Science
3D-Roboterfisch frisst Mikroplastik aus dem Meer
Unmengen Plastikmüll landet in Gewässern und schadet der Umwelt. Roboterfisch "Gillbert" könnte nun helfen, in dem er Mikroplastik einfach auffrisst.
Die Welt befindet sich in einer Plastikkrise. Mikroplastik und Nanoplastik verseucht den gesamten Planeten – vom Gipfel des Mount Everest bis in die tiefsten Ozeane samt allen Lebewesen. Laut einer in der Zeitschrift "Polymers" veröffentlichten Studie wurden erstmals Mikroplastikpartikel in menschlicher Muttermilch nachgewiesen. Forscher der Vrije Universiteit in Amsterdam stellten fest, dass Mikroplastik auch in menschliches Blut gelangt. Diese winzigen Partikel können sich frei im Körper bewegen und in Organen stecken bleiben – was erhebliche gesundheitliche Probleme verursachen kann.
Mehr als 40 Kilogramm Mikroplastikteilchen soll der Blauwal pro Tag mit seiner Hauptnahrungsquelle aufnehmen. Die Barten (anstelle von Zähnen) sollen eigentlich als Filter für Krill und Plankton fungieren, filtern aber auch – indirekt – die mikrokleinen Plastikteilchen, die dann verspeist werden und den Wal letztendlich tödlich vergiften. Mehr dazu HIER.
Mikroplastik und Nanoplastik – die unsichtbare Gefahr
Mikroplastik ist mit 0,001 bis 5 Millimeter teilweise noch mit freiem Auge sichtbar. In die Nahrungskette gelangt Mikroplastik etwa aus Verpackungsabfall. Dem Österreichischen Umweltbundesamt zufolge trägt Reifenabrieb am meisten zur Freisetzung von Mikroplastik in die Umwelt bei, gefolgt von Abfallentsorgung und Textilwäsche.
Im Zuge einiger Untersuchungen wurde bereits nachgewiesen, dass Mikroplastik von Meerestieren wie Fischen, Muscheln und Garnelen mit Plankton verwechselt und dieses als Nahrung aufgenommen wird. Außerdem konnte bereits gezeigt werden, dass dieses Mikroplastik auch in den Magen-Darm-Trakten dieser Tiere wiederzufinden ist. Durch den Verzehr von Meerestieren landet das Plastik im menschlichen Körper und wird ins Abwasser ausgeschieden. In Kläranlagen wird zwar das Abwasser von Mikroplastik befreit, allerdings gelangt es bei der Verwendung von Klärschlamm als Dünger in die Böden.
Alles was kleiner als 0,001 Millimeter ist, wird als Nanoplastik definiert und ist für das menschliche Auge unsichtbar.
Roboterfisch "Gillbert" aus dem 3D-Drucker
Die Erfindung einer Studentin ist nun ein Hoffnungsschimmer, um das Verenden tausender Meeresbewohner zu verhindern. Im Rahmen des Robotik-Wettbewerbs "Natural Robotics Contest" der Universität Surrey wurde Eleanor Mackintoshs entworfener Fischroboter "Gillbert" zum Sieger gekürt. Bei dem Wettbewerb konnten die Teilnehmer einen von Tieren inspirierten Roboter entwerfen und einreichen, der der Welt und der Umwelt zugute kommen soll.
"Es ist bekannt, dass wir ein Problem mit Kunststoffen in der Umwelt haben", sagt Gewinnerin Mackintosh, Chemiestudentin an der University of Surrey. "Wir stehen vor der Herausforderung, Wege zu finden, um sie zu reduzieren und zu vermeiden sowie das Wasser zu reinigen, das bereits dort draußen ist."
Der Roboterfisch hat etwa die Größe eines Lachses und verfügt über Kiemen, die das Wasser filtern, während er schwimmt. "Ich beschloss, einen Fisch als Design zu wählen und mich auf die Eigenschaften von Kiemen zu konzentrieren, da Fische ihre Kiemen dazu benutzen, Sauerstoff in ihr Blut zu filtern", so die Studentin. Das hat sie sich zunutze gemacht und diese Fähigkeit als Filter für Mikroplastik angepasst. "Wenn das Maul geöffnet und die Kiemen geschlossen sind, füllen Wasser und Partikel den Hohlraum im Fischkörper. Danach schließt sich das Maul, die Kiemen öffnen sich und der Hohlraum wird zusammengedrückt, um das Wasser aus den Kiemen und durch den Maschenfilter zu drücken, der das Mikroplastik im Körper des Fisches auffängt".
Jeder kann einen "Gillbert" drucken
Nachdem der Siegerentwurf ausgewählt worden war, begann die Arbeit an der Umsetzung der Idee in einen funktionierenden Roboter. "Unsere Regel war, dass nur Komponenten und Fertigungsverfahren verwendet werden durften, die für jeden zugänglich sind, weshalb der gesamte Roboter in 3D gedruckt wurde. Es war jedoch kein einfacher Weg. Wir haben eine Reihe von Prototypen entwickelt", so Dr. Robert Siddall, Dozent an der Universität von Surrey und Initiator des Wettbewerbs. Letztendlich dauerte es etwa einen Monat, um ihn zu entwerfen und zu bauen. Schließlich wurde der Roboter gebaut und getestet, und man hofft, das Design weiter zu verfeinern.
Im Moment ist Gilbert noch an eine Stromquelle gebunden. Aber mit weiteren Fortschritten in der Konstruktion könnte es ein hervorragendes Mittel sein, um Mikroplastik aus den Weltgewässern zu entfernen. Bislang wird Gilbert nur in kleinen Seen und Flüssen eingesetzt. "Wir haben den Schwerpunkt auf kleine Seen und Flüsse gelegt, weil es dort im Vergleich zu den Ozeanen einen echten Mangel an Daten gibt", so Siddall. "Der Fisch könnte problemlos im Ozean schwimmen, auch wenn er nur aus Plastik besteht, also nicht besonders tief gehen kann. Im Moment kann jeder, der einen 3D-Drucker hat, seinen eigenen Gilbert bauen und ihn vor Ort verwenden. Das Design ist quelloffen und kann auf der Website des Wettbewerbs kostenlos heruntergeladen werden. Bald soll es eine anspruchsvollere Version geben.