Algen-betriebener Roboter ohne externe Energiequelle entwickelt

Ausgangslage

Ein Team in den Niederlanden hat einen weichen Greifarm konstruiert, der sich durch den Stoffwechsel lebender Mikroalgen bewegt. Stattdessen nutzen sie einen biochemischen Stoffwechselprozess von Mikroalgen, um mechanische Bewegungen zu erzeugen.

Technologie

Der Greifarm besteht aus einem Hydrogel-Streifen, auf dem Mikroalgen einen Biofilm bilden. Durch Photosynthese und Nitrataufnahme verändern die Algen den pH-Wert des Hydrogels, was zu einer unterschiedlichen Quellung der beiden Kunststoffschichten führt. Dadurch biegt sich der Streifen.

Die Forscher:innen nutzten die einzellige Süsswasser-Grünalge Chlamydomonas reinhardtii, die auf einem Hydrogel-Streifen einen Biofilm bildet. Dieser Biofilm ermöglicht den biochemischen Stoffwechselprozess, der die mechanische Bewegung des Greifers antreibt. Die Algen wandeln einfallendes Licht in mechanische Biegungen um, ohne dass elektronische Steuerung oder externe Energiequellen erforderlich sind.

Anwendung

Die Forscher:innen zeigten die Funktionsfähigkeit des Greifers, indem sie eine Metallkugel unter Beleuchtung umschlossen und nach dem Abschalten der Lampe wieder freigaben. Die Landwirtschaft oder die Handhabung empfindlicher Proben unter Wasser könnten von der Technologie profitieren.

Die Technologie könnte auch in der Umweltüberwachung eingesetzt werden, um empfindliche Ökosysteme zu untersuchen, ohne sie zu stören. Zudem könnte sie in der Medizin verwendet werden, um empfindliche Proben unter Wasser zu handhaben, ohne sie zu beschädigen.

Herausforderungen

Die Bewegung des Greifers ist sehr langsam und erreicht erst nach bis zu 18 Stunden eine vollständige Krümmung. Zudem ist die Stellkraft begrenzt und die Bauteile dauerhaft auf eine flüssige Umgebung angewiesen.

Dies könnte die Einsatzmöglichkeiten der Technologie einschränken, da sie nicht in trockenen oder luftigen Umgebungen funktionieren würde. Zudem ist die Technologie derzeit noch in einem frühen Stadium und erfordert weitere Forschung und Entwicklung, um ihre Effizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern.

Zukunftspotenzial

Die Wissenschaftler:innen erkennen potenzielle Anwendungsgebiete in Bereichen, in denen extrem langsame Bewegungen und minimale Kräfte genügen. Die Wissenschaftler:innen erkennen potenzielle Anwendungsgebiete an Orten, an denen extrem langsame Bewegungen und minimale Kräfte genügen.

Langfristig könnte die Technologie auch in der Raumfahrt eingesetzt werden, um Proben auf anderen Planeten zu untersuchen, ohne dass eine externe Stromversorgung erforderlich ist. Zudem könnte sie in der Unterwasserforschung eingesetzt werden, um tiefe Meeresgründe zu erkunden, die für herkömmliche Roboter schwer zugänglich sind.

Einordnung

Die Entwicklung eines Algen-betriebenen Roboters ist ein Beispiel für die zunehmende Integration von biologischen Prozessen in technische Systeme. Diese biohybriden Ansätze könnten langfristig zu nachhaltigeren und energieeffizienteren Lösungen führen.

Was das für KMU bedeutet

Für Schweizer KMU könnte diese Technologie interessant sein, wenn es um die Entwicklung von energieeffizienten Lösungen für spezifische Anwendungen geht. Allerdings ist die Technologie derzeit noch in einem frühen Stadium und nicht für den breiten Einsatz geeignet.