Teadlased tegid kartulist lennuvahendi, mis laguneb looduses või pistetakse nahka
19. aprill 2023, 16:56
/nginx/o/2023/04/19/15266606t1he286.png)
Šveitsi teadlaste tehtud ja loodusest inspiratsiooni saanud peaaegu söödavad biodroonid on mõeldud looduses andmete kogumiseks nii, et hiljem anduritest ja lennuvahenditest prügi järgi ei jääks. Nii saab puistata metsa palju mõõtmisvahendeid ja ei pea muretsema, et see kõik looduse lõpuks ära reostab.
Šveitsi tehnoloogialabori EMPA teadlased pakkusid välja lennuvahendid, mis muudavad kunagi aastaid kestnud vaevarikkad uurimisretked ning keskkonnavaatlused kiireks ja lihtsaks, kuna loodusesse saadetavad andmekogujad võivad keskkonnast salvestada olulisi ökoparameetreid reaalajas ja reostusvabalt. Lisaks võib neid olla palju, aparaate saab loodusesse puistata lausa parvedena.
Šveitsi linnas Dübendorfis asuva jätkusuutlikkuse robootika laboratooriumi EMPA teadlased töötasid välja odavad ja energiasäästlikud andurid, mis lendavad ning suudavad koguda keskkonnaandmeid väga säästlikult ja autonoomselt isegi väga raskesti ligipääsetavates piirkondades. Teadlased ise nimetavad neid «biopurilennukiteks». Koostisosadeks on lennuvahenditel kartul, veidi puidujäätmeid ja üks teatud liiki samblik.
Biosensori transpordivahendiks on purilennuki põhimõttel hõljuv biodroon, mille tiibade materjaliks on tavaline kartulitärklis. See tähendab, et purilennuki saab lihtsalt välja 3D printeris välja printida ja suureviljalise tiibkõrvitsa (Alsomitra macrocarpa) seemne kujuliseks pressida.
/nginx/o/2023/04/19/15266609t1h7bea.png)
Koos anduriga kaalub selline biolagunev purilennuk vaid 1,5 grammi ja selle tiibade siruulatus on 14 sentimeetrit.
«Loodusest inspireeritud disaini eesmärk on pikendada purilennuki lennuaega,» selgitab robootikateadlane Fabian Wiesemüller nende leiutatud väikeselennuvahendi geomeetriat. Dübendorfi EMPA labori ja Londoni Imperial College´i droonilennukatsetel suutis Wiesemüller lõpuks optimeerida esimeste prototüüpide aerodünaamikat ja stabiilsust selliseks, et droon hõljus kuni 60 meetri kaugusele. Purilennuk pidi selleks startima kümne meetri kõrguselt ja sinna viib kartulist lennukid tavaline droon, mis hiljem tagasi stardikohta saabub.
Kui ülikerge mõõteseade maapinnale jõuab, algab võidujooks ajaga. Kõigepealt mõõdab andur pH väärtust iga kord, kui vihma hakkab sadama, kuid lisaks mõõdetakse ka temperatuuri, õhukvaliteeti ja pinnase niiskusesisaldust.
Tulevikus jälgitakse ka kahjuritest nakatumist, metsatulekahjusid, inimtegevuse mõju metsale ja metsloomade käitumist.
Pärast seitset päeva testimist laboritingimustes on droonide tiivad juba ära lagunenud, selgus katsetest. Veel kolme nädala pärast laguneb ka kogu andur. Nii leiavad bio-purilennuki looduslikud komponendid tee tagasi loodusesse. Wiesemülleri sõnul on happesuse andur vaid esialgne tõestus sellele, et erinevat tüüpi andurid suudavad looduses reaalajas määrata puude, vee ja pinnase seisundit ning peale mõõtmist ise ära laguneda.
Et andur oleks kaitstud enne kasutamist lagunemise eest, on see kaetud spetsiaalse kaitsekilega. Selle eesmärgiks on avada andur keskkonnamõjudele, kui hakkab vihma sadama. Kuival ajal aga võtab see kate kaitseasendi. Vihma või niiskuse toimel avaneb kate nagu lilleõis.
Taoline kaitsekate on välju töötatud puidujääkidest saadud nano-fibrilleeritud tselluloosist, mida töödeldi želatiiniga, et moodustada õhuniiskusele reageeriv peen polümeerkile. Kui vihmapilved on kadunud, sulgub polümeer umbes 30 minuti pärast kuni järgmise niiske töötsüklini. Tagamaks, et «õis» avaneks sümmeetriliselt, kaetakse polümeerkile väga peene šellakikihiga, loodusliku vaigutaolise ainega, mida taimetäid eritavad. See takistab polümeermaterjali ebaühtlast paisumist niiskuse käes.