Biologisch abbaubare Samenroboter: Die Zukunft der Umweltüberwachung

Das EU-Projekt I-Seed nutzt bioinspirierte Roboter, um neue Maßstäbe in der Umweltüberwachung zu setzen und wertvolle Daten in schwer zugänglichen Gebieten zu sammeln. In einer Welt, in der der Klimawandel immer mehr an Bedeutung gewinnt, sind innovative Technologien unerlässlich, um unsere Umwelt besser zu verstehen und zu schützen. Eine besonders faszinierende Entwicklung kommt aus dem EU-Projekt I-Seed, das vom INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken unterstützt wird. Das Projekt zielt darauf ab, intelligente, biologisch abbaubare Roboter zu entwickeln, die von der Natur inspiriert sind. Diese sogenannten „I-Seed-Roboter“ könnten künftig eine Schlüsselrolle in der Überwachung von Boden- und Klimaparametern spielen. Durch die Nachahmung der Verbreitungsmechanismen von Pflanzensamen bieten diese Roboter eine umweltfreundliche und effiziente Lösung, um die Qualität von Boden und Luft zu überwachen.

Das Wichtigste in Kürze

• Innovative Technologie: Das EU-Projekt I-Seed entwickelt intelligente, biologisch abbaubare Roboter, die von Pflanzensamen inspiriert sind und zur Umweltüberwachung eingesetzt werden.
• Zwei Robotertypen: I-SEED ERO und I-SEED SAM überwachen Boden- und Klimaparameter in schwer zugänglichen Gebieten.
• Zentrale Rolle des INM: Das INM in Saarbrücken entwickelt fluoreszierende Markierungen und Sensoren für die Roboter.
• Umweltfreundlich und effizient: Die Roboter tragen zur Erfassung von Daten über Luft- und Bodenqualität bei und hinterlassen keine umweltschädlichen Rückstände.

Das I-Seed-Projekt – Ein Überblick über Ziele und Förderungen

Das I-Seed-Projekt, gestartet im Januar 2021, vereint fünf europäische Partner unter der Koordination des renommierten Istituto Italiano di Tecnologia (IIT). Mit einem Fördervolumen von vier Millionen Euro, bereitgestellt durch das FET Proactive-Programm der Europäischen Union, verfolgt das Projekt das ambitionierte Ziel, weiche Roboter zu entwickeln, die das Verhalten von Pflanzensamen nachahmen. Diese Roboter sollen zur Überwachung von Boden- und Klimaparametern eingesetzt werden und bieten somit eine innovative Antwort auf die Herausforderungen des Klimawandels. Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien spielt dabei eine zentrale Rolle, indem es fluoreszierende Markierungen und Sensormaterialien für die Roboter entwickelt, die von Drohnen ausgelesen werden können.

Bioinspirierte Technologie – Wie Pflanzensamen das Design der I-Seed-Roboter beeinflussen

Die Natur dient seit jeher als Quelle der Inspiration für technische Innovationen. Im I-Seed-Projekt steht die Nachahmung der Verbreitungsmechanismen von Pflanzensamen im Fokus. Pflanzen haben im Laufe der Evolution verschiedene Strategien entwickelt, um ihre Samen effizient im Boden zu verankern. Beispiele dafür sind die drehenden Samen des Ahorns und die bohrenden Mechanismen des Reiherschnabels. Diese einzigartigen Eigenschaften werden in den Designprozess der I-Seed-Roboter integriert. Die Wissenschaftler untersuchen sowohl die Morphologie der Samen als auch ihre Ausbreitungsmechanismen, um multifunktionale, biologisch abbaubare Materialien zu entwickeln, die die Umwelt nicht belasten.

Entwicklung zweier I-Seed-Robotertypen – I-SEED ERO und I-SEED SAM

Ein Hauptziel des I-Seed-Projekts ist die Entwicklung von zwei Arten von Robotern, die jeweils unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Der I-SEED ERO ist so konzipiert, dass er die Form eines Korkenziehers annimmt und durch rotierende Bewegungen in den Boden eindringen kann. Dieser Roboter wird tiefere Bodenschichten untersuchen und dort wichtige Daten sammeln. Im Gegensatz dazu ist der I-SEED SAM für die Arbeit an der Bodenoberfläche vorgesehen. Er ist flugfähig und wird von einer Drohne über das Zielgebiet ausgebracht. Beide Robotertypen sind biologisch abbaubar und fluoreszieren, um ihre Verfolgung und Datenaufnahme zu erleichtern. Durch den Einsatz dieser Technologie können bisher schwer zugängliche oder unüberwachte Gebiete überwacht werden.

Die Rolle des INM bei der Entwicklung von Sensor- und Markierungstechnologien

Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken trägt entscheidend zur Entwicklung der I-Seed-Roboter bei, insbesondere durch die Bereitstellung von fluoreszierenden Markierungen und Sensormaterialien. Diese Materialien, die je nach Umweltbedingungen ihre Fluoreszenzeigenschaften ändern, sind speziell für die Integration in die Roboter entwickelt worden. Der Programmbereich Strukturbildung, unter der Leitung von Tobias Kraus, kombiniert maßgeschneiderte Partikel und Moleküle, um sicherzustellen, dass die Sensoren auch unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Diese Technologie ermöglicht es den Drohnen, die Position und die gesammelten Daten der I-Seed-Roboter genau zu verfolgen und auszulesen.

Potenziale und Anwendungen der I-Seed-Roboter in der Umweltüberwachung

Die Entwicklung der I-Seed-Roboter eröffnet neue Möglichkeiten in der Umweltüberwachung. Durch ihre Fähigkeit, in schwer zugänglichen Gebieten eingesetzt zu werden, können sie wertvolle Daten zur Boden- und Luftqualität liefern, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu erfassen sind. Die Roboter sind in der Lage, Informationen über Feuchtigkeit, Temperatur, CO2-Gehalt und das Vorhandensein von Schadstoffen zu sammeln. Diese Daten sind entscheidend für das Verständnis und den Schutz natürlicher Ökosysteme. Langfristig könnten die I-Seed-Roboter dazu beitragen, das Gleichgewicht der Ökosysteme wiederherzustellen und die Artenvielfalt zu bewahren. Ihre biologische Abbaubarkeit stellt sicher, dass sie nach ihrer Mission keine Spuren in der Umwelt hinterlassen.

Fazit:

Das I-Seed-Projekt steht an der Schnittstelle von Technologie und Natur. Es bietet innovative Lösungen für die Überwachung von Umweltparametern in schwer zugänglichen Gebieten. Durch die Nachahmung der Verbreitungsmechanismen von Pflanzensamen setzen die I-Seed-Roboter neue Maßstäbe in der Umwelttechnologie. Sie sind nicht nur biologisch abbaubar, sondern auch in der Lage, wertvolle Daten zur Luft- und Bodenqualität zu sammeln. Mit ihrer Hilfe können wir die Auswirkungen des Klimawandels besser verstehen und effektiver gegensteuern. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb des Projekts verdeutlicht das Potenzial, das in der Kombination von Natur und Technik steckt.