Un robot ispirato alle lumache mira a combattere l'inquinamento da microplastica nei corpi idrici
Per rispondere alla crescente preoccupazione per le microplastiche, gli scienziati hanno creato un prototipo di robot ispirato a una lumaca, progettato per rimuoverle da oceani, mari e laghi.
L'inquinamento da plastica negli oceani rappresenta una grave minaccia, con milioni di tonnellate che si depositano nei mari ogni anno, dai detriti di grandi dimensioni alle microplastiche. Il pericolo va oltre l'impigliamento della vita marina nelle plastiche più grandi e l'ingestione di microplastiche, causando danni alle specie e influenzando l'intera catena alimentare marina.
Sebbene gli sforzi attuali si concentrino sulla rimozione dei rifiuti plastici visibili attraverso iniziative come i progetti di pulizia degli oceani, queste misure potrebbero non affrontare efficacemente il problema diffuso delle microplastiche.
I metodi comuni di raccolta dei detriti più grandi, come le reti o i nastri trasportatori, non sono utili per raccogliere le microplastiche, poiché queste minuscole particelle richiedono meccanismi di pompaggio ad alta intensità energetica per essere estratte.
Per affrontare questa sfida, i ricercatori della Cornell University si sono ispirati alla lumaca mela delle Hawaii. Questo approccio innovativo mira a sviluppare un prototipo di robot in grado di imitare il movimento ondulatorio della lumaca per spingere il flusso dell'acqua e catturare le microplastiche.
Le somiglianze tra questo robot e le lumache
Modellato sulla lumaca mela delle Hawaii, il robot imita il movimento del piede della lumaca per guidare il flusso dell'acqua e catturare le particelle galleggianti. Sunghwan Jung, professore presso il dipartimento di ingegneria biologica e ambientale della Cornell University e uno degli autori dello studio, ha spiegato di essersi ispirato al modo in cui la lumaca raccoglie le particelle di cibo all'interfaccia acqua-aria per sviluppare un dispositivo in grado di raccogliere le microplastiche negli oceani o sulla superficie dell'acqua.
Il prototipo modificato, derivato da un progetto esistente, doveva essere scalato per essere utilizzato in ambienti reali. Utilizzando una stampante 3D, i ricercatori hanno creato un foglio flessibile, simile a un tappeto, in grado di ondulare.
Al di sotto, una struttura elicoidale ruota come un cavatappi, facendo ondulare il tappeto e generando un'onda nell'acqua. La comprensione del flusso del fluido è stata fondamentale e ha richiesto un'analisi per caratterizzare il comportamento di pompaggio.
Il sistema di pompaggio dei fluidi, ispirato alla tecnica delle lumache, funziona apertamente nell'aria. I ricercatori hanno scoperto che un sistema chiuso, con la pompa chiusa e l'utilizzo di un tubo per aspirare acqua e particelle, avrebbe richiesto un elevato consumo energetico. Al contrario, il sistema aperto ispirato alle lumache si è rivelato molto più efficiente.
Nonostante le dimensioni ridotte, il prototipo funziona con soli 5 volt di elettricità, a dimostrazione della sua capacità di aspirazione dell'acqua. Per controbilanciare il peso della batteria e del motore, potrebbe essere necessario un dispositivo di galleggiamento per evitare che il robot affondi.
Riferimento alle notizie:
Pandey A., Chen Z., Yuk J., et al. Optimal free-surface pumping by an undulating carpet. Nature Communications (2023).