Electronic Dolphin: Delfinroboter saugt Öl aus dem Meer

Ölunfälle zählen weiterhin zu den verheerendsten Formen der Meeresverschmutzung. Breiten sich Rohöl oder Treibstoff auf der Meeresoberfläche aus, können sie Küstenlinien überziehen, marine Ökosysteme vergiften und Vögel, Fische sowie Küstengemeinden bedrohen.

Die Beseitigung solcher Ölteppiche ist schwierig und häufig gefährlich. Einsatzkräfte sind meist auf grosse Geräte, chemische Dispergiermittel oder Teams angewiesen, die unmittelbar in der Nähe giftiger Ölfilme arbeiten.

In empfindlichen Ökosystemen oder unter gefährlichen Bedingungen kann es ebenso problematisch sein, das Öl rasch zu erreichen, wie es zu entfernen.

Roboter Electronic Dolphin

Ingenieurinnen und Ingenieure der australischen RMIT University erproben einen anderen Ansatz: einen ferngesteuerten Minibot, der Öl direkt von der Wasseroberfläche absaugen soll.

Das Gerät ist etwa so gross wie ein Turnschuh und besitzt die Form eines Delfins. Seine wichtigste Komponente befindet sich an der Vorderseite: ein spezieller, von Seeigeln inspirierter Filter, der Öl aufnehmen und Wasser zugleich abweisen kann.

Das Team bezeichnet den Prototyp als „Electronic Dolphin“. Er soll Einsatzkräften bei Ölunfällen ein wendiges Werkzeug bieten, das enge oder gefährliche Bereiche erreichen kann, ohne Menschen unmittelbar einem Risiko auszusetzen.

„Ölunfälle können enorme ökologische und wirtschaftliche Schäden verursachen. Wir wollten ein System entwickeln, das schnell eingesetzt, präzise gesteuert und in Gebieten genutzt werden kann, die für Menschen zu gefährlich sind“, sagte der leitende RMIT-Forscher Ataur Rahman.

Ölauffangsystem des Electronic Dolphin

Der Minibot trägt den Filter vorn wie einen kleinen Mund. Eine kompakte Pumpe saugt das Öl durch diesen Filter und leitet es in eine Sammelkammer im Inneren des Roboters.

Bei kontrollierten Versuchen gewann das System etwa 2 Milliliter (0,07 Unzen) Öl pro Minute zurück; das gesammelte Öl wies einen Reinheitsgrad von mehr als 95 Prozent auf.

Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass das System weiter funktionierte, ohne dass sich der Filter mit Wasser vollsog – ein bekanntes Problem vieler ölabsorbierender Materialien.

Der Roboter kann derzeit mit einer Batterieladung rund 15 Minuten betrieben werden. Für einen Machbarkeitsnachweis sei das ausreichend, so das Team; eine spätere Version könnte abhängig von Pumpengrösse und integriertem Speicher skaliert werden. Langfristig ist eine Flotte grösserer, autonomerer Roboter vorgesehen, die in wiederholten Zyklen arbeiten.

„Unsere langfristige Vision besteht darin, delphingrosse Roboter zu entwickeln, die Öl absaugen, zur Basis zurückkehren, um ihre Tanks zu entleeren und sich aufzuladen, und dann automatisch erneut eingesetzt werden – wobei sie den Zyklus wiederholen, bis die Arbeit erledigt ist“, sagte Rahman.

Ein von Seeigeln inspirierter Filter

Die Inspiration durch Seeigel zeigt sich vor allem in der Filterbeschichtung. Unter dem Elektronenmikroskop bildet die Beschichtung winzige, stachelartige Strukturen.

Diese Stacheln schliessen kleine Luftpolster ein, sodass Wasser zu Tropfen wird und abperlt, anstatt einzudringen. Öl hingegen haftet an der Oberfläche und wird hindurchgezogen. Der Filter funktioniert somit wie ein Türsteher: Wasser wird abgewiesen, Öl darf hinein.

Da das Material kein Wasser aufnimmt, bleibt es leicht und leistungsfähig. Nach Angaben des Teams lässt sich das Material vielfach wiederverwenden – ein entscheidender Faktor für reale Einsätze bei Ölunfällen und nicht nur für eine einmalige Labordemonstration.

„Im Gegensatz zu früheren Materialien zur Ölbeseitigung, bei denen oft aggressive und gefährliche Chemikalien verwendet werden, basiert unsere neue Technologie auf einer umweltfreundlichen Beschichtung für den von uns entwickelten Filter“, sagte Rahman.

Entwicklung des Electronic Dolphin

Der Doktorand Surya Kanta Ghadei, der einen grossen Teil der Materialforschung leitete, erklärte, bei dem Projekt habe es sich nicht nur um eine technische Herausforderung gehandelt.

„Als ich in Indien aufwuchs, sah ich, welche Folgen Ölunfälle für das Meeresleben haben können, insbesondere für Schildkröten“, sagte er.

„Das ist mir im Gedächtnis geblieben. Als ich mit meiner Promotion begann, wollte ich etwas schaffen, das Einsatzkräften hilft, schneller zu handeln und Wildtiere vor Gefahren zu schützen.“

Dieser persönliche Aspekt spiegelt das übergeordnete Ziel wider: Je schneller Teams bei einem Ölunfall Öl von der Oberfläche entfernen können, desto weniger Zeit bleibt ihm, sich auszubreiten, Küsten zu erreichen oder Tiere zu überziehen.

Erprobung des Roboters im Meer

Der „Electronic Dolphin“ befindet sich derzeit noch im Versuchsstadium. Als Nächstes will das Team die Technologie vergrössern, indem die Filterfläche auf weitere Teile des Roboterkörpers ausgedehnt wird.

Dafür wäre allerdings auch eine leistungsstärkere Pumpe erforderlich. Zudem sind Feldversuche und Untersuchungen zur Langzeitbeständigkeit geplant. Das wird besonders wichtig sein, da Meeresbedingungen Geräte und Materialien stark beanspruchen.

Laut Rahman möchte das Team mit Industrie- und Innovationspartnern zusammenarbeiten, um das Design für konkrete Anwendungen zu optimieren und zu klären, wie sich der Roboter in grösserem Massstab einsetzen lässt.

Sollte sich die Technologie ausserhalb des Labors bewähren, ist das Konzept durchaus attraktiv. Kleine, steuerbare Roboter könnten Ölteppiche abschöpfen, Öl effizient entfernen und menschliche Einsatzkräfte weiter von Gefahren fernhalten. Besonders wertvoll könnte dies in empfindlichen Umgebungen sein, in denen die Reinigung schwierig ist und jede Minute zählt.