Saubere Ozeane: Aquarienschnecken-Roboter entfernt Mikroplastik

Ein Wissenschaftsteam der Abteilung für Bio- und Umwelttechnik des College of Agriculture and Life Sciences (CALS) hat einen kleinen Roboter in Form einer Aquarienschnecke entwickelt, der in der Lage ist, umweltbelastendes Mikroplastik aus dem Wasser zu fischen. Die Forscher sehen in ihm das Potenzial, in der Zukunft Mikroplastik aus Ozeanen, Meeren und Seen zu entfernen.

Plastikmüll wird für etwa 80 Prozent der Meeresverschmutzung verantwortlich gemacht. Mehr als 8 Millionen Tonnen Plastik gelangen pro Jahr in die Ozeane, heißt es vom Wirtschafts- und Sozialrat der Vereinten Nationen. Aktuelle Methoden des Abfischens von Plastik auf Wasseroberflächen beschränken sich auf Schleppnetze und Förderbänder, schreiben die Forscher in ihrer Studie "Optimal free-surface pumping by an undulating carpet", die in Nature Communications veröffentlicht ist. Diesen Werkzeugen fehle aber die nötige Feinheit, um Mikroplastik, also Plastikteile kleiner als 5 mm, abfischen zu können.

Dabei ist Mikroplastik eine gefährliche Umweltbelastung. Die winzigen Partikel können von Meeresbewohnern aufgenommen werden und so in ihr Gewebe gelangen. Der Mensch nimmt das Plastik etwa über fischhaltige Nahrung auf, was zu Gesundheitsproblemen führen kann. Denn: Mikroplastik steht im Verdacht, krebserregend zu sein.

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Die Wissenschaftler haben sich des Problems angenommen und sich beim Bau ihres Roboters von der Natur inspirieren lassen. Als Vorbild nahmen die Forscher eine hawaiianische Apfelschnecke (Pomacea canaliculate). Sie gehört zu den weit verbreitetsten Aquarienschnecken. Um Nahrung von der Wasseroberfläche aufzunehmen, bedient sie sich eines Tricks: Sie erzeugt mit ihrem Fuß eine wellenförmige Bewegung, die eine Strömung an der Wasseroberfläche erzeugt, wodurch sie an der Wasseroberfläche schwimmende Nahrungspartikel ansaugt.

Offenes Ansaugsystem

Der Roboter der Wissenschaftler arbeitet nach dem gleichen Prinzip. Er besteht aus einer flexiblen, teppichartigen Folie, die die Forscher mit einem 3D-Drucker erstellten. Durch die Implementierung einer schraubenförmigen Struktur an der Unterseite wird die Folie in wellenförmige Bewegungen versetzt. Dadurch erzeugt der Roboter an der Wasseroberfläche eine Wanderwelle, die das Mikroplastik ansaugt.

Die Forscher hatten sich auch Pumpsysteme angeschaut. Geschlossene Pumpsysteme seien jedoch deutlich energieintensiver als das offene System des Aquarienschnecken-Roboters. Der noch recht kleine Prototyp läuft mit nur 5 V, saugt aber trotzdem effektiv Wasser an, sagt Sunghwan Jung, Professor am CALS und Hauptautor der Studie. Damit der Roboter später im großen Maßstab nicht untergeht, muss er allerdings mit einer Schwimmvorrichtung versehen werden. Im Labor, in dem die Forscher das Design des Roboters ausprobiert haben, war er noch fest am Boden einer Wasserschale befestigt.

(olb)