Sauberes Wasser: Mikro-Roboter sammelt Blei aus Flüssigkeiten

Sauberes Wasser: Mikro-Roboter sammelt Blei aus Flüssigkeiten

von Wolfgang Kempkens

Blei im Wasser kann Menschen vergiften - nun könnte ein Kleinst-Roboter für saubere Flüssigkeiten sorgen.

Bis in die 70er-Jahre wurden in Deutschland Bleirohre verbaut – gefährlich vor allem für Kinder, die das Wasser aus den Rohren tranken. Nun werden solche Rohre in Deutschland seit über 40 Jahren nicht mehr verbaut, aber in anderen Teilen der Welt ist Blei im Trinkwasser immer noch ein Problem.

Bald könnten sich auch noch Roboter dazugesellen: Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart haben extrem kleine, röhrenförmigen Mikroroboter entwickelt, die wie Staubsauger durch eine mit Blei verseuchte Flüssigkeit flitzen und das Schwermetall binden. Innerhalb von einer Stunde schaffen sie es, die Konzentration von 1000 auf 50 Teilchen pro Milliarde zu reduzieren.

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Anders als das Blei lassen sich die kleinen Helfer allerdings nach getaner Arbeit wieder mit einem Magneten herausfischen. Das Blei kann dann entfernt und wiederverwertet werden.

Möglich macht das der Wunderstoff Graphen: „Die Außenhülle des Mikroroboters, die aus Graphen besteht, fängt das Blei ein”, sagt Sámuel Sánchez, Gruppenleiter am Stuttgarter Institut. Besonders raffiniert ist der Antrieb, der auf einer extrem dünnen Innenschicht aus Platin basiert. Es sorgt dafür, dass Wasserstoffperoxid, eine Chemikalie, die manchmal noch zum Bleichen von Haaren eingesetzt wird, zerfällt. Es entstehen winzige Sauerstoffbläschen, die anfangs aus beiden Öffnungen des Röhrchens strömen. Nach kurzer Zeit entsteht ein Ungleichgewicht, sodass die Röhrchen sich bewegen. Von diesem Zeitpunkt an entscheidet sich die Mehrheit der Bläschen für eine Richtung.

Der Mikroroboter flitzt also durch die Flüssigkeit. Außer Sauerstoff produziert dieser Antrieb nur Wasser. Denn: „Es ist wichtig, ein System zur Schadstoffbeseitigung zu verwenden, welches keine zusätzliche Verschmutzung erzeugt“, sagt Sánchez.

Einsatz soll im menschlichen Körper möglich werdenZwischen Graphen und Platin befindet sich noch eine hauchdünne Nickelschicht, die magnetisierbar ist. Das nutzen die Forscher, um die winzigen Teilchen aus der gereinigten Flüssigkeit zu angeln. „Wir planen nun, unsere Mikroroboter weiterzuentwickeln, sodass sie auch andere Schadstoffe sammeln können“, sagt Sánchez. Es geht um Metalle, die vor allem im Abwasser von Industrieanlagen schwimmen. Manche sind so giftig, dass schon Spuren ausreichen, um Trinkwasser zu verseuchen oder den Betrieb von Kläranlagen zu stören.

Vor knapp drei Jahren präsentierten die Stuttgarter Forscher bereits Mikroroboter, die in Kläranlagen aktiv werden können. An der Außenhülle, die aus Eisen-II-Ionen besteht, zerfallen organische Schadstoffe, die nicht minder giftig sind als Schwermetalle, in Kohlendioxid und Wasser. Voraussetzung für diese Reaktion ist Wasserstoffperoxid, das in diesem Fall nicht nur als Antrieb dient, sondern auch als Giftkiller.

Ursprünglich sollten die Mikroroboter Medikamente zu den Stellen im Körper transportieren, an denen sie die größte Wirkung haben. Das Ziel verfolgen die Stuttgarter Forscher noch immer.

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