Biodrones: Robôs feitos de batata vão monitorar a natureza

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/04/2023

Um drone libera os sensores planadores e depois volta para coletar os dados à distância.
[Imagem: Wiesemüller et al. - 10.3389/frobt.2022.1011793]

Robôs e sensores biodegradáveis

Se os robôs vão nos ajudar a lidar com a natureza, seja para observar as áreas naturais ou incrementar nossas culturas agrícolas, é melhor que sejam robôs ambientalmente amigáveis, que não precisem ser recolhidos depois de fazer suas tarefas e não virem lixo contaminante caso deem defeito e fiquem pelo campo.

Foi esta a ideia de Fabian Wiesemüller e colegas do laboratório suíço EMPA.

Eles criaram robôs voadores bioinspirados feitos de batatas, alguns restos de madeira e um líquen usado como corante.

E esses bioplanadores merecem duplamente o rótulo "bio": Além de serem biodegradáveis, eles são inspirados nas sementes voadoras do pepino de Java (Alsomitra macrocarpa). Depois que um drone libera as sementes, elas usam seus sensores embutidos para coletar dados sobre, digamos, umidade e acidez do solo; esgotados seus recursos, elas se deteriorem e se misturam com o solo da floresta ou da plantação.

Um primeiro sensor desenvolvido pela equipe está sendo usado para medir o valor de pH com um teste clássico de tornassol: O corante derivado do líquen reage ao ácido com uma mudança de cor de roxo para vermelho. "A mudança de cor do sensor no chão da floresta é registrada por um drone sobrevoando a área," explica Wiesemüller.

Para garantir que o sensor fique protegido até sua utilização e só colete dados no momento crucial, ele é coberto por uma película protetora, uma "contra-capa" que libera o sensor sob a ação da umidade: Se houver chuva ou muita umidade no ar, ele se abre como uma flor. Depois que as nuvens de chuva se dissipam, a flor de polímero fecha após cerca de 30 minutos, e fica aguardando o próximo ciclo de trabalho.

A semente que serviu de inspiração (em cima) e um protótipo do biodrone de batata (embaixo).
[Imagem: Scott Zona/Empa]

Bioplanadores

O veículo de transporte do biossensor é um planador cujo material consiste em amido de batata convencional, comparável ao papel comestível. Isso significa que o biodrone pode simplesmente ser impresso e pressionado na forma da semente de pepino de Java.

Incluindo o sensor, o planador pesa apenas 1,5 grama e tem envergadura de 14 centímetros. "O design de inspiração biológica visa permitir que o planador desça o maior tempo possível," disse Wiesemüller, justificando a escolha da geometria do planador.

O bioplanador consegue alcançar uma razão de planeio de 6, o que corresponde a uma distância horizontal de 60 metros quando o planador decola de uma altura de 10 metros.

Quando o medidor ultraleve chega ao solo, começa uma corrida contra o tempo. Enquanto o sensor mede o valor do pH toda vez que chove, a natureza já começa a trabalhar sobre ele. Após sete dias em condições de laboratório, os organismos do solo já decompuseram as asas. Depois de mais três semanas, o sensor se desfaz. E os componentes naturais do bioplanador encontram seu caminho de volta à natureza.

Segundo Wiesemüller, o sensor de ácido é apenas uma prova de conceito inicial que será seguida por outros tipos de sensores que poderão determinar a condição de árvores, água e solo em tempo real.

Flor sensorial: A película protetora de nanocelulose sobre o sensor se abre como uma flor assim que entra em contato com a umidade – e o sensor pode iniciar seu trabalho.
[Imagem: Empa]

Ecologia digital

Mais do que demonstrar um conceito, os pesquisadores estão planejando registrar os efeitos das mudanças climáticas em diferentes habitats usando drones sensores completamente biodegradáveis.

Nesse espírito de uma "ecologia digital", esses robôs permitirão fazer previsões do estado do meio ambiente e fundamentar medidas preventivas apropriadas. E então se decomporão em seus materiais originais na natureza.

Contudo, nem todas as partes desses drones ambientais estão prontas em versões biodegradáveis de alta qualidade. Os pesquisadores estão agora trabalhando com equipes interdisciplinares para aproveitar materiais altamente porosos de celulose e gelatina para chegar a uma biodegradabilidade total.

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