée dans « Advanced Functional Materials », des scientifiques tchèques expliquent avoir créé des « robots à microalgues » contrôlables en appliquant sur des microalgues vivantes, des nanoparticules magnétiques. Les cellules d’algues ont été choisies pour leur charge de surface négative naturelle (provenant de la présence de groupes acides carboxyliques à leur surface), qui leur permet d’interagir électrostatiquement avec les plastiques chargés positivement. En fixant des nanoparticules d’oxyde de fer chargées positivement à l’extérieur des algues, les chercheurs ont pu diriger et contrôler ces robots via des champs magnétiques rotatifs externes.

Ces robots se sont révélés très efficaces, capturant à la fois des microplastiques et des nanoparticules de polystyrène avec une efficacité encourageante. En effet, en comparant l’intensité de fluorescence des échantillons d’eau avant et après la dépollution réalisée à l’aide du robot, les chercheurs ont pu quantifier la quantité de plastique éliminée, démontrant une efficacité d’élimination de 92% pour les nanoplastiques et de 70% pour les microplastiques.

Grâce à leur petite taille biorobotique, ils peuvent exploiter des forces électrostatiques pour s’accrocher à des déchets plastiques, même à l’échelle nanométrique, lorsqu’ils nagent sous direction magnétique. Contrairement aux robots précédents fabriqués à partir de matériaux inorganiques, qui reposaient souvent sur un mouvement passif moins efficace, ces robots à microalgues présentent des avantages significatifs.

L’un des avantages clés est leur fabrication à partir de matériaux biologiques naturels et biodégradables, qui évite l’utilisation de composants coûteux ou toxiques. En outre, les robots à base d’algues peuvent s’auto-répliquer, offrant ainsi une solution évolutive et économique pour lutter contre la pollution plastique. Les tests ont également montré que les robots présentent une toxicité minimale et peuvent être réutilisés pour plusieurs cycles de capture avec peu de perte d’efficacité. En effet, après cinq cycles d’utilisation et de lavage, les robots ont continué à présenter un taux de capture de 80% pour les nanoplastiques et de 54 % pour les microplastiques.

Cette approche « verte » de la microrobotique environnementale ouvre la voie à une solution durable pour réduire la pollution dans nos océans et nos cours d’eau. L’utilisation de tels robots à base d’algues pourrait potentiellement offrir une méthode pour cibler activement et éliminer les déchets plastiques dans l’eau, contribuant ainsi à une planète plus propre et plus saine. Toutefois, les premières expériences s’étant concentrées sur la capture de plastiques chargés positivement, les chercheurs souhaiteraient développer en complément, un autre système capable de capturer les micro/nanoplastiques chargés négativement.

Source: Techno-science