آلات نانوية أرفع من الشعرة تسبح في المياه بشكل مستقل لتنظف البحار

تغير المناخ له أثر عظيم على صحة جميع محيطات العالم، وقد قرر مهندسو علم النانو تكنولوجي في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو أن يجدوا حلاً لتلوث المحيطات بثاني أكيد الكربون، ليصلوا إلى ابتكار آلات نانوية بالغة الضآلة، أصغر من سمك الشعرة، تستطيع أن تسبح في المياه بشكل آلي مستقل، منظفة المياه من ثاني أكسيد الكربون لوحدها، ومحولة إياه إلى مادة مفيدة قابلة للاستخدام.

هذه الآلات النانوية مغطاة بسطح بوليمري خارجي لكي تستطيع الإمساك بإنزيم أنهيدرايز الكربون، والذي يستطيع أن يسرّع التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون والماء مكوناً البيكربونات، كما يضاف كلورايد الكالسيوم إلى الماء لكي يساعد على تحويل البيكربونات إلى كربونات الكالسيوم، وتقوم الحركة المستمرة والآلية للآلات الصغيرة في الماء بعملية المزج المطلوبة، مما يسرع تحويل ثاني أكسيد الكربون.

يتم تسهيل هذه الحركة الدائبة عن طريق إضافة كميات صغيرة من بيروكسيد الهيدروجين للمياه، والذي يقوم بالتفاعل مع سطح البلاتين الداخلي للآلات الصغيرة، ثم يقوم بتوليد تيار من فقاعات الأكسجين يقوم بدفع هذه الآلات في المياه بسرعة تصل إلى 100 ميكرو متر في الثانية.

أفاد الباحثون أن الآلات النانوية نجحت في إزالة 90 بالمئة من ثاني أكسيد الكربون الموجود في محلول المياه منزوع الأيونات الذي أجروا عليه التجارب في المختبر، في غضون خمس دقائق فقط، وقد لاحظوا فعالية مشابهة في التجارب على مياه البحر، حيث قامت الآلات الضئيلة بإزالة 88 بالمئة من ثاني أكسيد الكربون، وبمجرد أن تنهي مهمة التنظيف الخاصة بها، يتم استردادها من المحلول المائي، لتكون قابلة للاستخدام مرة أخرى.

لكون محاليل الماء التي استخدمت في التجارب تحتوي على كمية من بيروكسيد الهيدروجين تراوحت بين 2 إلى 4 بالمئة فقط، فقد اعترف الباحثون بكونه أقل من الكمية المثالية المطلوبة لتوفير الوقود للآلات النانوية، لذلك فإن هذه الحاجة إلى المادة الإضافية، إلى جانب  الاعتماد على استخدام البلاتين في تصنيع الآلات الصغيرة، دفع علماء النانو تكنولوجي إلى التفكير بتطوير نسخة محسّنة من هذه الآلات النانوية تستطيع الاعتماد على المياه كوقود لحركتها.

قال كيفن كوفمان المؤلف المشارك لهذه الدراسة والطالب غير المتخرج في الفريق أنه إذا استطاعت هذه الآلات النانوية استخدام البيئة المحيطة كوقود، فإنها ستكون أوسع استخداماً، كما إنها ستكون رخيصة وصديقة للبيئة، مضيفاً أنه في المستقبل سوف نستطيع استخدام هذا الابتكار لمعالجة المياه، مثل مصانع التنقية الضخمة، لكن هذه المرة، باستخدام آلات أرفع من الشعرة.