EPFL-Sensor landet letztlich im Fischmagen
Umweltneutrale Überwachung von Gewässern laut Schweizer Wissenschaftlern in Sichtweite
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Essbarer Roboter in einem Labor-Teich der EPFL (Foto: Alain Herzog, epfl.ch) |
Lausanne (pte011/09.05.2025/11:30)
Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben Sensoren entwickelt, die Temperatur, pH-Wert, Schadstoffgehalt und die Anwesenheit von Mikroorganismen im Wasser erfassen. Der Clou: Wenn ihnen der Treibstoff ausgeht und sie auf der Wasseroberfläche dümpeln oder sogar untergehen, werden Fische sie schnappen, was durchaus erwünscht ist. Denn die Sensoren bestehen ausschließlich aus Futter.
Abbaubare Materialien
"Die Entwicklung von Miniatur-Schwimmrobotern für natürliche Umgebungen ist zwar rasch vorangeschritten, doch diese basieren in der Regel auf Kunststoffen, Batterien und anderen elektronischen Bauteilen, was den Einsatz in empfindlichen Ökosystemen erschwert. In dieser Arbeit zeigen wir, wie diese Materialien durch essbare beziehungsweise biologisch vollständig abbaubare und Komponenten ersetzt werden können", sagt EPFL-Doktorand Shuhang Zhang.
Zunächst einmal haben Zhang und sein Betreuer Dario Floreano das Basisproblem gelöst und einen schwimmfähigen Roboter mit einem Antrieb entwickelt, der für die Umwelt und vor allem für die Lebewesen im Wasser unbedenklich ist. Die Entwicklung der Sensoren, die ebenfalls biologisch abbaubar beziehungsweise essbar sind, und eines drahtlosen Datenübertragungsgeräts folgt im nächsten Schritt.
Bewegung auf Dampfblase
Der Roboter ist rund fünf Zentimeter lang, wiegt 1,43 Gramm und besteht im Wesentlichen aus Fischfutter mit einem um 30 Prozent höheren Proteingehalt und einem um acht Prozent geringeren Fettgehalt als handelsübliche Pellets. Er bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu drei Körperlängen pro Sekunde auf der Wasseroberfläche mit der gleichen Technik, die Insekten nutzen, die auf der Wasseroberfläche "laufen" können.
Das physikalische Phänomen, das dahintersteckt, nennt sich Marangoni-Effekt. Dabei wird Dampf erzeugt, sodass die Insekten sich auf einer schwimmenden Blase fortbewegen. Dieser Dampf wird im essbaren Roboter in einer Kammer erzeugt, in der CO2 aus der Reaktion von Zitronensäure und Natriumbikarbonat entsteht. Mit von der Partie ist als Antrieb noch Propylenglykol - eine Alkoholart, die von der Food and Drug Administration als gesundheitlich unbedenklich eingestuft wird.
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