Forscher entwickeln vollständig biologisch abbaubaren Roboterfinger

Mit weltweit rund 62 Millionen Tonnen Elektroschrott im Jahr 2022 spitzt sich das Problem weiter zu. Gleichzeitig könnte der rasante Einsatz von Soft-Robotik in Bereichen wie Medizin und Landwirtschaft die Lage zusätzlich verschärfen. Herkömmliche Soft-Roboter bestehen aus komplexen Schichten langlebiger Kunststoffe, Metalllegierungen und Halbleiter – also aus Materialien, die sich kaum recyceln lassen und praktisch nicht auf natürlichem Weg abgebaut werden können.

Um dieses grundlegend nicht nachhaltige Design zu überwinden, hat ein internationales Forschungsteam ein vollständig biologisch abbaubares Soft-Robotik-System entwickelt. Wie eine im Fachjournal Nature Sustainability veröffentlichte Studie zeigt, gelang es den Wissenschaftlern, einen robotischen Finger zu konstruieren, der trotz hoher industrieller Leistungsfähigkeit am Ende seiner Lebensdauer vollständig in den natürlichen Kreislauf zurückgeführt werden kann.

Anstelle herkömmlicher Kunststoffe nutzte das Team für die Struktur des Roboters Polyglycerolsebacat, ein hoch elastisches, wasserfreies und biologisch abbaubares Material mit gummiartigen Eigenschaften. In den Finger integrierten die Forscher zudem 21 spezialisierte elektronische Komponenten, die aus biologisch abbaubaren Elementen wie Magnesium, Molybdän und Silizium bestehen.

In der Vergangenheit litten nachhaltige Roboterkomponenten häufig unter mangelnder Zuverlässigkeit. Der neue kompostierbare Finger erwies sich jedoch als bemerkenswert robust: Er konnte sich mehr als eine Million Mal biegen und dabei Kraft ausüben, ohne seine strukturelle Integrität oder mechanische Leistungsfähigkeit einzubüßen.

Am Ende seiner Lebensdauer wurde das gesamte System unter industriellen Kompostierungsbedingungen entsorgt. Schon nach wenigen Monaten hatten sich sowohl die flexible Struktur als auch die integrierte Elektronik vollständig zersetzt. Um die Umweltverträglichkeit zu überprüfen, pflanzte das Forschungsteam anschließend Hafer in den entstandenen Kompost. Die Samen keimten und wuchsen problemlos – ein klarer Hinweis darauf, dass die zersetzten Bestandteile des Roboters ungiftig sind.

Durch die gelungene Verbindung aus hoher Leistungsfähigkeit und vollständiger ökologischer Unbedenklichkeit könnte diese Technologie zum neuen Maßstab für nachhaltige Maschinen werden.