Wetenschappers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Zwitserland hebben een baanbrekende oplossing ontwikkeld voor milieumonitoring die twee belangrijke uitdagingen aanpakt: het verminderen van elektronisch afval en het minimaliseren van verstoring van ecosystemen tijdens het meten van waterkwaliteit.
De 5 centimeter grote, bootvormige robots zijn ontwikkeld door een team onder leiding van professor Dario Floreano en promovendus Shuhang Zhang. Ze zijn volledig vervaardigd uit biologisch afbreekbare en eetbare materialen. De romp bestaat uit commercieel visvoer, tot poeder vermalen en gemengd met een biopolymeerbindmiddel, waarna het geheel wordt gevriesdroogd in de gewenste vorm. Om de voedingswaarde te verhogen, bevat de buitenste structuur 30% meer eiwitten en 8% minder vet dan standaard visvoer.
Wat deze robots echt innovatief maakt, is hun voortstuwingssysteem dat geen elektronica of batterijen vereist. De apparaten maken gebruik van het Marangoni-effect—hetzelfde natuurverschijnsel dat sommige waterinsecten gebruiken om zich over het wateroppervlak voort te bewegen. Een chemische reactie tussen citroenzuur en natriumbicarbonaat in een klein compartiment produceert koolstofdioxidegas, dat niet-giftige propeenglycol-brandstof door een kanaal naar buiten stuwt. Deze uitgestoten brandstof verlaagt de oppervlaktespanning van het water, waardoor de robot met snelheden tot drie keer zijn lichaamslengte per seconde gedurende enkele minuten vooruit wordt geduwd.
Het EPFL-team voorziet dat deze robots op grote schaal kunnen worden ingezet op wateren. Elke robot kan worden uitgerust met biologisch afbreekbare sensoren om gegevens te verzamelen over water-pH, temperatuur, verontreinigingen en micro-organismen. In plaats van hun bewegingen precies te sturen, hebben de onderzoekers 'links-draaiende' en 'rechts-draaiende' varianten ontwikkeld door het brandstofkanaal asymmetrisch te ontwerpen, zodat de robots zich op natuurlijke wijze over het wateroppervlak verspreiden.
"Hoewel de ontwikkeling van miniatuurzwemrobots voor natuurlijke omgevingen snel is gevorderd, zijn deze doorgaans afhankelijk van plastics, batterijen en andere elektronica, wat uitdagingen oplevert voor grootschalige inzet in kwetsbare ecosystemen," legt Zhang uit. "In dit onderzoek tonen we aan dat die materialen volledig vervangen kunnen worden door biologisch afbreekbare en eetbare componenten."
Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications in mei 2025, vormt de nieuwste stap in het snelgroeiende vakgebied van eetbare robotica. Het bouwt voort op eerder EPFL-onderzoek naar eetbare zachte actuatoren, vloeistofcircuits en geleidende inkten, allemaal onderdeel van het door de EU gefinancierde RoboFood-consortium dat in 2021 werd gelanceerd met een subsidie van €3,5 miljoen.