微塑料污染几乎可以在地球上的任何地方发现，海洋生物学家越来越关注的是，包括海洋和水道，它们是脆弱动植物的家园。

来自康奈尔大学和北卡罗莱纳州立大学的工程师们提出了一个创造性的解决方案:一支名为“微清洁工”的游泳、自我推进的生物材料队伍，它可以清除和捕获塑料，这样它们就可以被计算机工程微生物分解。

他们的项目得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)新兴前沿研究和创新计划(Emerging Frontiers in Research and Innovation program)的200万美元资助，并结合了化学、生物学、环境毒理学、水文学、人工智能和计算机科学等领域的专业知识。

微塑料——微小的亚毫米级塑料——很容易通过废水处理设施，并越来越多地进入海洋和其他地方。

它们来自较大的塑料碎片，或者被制成皮肤清洁剂和牙膏等产品的微珠。

尽管生物学家发现了这些微塑料改变鸟类、鱼类和其他野生动物食性的证据，但这些微塑料对环境的影响尚不完全清楚。

该研究团队的目标是设计几类廉价、无毒的微型清洁剂，作为微型武器用于解决这一大问题。

康奈尔大学的重点将是一类在水中自我推进的油滴，收集微塑料颗粒并浮到水面，在那里它们可以被驳船或其他大型船只收集。

液滴中含有能在油和水之间产生张力梯度的化合物，使其具有自我推进的能力。

软材料（如油滴）的界面是Nicholas Abbott的专长，他是Tisch大学史密斯化学与生物分子工程学院的教授，也是该项目的联合首席研究员。

阿博特说，收集微塑料的众多挑战之一是，在微颗粒的世界中，它们相对较大，在水中扩散非常缓慢。

“你不能等着他们来抓你，”他说。“它们也存在于大量的水中。

我们的计划是创建基于可降解液滴的积极推进微系统，寻找和捕获微塑料颗粒。

因为它们是自动推进的，所以它们可以搜索大量的水。”

让微清洁器发挥作用的关键是了解它们要捕获的微塑料的化学组成——这是该项目的另一个目标。

微过滤器必须能够识别各种塑料化学物质，其中一些化学物质由于长期暴露在阳光下而发生变化，或者主要由覆盖在表面的生物膜所控制。

该研究团队将开发新的分析工具，用于基于液晶传感器、人工智能和肽（氨基酸链）的计算设计来表征微塑料的特性，这些肽被设计用于识别和粘合微塑料的表面。

这些肽将在北卡罗莱纳州进行工程设计，使用康奈尔大学能源系统工程系的Roxanne E.和Michael J.Zak教授以及该项目的联合首席研究员Fengqi You开发的机器学习方法。

您希望了解由Abbott设计的新型液晶吸收的微塑料产生的独特光学图案。

You说:“我们正在采用一种独特的方法来开发有效的深度学习技术，来解释液晶界面上微塑料吸附产生的时空光信号，从而创造出表明微塑料种类和浓度的光学‘指纹’。”

你还将使用机器学习技术来支持这项研究的最后一个组成部分——以微小细菌的形式改造微生物，使塑料降解。

这些微生物将进行一个生化过程，将微塑料转变成更环保、更具潜在价值的材料，如可用于生产更多微清洁剂的生物燃料或脂肪酸。

研究人员还希望推进活性微清洁器设计的科学，并开发用于塑料可持续加工的微生物，该项目的其他方面有潜力在各种环境和工业应用。

艾伯特说:“传统的颗粒捕获工程方法在影响微塑料所需的大规模上没有意义。”

“我们战略的一部分是使用分解的微塑料产品作为微清洁剂的基础，可以收集额外的颗粒。

这种循环方法可以扩大工程解决方案所需要的过程。”

北卡罗莱纳州教授卡罗尔·霍尔、奥林·维列夫和内森·克鲁克是该项目的联合首席调查人员。

康奈尔大学梅尼格生物医学工程学院Robert S.Langer'70的家人和朋友教授蒋绍义和康奈尔大学农业与生命科学学院生物与环境工程教授托德·沃尔特帮助指导了这项初步研究。

资料来源:康奈尔工程学院。