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pte20210325001 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Hightech-Muscheln warnen vor Gift im Wasser

Biologisch-elektronischer Sensor von Forschern der Carolina State University vermisst Schalen


Verkabelte Muschel als Schadstoffsensor (Foto: James Reynolds, ncsu.edu)
Verkabelte Muschel als Schadstoffsensor (Foto: James Reynolds, ncsu.edu)

Raleigh (pte001/25.03.2021/06:00) -

Mit einem biologisch-elektronischen System wollen Forscher der North Carolina State University https://www.ncsu.edu/">https://www.ncsu.edu/ in Raleigh ein Frühwarnsystem aufbauen, das Alarm schlägt, sobald in einem Gewässer Schadstoffe auftauchen. Auf der biologischen Seite sind Muscheln die Akteure. Diese sind auf einer Unterlage fixiert und filtern bei geöffneten Schalen Nährstoffe aus dem Wasser. Sobald Schadstoffe auftauchen schließen sie zum Selbstschutz ihre Schalen. Genau diese Bewegung will ein Team um Jay Levine, Professor für Epidemiologie, und Alper Bozkurt, Professor für Elektro- und Computertechnik als Sensorelement nutzen.

 

[b]Klappe dicht bedeutet Gefahr[/b]

 

Auf den beiden Schalen befestigen die Forscher eine elektronische Einheit, die ein Magnetometer und einen Beschleunigungssensor enthält. Es sind preiswerte Sensoren, die es im Elektronikfachnadel gibt. Sie zeichnen die Bewegungen der Schalen auf. Die Auswerteeinheit, die auf einem Pfahl in dem zu überwachenden Gewässer befestigt ist und per Kabel mit den Sensoren verbunden ist, erfasst so ein schnelles Schließen der Schalen. Wenn es eine Muschel macht heiße das noch nicht viel, sagen die Forscher. Wenn aber mehrere gleichzeitig die Klappe dicht machen ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Schadstoffe die Ursache sind.

 

[b]Test über 250 Stunden war erfolgreich[b]

 

Die gesamte Elektronik wird von einem Solarmodul, das mit einer Batterie gekoppelt ist, mit Strom versorgt. Eine Sendeeinheit übermittelt die Daten per Mobilfunk kontinuierlich an die Zentrale. Der Prototyp besteht aus vier verkabelten Muscheln. Man könne auch Dutzende dieser Schalentiere einbeziehen, sagen die Entwickler. Sie testeten das System mehr als 250 Stunden lang in einem Laborfischbecken und stellten fest, dass die Sensoren außergewöhnlich genau sind. Sie erfassen den Winkel der Muschelschalenöffnung mit einer Genauigkeit von weniger als einem Grad. „Man kann definitiv erkennen, dass sie geschlossen oder geöffnet ist und um wie viel", sagt Bozkurt.

 

[b]"Internet der Muscheln" [/b]

 

„Wir wollen ein 'Internet der Muscheln' einrichten und ihr individuelles und kollektives Verhalten überwachen", sagt Bozkurt. „Das wird es uns letztendlich ermöglichen, sie als Umgebungssensoren oder Wachposten einzusetzen." Levine vergleicht das System mit Kanarienvögeln, die früher in Bergwerken vor Kohlenmonoxid „warnten". Sie fielen schon bei geringen Konzentrationen tot von ihrer Sitzstange. Die Muscheln dagegen überleben.

(Ende)
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