Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Polusi plastik ada dimana-mana. Studi mengungkapkan bagaimana perjalanannya – ScienceDaily


Polusi plastik ada di mana-mana saat ini, dengan partikel mikroplastik dari barang sekali pakai ditemukan di lingkungan alami di seluruh dunia, termasuk Antartika. Tetapi bagaimana partikel-partikel itu bergerak dan terakumulasi di lingkungan masih kurang dipahami. Sekarang sebuah studi Universitas Princeton telah mengungkapkan mekanisme bagaimana mikroplastik, seperti Styrofoam, dan polutan partikulat dibawa jarak jauh melalui tanah dan media berpori lainnya, dengan implikasi untuk mencegah penyebaran dan penumpukan kontaminan dalam sumber makanan dan air.

Studi yang dipublikasikan di Kemajuan Sains pada tanggal 13 November, mengungkapkan bahwa partikel mikroplastik tersangkut saat bergerak melalui bahan berpori seperti tanah dan sedimen tetapi kemudian terlepas dan sering terus bergerak lebih jauh. Mengidentifikasi proses stop-and-restart ini dan kondisi yang mengendalikannya adalah hal baru, kata Sujit Datta, asisten profesor teknik kimia dan biologi dan fakultas terkait dari Andlinger Center for Energy and the Environment, High Meadows Environmental Institute dan Princeton Institute. untuk Sains dan Teknologi Material. Sebelumnya, para peneliti mengira bahwa ketika mikropartikel macet, mereka umumnya tinggal di sana, yang membatasi pemahaman tentang penyebaran partikel.

Datta memimpin tim peneliti, yang menemukan bahwa mikropartikel didorong bebas ketika laju cairan yang mengalir melalui media tetap cukup tinggi. Para peneliti Princeton menunjukkan bahwa proses pengendapan, atau pembentukan bakiak, dan erosi, pemecahannya, bersifat siklus; bentuk penyumbatan dan kemudian dipecah oleh tekanan fluida dari waktu ke waktu dan jarak, partikel bergerak lebih jauh melalui ruang pori sampai penyumbatan terbentuk kembali.

“Tidak hanya kami menemukan dinamika partikel yang dingin ini terjebak, tersumbat, membangun endapan dan kemudian didorong masuk, tetapi proses itu memungkinkan partikel menyebar pada jarak yang jauh lebih jauh daripada yang kita duga,” kata Datta.

Tim tersebut termasuk Navid Bizmark, rekan penelitian pascadoktoral di Institut Princeton untuk Sains dan Teknologi Bahan, mahasiswa pascasarjana Joanna Schneider, dan Rodney Priestley, profesor teknik kimia dan biologi serta wakil dekan bidang inovasi.

Mereka menguji dua jenis partikel, “lengket” dan “tidak lengket”, yang sesuai dengan jenis mikroplastik sebenarnya yang ditemukan di lingkungan. Anehnya, mereka menemukan bahwa tidak ada perbedaan dalam proses itu sendiri; Artinya, keduanya masih tersumbat dan tidak tersumbat pada tekanan fluida yang cukup tinggi. Satu-satunya perbedaan adalah di mana cluster terbentuk. Partikel “antilengket” cenderung terjebak hanya di lorong sempit, sedangkan partikel lengket tampaknya bisa terjebak di permukaan media padat yang mereka temui. Sebagai hasil dari dinamika ini, sekarang jelas bahwa bahkan partikel “lengket” dapat menyebar ke area yang luas dan melalui ratusan pori.

Dalam makalah tersebut, para peneliti menggambarkan pemompaan mikropartikel polistiren fluoresen dan cairan melalui media berpori transparan yang dikembangkan di lab Datta, dan kemudian mengamati mikropartikel bergerak di bawah mikroskop. Polystyrene adalah mikropartikel plastik pembentuk styrofoam yang sering mengotori tanah dan saluran air melalui bahan pengiriman dan wadah makanan cepat saji. Media berpori yang mereka buat sangat mirip dengan struktur media yang terjadi secara alami, termasuk tanah, sedimen, dan akuifer airtanah.

Biasanya media berpori bersifat buram, sehingga orang tidak dapat melihat apa yang dilakukan mikropartikel atau bagaimana mereka mengalir. Peneliti biasanya mengukur apa yang masuk dan keluar dari media, dan mencoba menyimpulkan proses yang terjadi di dalamnya. Dengan membuat media berpori transparan, peneliti mengatasi keterbatasan itu.

“Datta dan koleganya membuka kotak hitam,” kata Philippe Coussot, profesor di Ecole des Ponts Paris Tech dan pakar reologi yang tidak terkait dengan penelitian tersebut.

“Kami menemukan trik untuk membuat media transparan. Kemudian dengan menggunakan fluorescent microparticles, kita bisa melihat dinamikanya secara real time menggunakan mikroskop,” kata Datta. “Hal yang menyenangkan adalah kita benar-benar dapat melihat apa yang dilakukan partikel individu dalam kondisi percobaan yang berbeda.”

Penelitian tersebut, yang digambarkan Coussot sebagai “pendekatan eksperimental yang luar biasa,” menunjukkan bahwa meskipun mikropartikel Styrofoam benar-benar macet di beberapa titik, mereka akhirnya didorong bebas, dan bergerak di sepanjang media selama percobaan.

Tujuan utamanya adalah menggunakan pengamatan partikel ini untuk meningkatkan parameter bagi model skala yang lebih besar untuk memprediksi jumlah dan lokasi kontaminasi. Model akan didasarkan pada berbagai jenis media berpori dan ukuran partikel serta bahan kimia yang bervariasi, dan membantu memprediksi kontaminasi secara lebih akurat di bawah berbagai kondisi irigasi, curah hujan, atau aliran ambien. Penelitian ini dapat membantu menginformasikan model matematika untuk lebih memahami kemungkinan partikel bergerak pada jarak tertentu dan mencapai tujuan yang rentan, seperti tanah pertanian, sungai, atau akuifer di dekatnya. Para peneliti juga mempelajari bagaimana pengendapan partikel mikroplastik berdampak pada permeabilitas media, termasuk seberapa mudah air untuk irigasi dapat mengalir melalui tanah ketika terdapat mikropartikel.

Datta mengatakan eksperimen ini adalah puncak gunung es dalam hal partikel dan aplikasi yang sekarang dapat dipelajari para peneliti. “Sekarang kami menemukan sesuatu yang sangat mengejutkan dalam sistem yang begitu sederhana, kami sangat senang melihat apa implikasinya untuk sistem yang lebih kompleks,” kata Datta.

Dia mengatakan, misalnya, prinsip ini dapat menghasilkan wawasan tentang bagaimana tanah liat, mineral, biji-bijian, kuarsa, virus, mikroba, dan partikel lain bergerak dalam media dengan kimia permukaan yang kompleks.

Pengetahuan ini juga akan membantu para peneliti memahami bagaimana menggunakan nanopartikel yang direkayasa untuk memulihkan akuifer air tanah yang terkontaminasi, mungkin bocor dari pabrik, pertanian, atau aliran air limbah perkotaan.

Di luar remediasi lingkungan, temuan ini berlaku untuk proses di seluruh spektrum industri, dari pengiriman obat hingga mekanisme filtrasi, secara efektif semua media di mana partikel mengalir dan terakumulasi, kata Datta.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney