Smarter Bio-Softroboter überwacht die Umwelt

Smarter Softroboter: Diese Innovation kann sich selbst in den Boden schrauben (Foto: iit.it)

Genua/Trient (pte001/21.04.2023/06:00) - Samenkörner der Zukunft suchen sich im Boden selbstständig den besten Platz, um optimal zu keimen, sodass die Ernte maximiert wird. Vorbild der Entwickler am Bioinspired Soft Robotics Lab ( https://bsr.iit.it ) am Istituto Italiano di Tecnologia ( https://www.iit.it/it ) und der Universität Trient ( https://www.unitn.it ) war Pelargonium appendiculatum, eine Geranie, die in Südafrika wächst, allerdings auf der roten Liste gefährdeter Arten steht. Sie ändert ihre Form als Reaktion auf Feuchtigkeitsschwankungen in der Umgebung und bewegt sich so fort, um den optimalen Platz zum Keimen zu finden.

3D-Druck und Elektrospinntechnik

Das Team unter der Leitung von Barbara Mazzalai hat den Geraniensamen entwickelt. Dazu haben die Wissenschaftler Zellulose-Nanokristalle und Polyethylenoxid genutzt und an biologisch abbaubare und thermoplastische Polymere auf Basis von Polycaprolacton gekoppelt. Diese wurden anschließend mit einer Kombination aus 3D-Druck und Elektrospinnen in die gewünschte Form gebracht.

Die Verteilung von Samenkörnern, etwa zur Aufforstung, ist allerdings nicht die Hauptaufgabe der bioinspirierten Miniroboter mit natürlichem Antrieb. Mazzalai und ihr Doktorand Luca Cecchini wollen ihn nutzen, um Böden auf umweltschädliche Substanzen zu untersuchen und deren Qualität zur Nutzung als Ackerfläche zu prüfen. Dazu werden sie mit Sensoren ausgestattet, die wie digitale Codes ausgelesen werden.

Schadfreie Überwachung der Erde

"Mit diesem bioinspirierten Ansatz konnten wir kostengünstige Instrumente entwickeln, mit denen sich In-situ-Daten mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung sammeln lassen, insbesondere in abgelegenen Gebieten, in denen keine Überwachungsdaten verfügbar sind", so Cecchini. Und Mazzalai fügt hinzu: "Wir haben bewiesen, dass es möglich ist, innovative Lösungen zu schaffen, die nicht nur das Ziel haben, das Wohlergehen unseres Planeten zu überwachen, sondern dies auch tun, ohne ihn zu verändern."

Die Entwicklung fand im Rahmen des Projekts "iSeed" statt, das von der Europäischen Union finanziert wird. Es zielt darauf ab, eine neue Generation von biologisch abbaubaren weichen miniaturisierten Robotern zu entwickeln, die von der Morphologie und den Ausbreitungsfähigkeiten von Pflanzensamen inspiriert sind, um eine kostengünstige, umweltverträgliche In-situ-Detektion wichtiger Umweltparameter in Luft und Oberboden durchzuführen.

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