ابتكر علماء من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) حلاً ثورياً لمراقبة البيئة يعالج تحديين أساسيين: تقليل النفايات الإلكترونية والحد من اضطراب النظم البيئية أثناء تقييم جودة المياه.
الروبوتات الصغيرة التي يبلغ طولها 5 سنتيمترات، والتي طورها فريق بقيادة البروفيسور داريو فلوريانو وطالب الدكتوراه شوهانغ زانغ، مصنوعة بالكامل من مواد قابلة للتحلل الحيوي وصالحة للأكل. تتكون أجسامها من حبيبات طعام أسماك تجارية مطحونة إلى مسحوق، ممزوجة بمادة رابطة من البوليمر الحيوي، ثم يتم تجفيفها بالتجميد لتشكيلها. ولتعزيز القيمة الغذائية، صمم الباحثون الهيكل الخارجي بنسبة بروتين أعلى بـ 30% ودهون أقل بـ 8% مقارنة بحبيبات طعام الأسماك التقليدية.
ما يجعل هذه الروبوتات مبتكرة حقًا هو نظام الدفع الخاص بها، الذي لا يحتاج إلى إلكترونيات أو بطاريات. تستفيد الأجهزة من تأثير مارانغوني – نفس الظاهرة التي تستخدمها بعض الحشرات المائية للتحرك عبر أسطح المياه. حيث ينتج تفاعل كيميائي بين حمض الستريك وبيكربونات الصوديوم في حجرة صغيرة غاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يدفع وقود بروبيلين غليكول غير سام عبر قناة. هذا الوقود المطروح يقلل من التوتر السطحي للماء، مما يدفع الروبوت للأمام بسرعة تصل إلى ثلاثة أضعاف طوله في الثانية الواحدة ولمدة عدة دقائق.
يتطلع فريق EPFL إلى نشر هذه الروبوتات بأعداد كبيرة في المسطحات المائية، حيث سيتم تزويد كل منها بحساسات قابلة للتحلل لجمع بيانات عن درجة الحموضة ودرجة الحرارة والملوثات والكائنات الدقيقة في المياه. وبدلاً من التحكم الدقيق في حركتها، أنشأ الباحثون نماذج "تنعطف لليسار" و"تنعطف لليمين" من خلال تعديل تصميم قناة الوقود بشكل غير متماثل، مما يسمح للروبوتات بالانتشار الطبيعي عبر سطح الماء.
يقول زانغ: "رغم التقدم السريع في تطوير روبوتات سباحة صغيرة للبيئات الطبيعية، إلا أنها غالبًا ما تعتمد على البلاستيك والبطاريات والإلكترونيات الأخرى، مما يمثل تحديات عند نشرها على نطاق واسع في النظم البيئية الحساسة. في هذا العمل، نوضح كيف يمكن استبدال تلك المواد بمكونات قابلة للتحلل الحيوي وصالحة للأكل بالكامل".
وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Nature Communications في مايو 2025، وتمثل أحدث تقدم في مجال الروبوتات الصالحة للأكل. ويستند هذا العمل إلى أبحاث سابقة لـ EPFL حول المشغلات اللينة الصالحة للأكل، والدوائر السائلة، والأحبار الموصلة، ضمن إطار مشروع RoboFood الأوروبي الممول منذ عام 2021 بمبلغ 3.5 مليون يورو.