Zelfaangedreven waterrobots veranderen het verzamelen van milieudata met bacteriële batterijen en sporensystemen

AmsterdamOnderzoekers van Binghamton University, onderdeel van de State University of New York, hebben een doorbraak bereikt op het gebied van waterrobots. Ze hebben een zelfaangedreven apparaat ontwikkeld dat over water beweegt en milieugegevens verzamelt. Deze vooruitgang helpt bij de integratie van zelfwerkende apparaten in diverse sectoren als onderdeel van het "internet der dingen."

Deze robots hebben enkele opmerkelijke eigenschappen: ze halen hun energie uit bacteriën, kunnen zich verplaatsen en hun omgeving waarnemen, en gaan lang mee dankzij een energiesysteem gebaseerd op sporen.

Deskundigen voorspellen dat we tegen 2035 meer dan een biljoen autonome apparaten zullen hebben. Deze robots kunnen opereren in water, dat het grootste deel van het aardoppervlak bedekt. Als bewegende systemen, in tegenstelling tot vaste sensoren, kunnen ze zelfstandig vooruitkomen en efficiënter gegevens verzamelen.

Professor Seokheun "Sean" Choi en zijn team hebben de afgelopen tien jaar onderzoek gedaan naar de technologie achter aquatische robots. Met financiering van het Office of Naval Research hebben ze bacterie-aangedreven batterijen ontwikkeld die tot wel 100 jaar meekunnen. Deze technologie is betrouwbaarder dan zonne- of kinetische energie onder wisselende omstandigheden.

De robots zijn uitgerust met een speciale interface die aan de ene kant water-aantrekkend is en aan de andere kant waterafstotend. Deze interface zorgt ervoor dat voedingsstoffen uit het water kunnen binnendringen, die vervolgens worden gebruikt om bacteriesporen te produceren. De bacteriën leveren energie aan het apparaat door onder goede omstandigheden in actieve cellen te veranderen en onder slechte omstandigheden weer in sporen, waardoor de robots langer meegaan.

Het team ontdekte dat de robots bijna 1 milliwatt aan stroom konden opwekken. Dit is voldoende om te bewegen en hun sensoren te gebruiken. Deze sensoren kunnen de watertemperatuur, vervuilingsniveaus, bewegingen van commerciële schepen en vliegtuigen, en het gedrag van waterdieren monitoren.

Lees ook:

Vandaag · 23:27

Natuur of klimaat: kunnen koralen overleven ondanks de snelle opwarming van de aarde?

Door bacteriën als energiebron te gebruiken, functioneert deze technologie goed onder uitdagende omstandigheden in de oceaan. De volgende stappen omvatten het testen welke bacteriesoorten het beste werken in deze omgeving. Choi's team is van plan machine learning in te zetten om de optimale mix van bacteriën te vinden, wat de energieopbrengst verhoogt en het systeem duurzamer maakt.

Deze baanbrekende technologie is cruciaal. Ze kan de huidige "slimme drijvers," die op één plek vastzitten en weinig flexibel zijn, vervangen. De nieuwe watervoertuigen kunnen naar de benodigde gebieden gaan, wat het makkelijker maakt om het milieu te controleren.

Volgens mij kan dit soort technologie ook nuttig zijn voor het leger. Het "Ocean of Things" programma van DARPA zou er zeer geïnteresseerd in kunnen zijn. Mobiele sensoren kunnen grote oceaangebieden in real-time bewaken zonder dat er mensen voor nodig zijn.

Door deze technologie toe te passen in de wereldwijde milieumonitoring, kan de nauwkeurigheid en snelheid van gegevens aanzienlijk verbeteren. Dit zorgt ervoor dat milieugevaren vroegtijdig worden opgespoord, waardoor maatregelen om rampen te voorkomen en te beperken effectiever worden.

Deze vooruitgang in zelfvoorzienende waterrobots is een belangrijke stap voorwaarts. Het verenigt milieuvriendelijkheid met praktische toepassingen en zet een nieuwe standaard voor toekomstige uitvindingen in zowel commerciële als militaire sectoren.