Ist das noch eine Maschine oder schon ein Lebewesen? Britische Wissenschaftler haben einen Roboter gebaut, der nicht nur \u00fcber Wasser paddelt wie eine Ruderwanze. Der Row-bot gewinnt seine Energie auch wie ein Organismus \u2013 indem er organische Nahrung gewisserma\u00dfen verdaut.<\/p>\n
Genau genommen sind es Bakterien, die diese Arbeit verrichten \u2013 in einer sogenannten mikrobiellen Brennstoffzelle (Microbial Fuel Cell, MFC). Als Futter dient Abwasser. Unter Sauerstoffabschluss l\u00e4uft ein G\u00e4rprozess ab: Mikroorganismen zerlegen die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe in Kohlendioxid, Protonen und energiereiche Elektronen.<\/p>\n
Normalerweise w\u00fcrden die Bakterien diese energiereichen Elektronen f\u00fcr ihren eigenen Stoffwechsel nutzen. Aber in der Brennstoffzelle werden sie \u00fcber eine Anode abgesaugt. Die Protonen wandern durch eine Membran zur Kathode. Eine elektrische Spannung entsteht, die \u00fcber einen \u00e4u\u00dferen Verbraucher Strom flie\u00dfen l\u00e4sst.<\/p>\n
Zugegeben, die Idee ist nicht ganz neu: Bereits 1911 beschrieb Michael Potter, Professor f\u00fcr Botanik an der University of Durham, eine einfach aufgebaute biologische Brennstoffzelle. Weil die Spannung, die sich aus solchen Zellen gewinnen l\u00e4sst, nicht besonders hoch ist, geriet die Technologie aber in Vergessenheit. Dann entdeckte der Koreaner Byung Hong Kim in den 1990er-Jahren, dass bestimmte Bakterienarten sich besonders gut f\u00fcr diese Zellen eignen. Die Idee erlebte eine Renaissance. Denn anders als herk\u00f6mmliche Batterien liefern mikrobielle Brennstoffzellen praktisch unbegrenzt Strom \u2013 solange die Bakterien am Leben sind und genug zu futtern haben.<\/p>\n
Daf\u00fcr reicht beispielsweise kohlenstoffreicher Dreck. Sie k\u00f6nnen also Sensoren mit Energie versorgen, die etwa die Wasserqualit\u00e4t von Fl\u00fcssen \u00fcberwachen. Mehrere Start-ups arbeiten auch an biologischen Brennstoffzellen, die aus industriellen Abw\u00e4ssern Energie gewinnen. Das US-Unternehmen Waste2Watergy beispielsweise will dazu Brauerei-Abw\u00e4sser nutzen.<\/p>\n
Noch reizvoller erschien es den Forschern am Bristol Robotics Laboratory allerdings, mit solchen MFCs einen Roboter zu bauen, der v\u00f6llig autark ist. Bereits 1999 pr\u00e4sentierte Ian Kelly seine Pl\u00e4ne f\u00fcr eine skurrile Maschine: Der SlugBot sollte durch Gem\u00fcsebeete fahren, mit seiner Kamera Schnecken aufsp\u00fcren, diese mit einem Greifarm in seinen Tank bef\u00f6rdern und daraus Energie gewinnen. Das Ger\u00e4t kam \u00fcber das Konzeptstadium aber nie hinaus.<\/p>\n
“Die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung ist, die Energieversorgung hochzuskalieren”, sagt Projektleiter Ioannis Ieropoulos. “Wir machen das, indem wir die Brennstoffzellen miniaturisieren und dann mehrere Zellen zusammenschalten.” 2003 pr\u00e4sentierten die Wissenschaftler um Ieropoulos den EcoBot I \u2013 angetrieben von acht mikrobiellen Brennstoffzellen, die mit aufgel\u00f6stem W\u00fcrfelzucker betankt wurden.<\/p>\n
2005 gelang den Forschern mit EcoBot II erstmals der Sprung zu “roher” Nahrung: Seine acht Brennstoffzellen konnten Garnelenschalen, verrottete Fr\u00fcchte und Abwasser verarbeiten. Die dritte Generation, der 2010 fertiggestellte EcoBot III, l\u00e4sst sich gar mit toten Fliegen betreiben. “Es mag bizarr klingen, einen Roboter mit Fliegen zu f\u00fcttern”, r\u00e4umt Ieropoulos ein. “Aber Chitin, der Hauptbestandteil von Insektenpanzern, ist ein Mehrfachzucker.<\/p>\n
Bei der Arbeit mit verschiedenen Substraten haben wir herausgefunden, dass Chitin die meiste Energie liefert.” Anfangs wollten die Forscher die Fliegen sogar mithilfe k\u00fcnstlicher Pheromone anlocken, um sie dann wie bei einer fleischfressenden Pflanze in einen k\u00fcnstlichen Magen zu leiten. Die Idee erwies sich aber als zu aufwendig.<\/p>\n
Der k\u00fcrzlich entwickelte Row-bot dagegen muss keine solchen Kunstst\u00fccke vollbringen. Er gleitet, von vier Rudern angetrieben, \u00fcber die Wasseroberfl\u00e4che und muss nur sein Maul \u00f6ffnen. Dann str\u00f6mt n\u00e4hrstoffhaltiges Wasser ins Innere seiner Brennstoffzelle. Die Bakterien dort stammen aus Kl\u00e4rschlamm, die zun\u00e4chst einige Tage in der Zelle mit N\u00e4hrl\u00f6sung vermehrt werden.<\/p>\n
Dass die Brennstoffzelle gen\u00fcgend Energie erzeugt, um den Roboter anzutreiben, haben die britischen Forscher bisher allerdings nur im Prinzip gezeigt: Sie schleppten die Zelle durch das Wasser und ma\u00dfen ihre elektrische Leistung. Das Wasser, das die Zelle schluckt, ist noch k\u00fcnstlich mit N\u00e4hrl\u00f6sung anger\u00fchrt. Und auch die Rudermechanik und die Klappen\u00f6ffnung f\u00fcr die Brennstoffzelle hingen noch an einem externen kleinen Steuerrechner.<\/p>\n
Im n\u00e4chsten Schritt wollen die Wissenschaftler alle Komponenten zusammenbauen. Dann soll der Roboter auch selbstst\u00e4ndig nach Nahrung suchen \u2013 \u00e4hnlich wie sein gro\u00dfer Bruder EcoBot III, der vollautomatisch feste Futterstationen ansteuern kann. Der Row-bot k\u00f6nnte sich beispielsweise an Konzentrationsunterschieden im Wasser orientieren \u2013 und dabei sowohl Nahrung finden als auch die am st\u00e4rksten belasteten Zonen eines Gew\u00e4ssers.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Ist das noch eine Maschine oder schon ein Lebewesen? Britische Wissenschaftler haben einen Roboter gebaut, der nicht nur \u00fcber Wasser paddelt wie eine Ruderwanze. Der Row-bot gewinnt seine Energie auch wie ein Organismus \u2013 indem er organische Nahrung gewisserma\u00dfen verdaut. Genau genommen sind es Bakterien, die diese Arbeit verrichten \u2013 in einer sogenannten mikrobiellen Brennstoffzelle […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[11541,6252],"class_list":["post-31374","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-bristol-robotics-laboratory","supplier-durham-university"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31374","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31374"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31374\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31374"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31374"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31374"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=31374"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}