I ricercatori dell'ICIQ in Spagna hanno progettato micromotori che si muovono da soli per purificare le acque reflue. Il processo crea ammoniaca, che può fungere da fonte di energia verde. Ora, un metodo di intelligenza artificiale sviluppato presso l'Università di Göteborg verrà utilizzato per mettere a punto i motori per ottenere i migliori risultati possibili.
I micromotori sono emersi come uno strumento promettente per il risanamento ambientale, in gran parte grazie alla loro capacità di spostarsi autonomamente ed eseguire compiti specifici su microscala. Il micromotore è costituito da un tubo in silicio e biossido di manganese nel quale reazioni chimiche provocano la fuoriuscita di bolle da un'estremità. Queste bolle agiscono come un motore che mette in movimento il tubo.
I ricercatori dell'Istituto di ricerca chimica della Catalogna (ICIQ) hanno costruito un micromotore ricoperto dal composto chimico laccasi, che accelera la conversione dell'urea presente nell'acqua inquinata in ammoniaca quando entra in contatto con il motore. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nanoscale .
"Questa è una scoperta interessante. Oggi gli impianti di trattamento dell'acqua hanno difficoltà a scomporre tutta l'urea, il che provoca l'eutrofizzazione quando l'acqua viene rilasciata. Questo è un problema serio soprattutto nelle aree urbane", afferma Rebeca Ferrer, dottoranda. . studentessa del gruppo della Dottoressa Katherine Villa all'ICIQ.
La conversione dell'urea in ammoniaca offre anche altri vantaggi. Se riesci a estrarre l'ammoniaca dall'acqua, hai anche una fonte di energia verde poiché l'ammoniaca può essere convertita in idrogeno.
C'è molto lavoro di sviluppo da fare e le bolle prodotte dai micromotori rappresentano un problema per i ricercatori.
"Dobbiamo ottimizzare il design affinché i tubi possano purificare l'acqua nel modo più efficiente possibile. Per fare questo, dobbiamo vedere come si muovono e per quanto tempo continuano a funzionare, ma questo è difficile da vedere al microscopio perché le bolle oscurano la vista", spiega Ferrer.
Tuttavia, grazie a un metodo di intelligenza artificiale sviluppato dai ricercatori dell’Università di Göteborg, è possibile stimare i movimenti dei micromotori al microscopio. L'apprendimento automatico consente di monitorare contemporaneamente più motori nel liquido.
"Se non possiamo monitorare il micromotore, non possiamo svilupparlo. La nostra intelligenza artificiale funziona bene in un ambiente di laboratorio, dove è attualmente in corso il lavoro di sviluppo", afferma Harshith Bachimanchi, Ph.D. studente presso il Dipartimento di Fisica, Università di Göteborg.
I ricercatori hanno difficoltà a dire quanto tempo ci vorrà prima che gli impianti di trattamento delle acque urbane possano diventare anche produttori di energia. Resta ancora molto lavoro di sviluppo, compreso il metodo dell'intelligenza artificiale, che deve essere modificato per funzionare in sperimentazioni su larga scala.
"Il nostro obiettivo è mettere a punto i motori alla perfezione", afferma Bachimanchi.
Ulteriori informazioni: Rebeca Ferrer Campos et al, Micromotori con propulsione a bolle per la generazione di ammoniaca, Nanoscala (2023). DOI:10.1039/D3NR03804A
Informazioni sul giornale: Nanoscala
Fornito dall'Università di Göteborg
