Selbstbetriebene Wasserroboter revolutionieren die Umweltüberwachung mit bakteriell betriebenen Langzeitbatterien

BerlinForscher der Binghamton University, State University of New York, haben eine neuartige Entwicklung bei wasserbasierten Robotern gemacht. Sie haben ein selbstbetriebenes Gerät entwickelt, das sich auf Wasser bewegt und Umweltdaten sammelt. Diese Innovation ermöglicht den Einsatz selbstständiger Geräte in verschiedenen Bereichen im Rahmen des „Internet der Dinge“.

Diese Roboter besitzen einige bemerkenswerte Eigenschaften: Sie beziehen ihre Energie aus Bakterien, können sich fortbewegen und ihre Umgebung wahrnehmen, und sie haben eine lange Lebensdauer dank eines Energiesystems, das auf Sporen basiert.

Experten sagen voraus, dass wir bis 2035 über eine Billion autonomer Geräte haben werden. Diese Roboter können im Wasser arbeiten, das den Großteil der Erdoberfläche bedeckt. Im Gegensatz zu stationären Sensoren können sich diese Roboter eigenständig fortbewegen und somit effizienter Daten sammeln.

Professor Seokheun "Sean" Choi und sein Team haben die letzten zehn Jahre damit verbracht, die Technologie hinter aquatischen Robotern zu erforschen. Mit Unterstützung des Office of Naval Research haben sie bakterienbetriebene Batterien entwickelt, die bis zu 100 Jahre halten können. Diese Technologie erweist sich in wechselnden Bedingungen als zuverlässiger als Solar- oder kinetische Energie.

Die Roboter verwenden eine spezielle Oberfläche, die auf der einen Seite wasseranziehend und auf der anderen Seite wasserabweisend ist. Diese Oberfläche ermöglicht es, dass Nährstoffe aus dem Wasser aufgenommen werden, welche dann zur Produktion von Bakteriensporen genutzt werden. Die Bakterien tragen zur Energieversorgung des Geräts bei, indem sie sich unter günstigen Bedingungen in aktive Zellen verwandeln und unter ungünstigen Bedingungen zu Sporen werden. Dies verlängert die Lebensdauer der Roboter.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Roboter fast ein Milliwatt Energie erzeugen können. Dies reicht aus, um sich zu bewegen und ihre Sensoren zu nutzen. Diese Sensoren können die Wassertemperatur, Verschmutzungsgrade, Bewegungen von Handelsschiffen und Flugzeugen sowie das Verhalten von Wasserlebewesen überwachen.

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Die Nutzung von Bakterien zur Energiegewinnung ermöglicht dieser Technologie das Funktionieren unter schwierigen Ozeanbedingungen. Der nächste Schritt besteht darin, zu testen, welche Bakterienarten sich in diesen Umgebungen am besten eignen. Das Team um Choi plant, mithilfe von maschinellem Lernen die optimale Mischung von Bakterien zu finden, um die Energieausbeute zu maximieren und das System nachhaltiger zu gestalten.

Diese neue Technologie ist von großer Bedeutung. Sie kann die herkömmlichen „intelligenten Bojen“, die an einem festen Ort verankert und wenig flexibel sind, ersetzen. Die neuen Wasserroboter können gezielt dorthin navigieren, wo sie gebraucht werden, und erleichtern somit die Umweltüberwachung.

Meiner Meinung nach könnte diese Technologie auch für das Militär von großem Nutzen sein. Das "Ocean of Things"-Programm von DARPA wäre sicherlich daran interessiert. Mobile Sensoren könnten in Echtzeit große Meeresgebiete überwachen, ohne dass Personal vor Ort erforderlich ist.

Durch den Einsatz solcher Technologien zur globalen Umweltüberwachung könnten die Datenqualität und -geschwindigkeit erheblich verbessert werden. Dies würde eine frühzeitige Erkennung von Umweltgefahren ermöglichen und somit die Bemühungen zur Prävention und Schadensbegrenzung unterstützen.

Diese Entwicklung bei selbstbetriebenen Wasserrobotern markiert einen bedeutenden Fortschritt. Sie vereint Umweltfreundlichkeit mit praktischer Anwendung und setzt neue Maßstäbe für zukünftige Erfindungen in kommerziellen und militärischen Bereichen.