Roboter-Aal spürt Gift in Gewässern auf
Bestückt mit unterschiedlichen Sensoren findet ein Roboter-Aal namens Envirobot Schadstoffe, ohne andere Wasserbewohner durch Lärm zu stören. Er kann für eine bestimmte Route programmiert werden. Hat er einen Schadstoff entdeckt, bewegt er sich selbstständig zur Quelle der Verschmutzung.
Er bewegt sich wie ein Aal oder eine Wasserschlange, doch schon auf den ersten Blick erkennt man, dass es sich bei Envirobot um ein Hightech-Gerät handelt.
Foto: EPFL
Durch Schweizer Gewässer schlängelt sich künftig ein Hightech-Aal, um Schadstoffe aufzuspüren. Er bewegt sich vorwärts, indem sich die Glieder, aus denen er zusammengesetzt ist, gegeneinander bewegen. Jedes Modul ist mit einem kleinen Elektromotor bestückt, der es in Bewegung setzt. Ein Mikroprozessor koordiniert die Einzelbewegungen, sodass Envirobot sich gezielt vorwärts bewegt und Kurven schwimmt.
Vorbild war der echte Aal. Wie dieser wirbelt der Roboter-Aal aufgrund seiner Fortbewegungsart keinen Schlamm auf, stört keine anderen Tiere, weil er lautlos schwimmt, und verheddert sich selten in Wasserpflanzen. Gebaut hat ihn ein Team um den Biotechnik-Professor Auke Ijspeert, der an der Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) lehrt.
Salztest im Genfer See
Ausgestattet ist der Roboter-Aal mit optischen, physikalischen, chemischen und biologischen Sensoren. Die Forscher verschmutzten das Wasser bei einem Test im Genfer See mit kleinen Mengen Salz. Envirobot meldete das unverzüglich an die Zentrale. Er identifizierte das Salz anhand einer veränderten Leitfähigkeit des Wassers.
Bezat Bayat und Projekt-Koordinator Jan Roelof van der Meer mit dem intelligenten Roboter-Aal.
Quelle: Alain Herzog/EPFL
Da er mit einem automatischen Navigationssystem ausgestattet ist, folgte er der künstlich gelegten Salzspur bis zu der Stelle, an der es eingeleitet wurde. Der Roboter dokumentiert also nicht nur die Existenz von Schadstoffen, er findet auch die jeweilige Quelle, wenn es sich um eine dauerhafte Einleitung handelt.
Bakterien leuchten bei Quecksilber-Verschmutzung
„Der Envirobot kann einem vorprogrammierten Weg folgen, hat die Möglichkeit, eigene Entscheidungen zu treffen und unabhängig die Verschmutzungsquelle aufzuspüren“, beschreibt Ijspeert die Fähigkeiten seiner 1,5 Meter langen Erfindung. Laut Ijspeert kann der Hightech-Aal Daten viel schneller sammeln als es mit Messgeräten möglich ist, die bei Verdacht ins Wasser gelassen oder fest installiert werden.
Besonders vielseitig sind die Biosensoren an Bord. Sie befinden sich in kleinen Kammern, in die Wasser eindringen kann. „Wir haben zum Beispiel Bakterien entwickelt, die leuchten, wenn sie niedrigen Konzentrationen von Quecksilber ausgesetzt werden“, sagt Jan Roelof van der Meer von der Universität Lausanne, der mit seinem Team ebenfalls am Projekt beteiligt ist.
Winzige Krebse als Schadstoff-Detektoren
Eine andere Messmethode beruht auf dem Einsatz von Daphnien, das sind winzige Krebse. Die leben in zwei Kammern des Envibots. Eine ist mit Frischwasser gefüllt, in die zweite dringt Umgebungswasser ein. „Die Kleintiere bewegen sich anders, wenn sie mit Schadstoffen in Berührung kommen“, sagt van der Meer. „Wenn wir die Bewegungen der Daphnien in der Kammer mit Frischwasser und in der mit Seewasser vergleichen, bekommen wir einen Eindruck davon, wie viel Gift sich im Wasser befindet.“
Eine weitere Methode nutzt Körperzellen von Fischen, die sich direkt auf einer Elektrode befinden. Wenn sie mit Schadstoffen in Berührung kommen, vereinzeln sie sich. Das verändere den elektrischen Widerstand, so die Forscher.
Schon früher wurden – allerdings völlig anders gebaute – Roboter eingesetzt, die sich im Wasser fortbewegen, etwa um die zerstörten Reaktoren in Fukushima zu untersuchen oder Bewegungsmuster von Mikroorganismen aufzuspüren.
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