Met licht nanoplastics vangen in kraanwater

Nanoplastics zijn kunststoffen die uit ons dagelijks leven zijn weggegooid en die na hun fysische en chemische desintegratie ecosystemen binnendringen op een schaal van minder dan 1 μm. Uit recent onderzoek is gebleken dat de concentratie van microplastics in de grote rivieren in Zuid-Korea de hoogste ter wereld is; het is niet ongebruikelijk om nieuwsberichten te vinden over de detectie van microplastics in simpele theezakjes of drinkwater.

De impact van micro-/nanoplastics op de menselijke gezondheid en het milieu in het algemeen wordt als aanzienlijk beschouwd. De detectie van nanoplastics is echter beperkt omdat hun concentratie laag is en hun grootte extreem klein. Bovendien duurt het detectieproces enkele uren tot dagen en brengt het aanzienlijke kosten met zich mee tijdens de voorbewerkingsstap van het concentreren van het plastic monster.

Het onderzoeksteam van Dr. Yong-sang Ryu van het Brain Research Institute van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) heeft een elektrofotonische pincet samen met metalen nanodeeltjes gebruikt om ultrafijne nanoplastics in korte tijd te concentreren, en ze rapporteren de ontwikkeling van een real-time detectiesysteem met behulp van licht.

Het onderzoeksteam leverde elektriciteit aan een verticaal uitgelijnd metaal met een groot oppervlak, ingeklemd door een nanofilm-isolator. Ze voerden Raman-spectroscopie uit, die het energieverschil tussen het invallende en verstrooide licht analyseert op basis van de frequentie van het molecuul. Door de twee technieken te combineren – het vangen van elektrische nanodeeltjes samen met real-time Raman-spectroscopie – bereikte het onderzoeksteam de detectie van een 30-nm 10 μg L-1 polystyreendeeltje met behulp van gouden nanodeeltjes via oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie.

Bovendien scheidde het onderzoeksteam het deeltje gemakkelijk van het monster door het diëlektroforese-fenomeen. Zo werd het hele proces, inclusief het verzamelen, scheiden en analyseren, dat voorheen minstens één dag in beslag nam, teruggebracht tot slechts enkele seconden door gebruik te maken van een originele technologie die kunststoffen scheidt en detecteert met behulp van één platform.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano.

Onderzoekers Euitae Jeong en Dr. Eui-Sang Yu van KIST die dit onderzoek uitvoerden, verklaarden: “De bevindingen van dit onderzoek zijn zinvol omdat ultragevoelige detectie van microplastics in realtime mogelijk is geworden, en de voorgestelde aanpak kan worden uitgebreid naar de meting van de microplasticconcentratie in verschillende waterbronnen en toegepast als technologie voor het veiligstellen van waterbronnen.”