Ecobot III – экологический робот

Британские ученые из Bristol Robotics Lab закончили разработку третей модели экологического робота Ecobot, которая в отличие от предыдущих версий оснащена настоящим кишечником. Желание создать робота, который в течение продолжительного периода времени мог бы самостоятельно находить источники энергии, беспокоит научную общественность уже не первый год и к сегодняшнему дню уже получены некоторые результаты. Как правило, в основе большинства подобных разработок лежат так называемые микробные топливные клетки (microbial fuel cells, MFCs) – биоэлектрохимические устройства, основанные на бактериальных культурах, разлагающие биомассу для получения энергии. Однако только в Ecobot III удалось решить проблему «эвакуирования» продуктов переработки.

На разработку Ecobot III у инженеров ушло около трех лет. Без посторонней помощи экологический робот способен проработать одну неделю. Опорожнение желудка происходит раз в сутки.

Процесс пищеварения начинается с того, что Ecobot III двигается к диспенсеру, который загружает в его «рот» специально подготовленную биомассу (смесь солей, минералов, дрожжевых экстрактов и прочих питательных веществ). Внутри Ecobot III она разделяется на 48 MFCs, в анодных камерах которых проходят реакции окисления-восстановления. В ходе бактериального обмена веществ освобождаются атомы водорода. При контакте с электродом они генерируют ток, в то время как ионы водорода проходят через протон-обменную мембрану и поступают в катодную камеру с водой, где захватываются атомами кислорода и пополняют запасы воды. Вода, впрочем, регулярно испаряется, и роботу приходится дополнительно ещё и пить.

Клетки разделены на два отсека по 24 MFCs в каждом, чтобы под действием силы тяжести вся неусвоенная масса накапливалась в центральном жёлобе. Оттуда она несколько раз возвращается в «рот», чтобы извлечь максимум энергии, и только потом извергается прочь. Тем самым топливные клетки избегают засорения, а бактерии – гибели от кислотных отходов.

В настоящее время эффективность работы MFCs еще очень мала – они способны извлечь из биомассы всего 1% химической энергии. По мнению специалистов, улучшить эти показатели могло бы увеличение площади поверхности анодов. Но Роберт Финкельштейн, занимающийся разработкой проекта Energetically Autonomous Tactile Robot (EATR) в Управлении перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) считает, что технология микробных топливных клеток в принципе ошибочна. В отличие от экологического робота EATR будет получать энергию за счет сжигания биомассы, а не ее переработки. Для этого компания Cyclone Power Technology разработала специальный двигатель внутреннего сгорания. EATR, презентация которого должна состоятся в ближайшем будущем, будет способен преодолевать 160 километров дистанции на 60 килограмм биомассы.

Однако неоспоримым преимуществом MFCs является то, что они способны переварить практически всё, включая сточные воды, сжечь которые уже не получится. В топливных клетках Ecobot III задействованы сотни видов бактерий, готовые переварить практически все что угодно. Кстати, эксперименты Bristol Robotics Lab могут привести к созданию технологии очистки сточных вод.

Широкой публике Ecobot III будет продемонстрирован в августе на конференции Artificial Life, которая будет проводится в Оденсе, Дания.