Roboterfisch sammelt Mikroplastik

Rund 80 Millionen Tonnen Plastikmüll verschmutzen die Weltmeere nach aktuellen Schätzungen. Daher werden bereits unterschiedliche Verfahren erprobt, um die Plastikteile nach und nach wieder aus den Meeren zu fischen. Doch besonders die höchstens fünf Millimeter großen Mikroplastikpartikel lassen sich nur sehr schwer einsammeln. Um dieses Problem anzugehen, haben Materialforscher nun einen kleinen Roboterfisch entwickelt, an dem kleinste Plastikteilchen haften bleiben. Mithilfe von Wärmestrahlung ließ sich der Prototyp aus einem speziellen Schichtmaterial durch das Wasser steuern, wie Forscher in der Fachzeitschrift „Nano Letters“ berichten.

Beim Bau ihres Roboterfischs ließen sich Xinxing Zhang und seine Kollegen von der Sichuan-Universität in China von dem natürlichen Material Perlmutt inspirieren, das in hauchdünnen Schichten die innere Schale einiger Muscheln bildet. Mit ebenso hauchdünnen Lagen aus Graphen und dem Kunststoff Polyurethan imitierten die Forscher den schichtweisen Aufbau von Perlmutt. Dank der unterschiedlichen Eigenschaften von Graphen und Polyurethan gelang es ihnen, ein leichtes und dennoch stabiles Material zu entwickeln, das zudem auf Wärmestrahlung reagierte.

Roboterfisch

Aus diesem Schichtmaterial schnitten die Forscher knapp zwei Zentimeter lange Stücke in der Form kleiner Fische aus. Diese verteilten sie in einem mit Wasser gefüllten Behälter, in dem außerdem Mikroplastikpartikel schwammen. Traf nun Wärmestrahlung von außen in kurzen Impulsen auf die Fische, reagierte das Material mit einer mechanischen Bewegung, vergleichbar mit einem Flossenschlag. Mit einer Geschwindigkeit von etwa fünf Zentimetern pro Sekunde schwammen die Fische daraufhin durch das Wasser und sammelten dabei Mikroplastik auf, das an dem Material haften bleibt.

Die Forscher konnten zeigen, dass sich ihr neuartiges Material aus mehreren Graphen- und Kunststoffschichten dazu eignet, um kontrolliert Mikroplastik aufzusammeln. Als Anwendung wären nun mit Sensoren bestückte Roboterfische vorstellbar, die die Wasserqualität und auch die lokale Belastung mit Mikroplastik messen können. Zum Einsammeln großer Mengen Mikroplastik sind diese Roboterfische aber weniger geeignet. Effizienter und vor allem günstiger wären spezielle Wasserfilter, um selbst kleinste Mikroplastikpartikel zu entfernen.