Acker-Analyse mit biologisch abbaubaren Mini-Robotern
Schnell, günstig und umweltschonend sollen kleine Sensorsysteme in naher Zukunft Schadstoffe und Umweltbedingungen in Böden nachweisen.
(Bild: Istituto Italiano di Tecnologia)
- Jan Oliver Löfken
Gute Böden garantieren hohe und möglichst unbelastete Erträge in der Landwirtschaft. Klassisch müssen dazu mühsam einzelne Proben gesammelt und analysiert werden. Sehr viel schneller und einfacher sollen in Zukunft ganze Schwärme winziger Roboter – intelligente Samen oder kurz I-Seed genannt – diese Aufgabe erfüllen. Aufgebaut aus umweltschonenden und biologisch abbaubaren Materialien werden sie sich nach erfolgter Analyse von selbst zersetzen. Dieses Ziel verfolgt nun ein europäisches Konsortium im Rahmen des Anfang des Jahres gestarteten EU-Projekts I-Seed.
Breite Bodenverteilung
Die Forscher vom italienischen Istituto Italiano di Tecnologia in Genua und vier weiterer Partnerinstitute lassen sich für diese Aufgabe von natürlichen Samen inspirieren. Nur wenige Millimeter groß sollen die bionischen I-Seeds das natürliche Flugverhalten imitieren und zu Dutzenden über eine Bodenfläche verteilt werden.
Am Boden detektieren sie dann Schadstoffe wie Quecksilber oder Schwermetalle, Feuchtigkeit, den CO2-Gehalt, Temperatur und Wasserqualität. Die dazu benötigten Sensoren sollen beispielsweise aus auf Gold basierenden Nanopartikeln oder anderen lumineszierenden und biologisch unbedenklichen Oxiden bestehen. „Die Sensoren arbeiten dabei komplett passiv und brauchen keine eigene Energiequelle“, sagt Tobias Kraus, Experte für Nanokomposite am Leibniz-Institut für neue Materialien in Saarbrücken.
Ablesen per Fluoreszenz
Zum Auslesen der Bodendaten aus den zahlreichen I-Seeds wollen die Forscher Drohnen einsetzen. Das Prinzip: Mit Laserlicht regen die Drohnen die Sensor-Materialien in den intelligenten Samen zum Leuchten, genauer zur Fluoreszenz, an. Diese Lichtsignale hängen selbst von den im Boden vorliegenden Schadstoffen oder Umweltbedingungen ab. Nachdem die Drohnen diese Lichtsignale empfangen haben, werden sie zeitnah ausgewertet und liefern so verlässliche Daten zur Bodenqualität.
Noch steht die Arbeit an den kleinen Samenrobotern ganz am Anfang. Einige als Sensor taugliche Materialien konnten die Forscher um Tobias Kraus bereits identifizieren. Auch erste Konzepte für die ideale Form der bionischen I-Seeds wurden von den italienischen Kollegen entwickelt. Mit einer Förderung von knapp vier Millionen Euro sollen bis Ende 2024 möglichst einsatzreife I-Seeds entwickelt werden.
(bsc)
