Wasser von Mikroplastik befreien, nach dem Vorbild der Apfelschnecke
Sie gehören zu den invasivsten Arten und können mit ihrer Gefrässigkeit ganze Ökosysteme zerstören: Apfelschnecken. Allerdings haben sie eine besondere Fähigkeit, die ein US-Forscher nutzen will, um Mikroplastik aus Gewässern zu entfernen.
Quelle: MdE, eigenes Werk, CC BY-SA 3.0 de
Eine Apfelschnecke der Sorte Pomacea diffusa in einem Auquarium.
„Apfelschnecken im Freiland haben im Laufe der Zeit schon zu grossen Plagen und Ernteschäden (vor allem in den Reisanbaugebieten Asiens) geführt“, warnt der Verband Zoologischer Fachgeschäfte der Schweiz auf seiner Website. „Auch in einigen Regionen Spaniens, wie dem Ebro-Delta, haben eingeschleppte Schnecken der Art Pomacea insularum grosse Schäden in den Reisfeldern verursacht.“
Beliebte Aquariumbewohner?
Zwar sind die dekorativen Tiere mit den elegant geschwungenen Häuschen bei Auquarienfreundinnen und -freunden beliebt, weil sie Algen fressen. Ihre Haltung, ihr Vermehren und der Handel mit ihnen sind aber in der Schweiz ebenso wie in der EU verboten. Denn die ursprünglich in Südamerika beheimatete Schnecke gilt als eine der invasivsten Arten. Wo sie sich ausbreitet - vorwiegend in Feuchtgebieten, in Flussdeltas oder flachen Seen - kann sie ganze Ökosysteme zerstören: Sie verschlingen dort Pflanzen, die anderen Tieren als Nahrung oder Lebensraum dienen. (Mehr zur Schnecke hier www.julius-kuehn.de)
Trotzdem oder vielleicht gerade weil sie so gefährlich sind, könnten sie dabei helfen, Mikroplastik aus Gewässern zu entfernen. Denn die gefrässigen Tierchen haben eine besondere Fähigkeit, die Anupam Pandey fasziniert, er ist Professor für Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik an der Syracuse University im US-Bundesstaat New York. Wedelt die Apfelschnecke mit ihrem beweglichen Fuss im Wasser, erzeugt sie eine Strömung, die Nahrungspartikel zu ihr hin treibt, sodass sie sie fressen kann.
Ein kleiner Roboter nach Schneckenvorbild
„Wasserlebewesen nutzen diese Wechselwirkung für die Fortbewegung und die Nahrungsaufnahme“, sagt Pandey. Um der Apfelschnecke auf die Schliche zu kommen, entwickelte Pandey einen ein Zentimeter grossen Roboter, der die Bewegung der Schnecke imitiert. Dann setzte er ihn unter Wasser in einen Tank und streute Styroporkügelchen hinein, um zu sehen, ob er sie einsammeln konnte. Pandey stellte dabei fest, dass der Roboter ähnlich wie eine Pumpe und nach seine natürlichen Vorbild funktionierte. „Apfelschnecken haben sich so entwickelt, dass sie ihre Nähe zur Wasser-Luft-Grenzfläche ausnutzen, um Flüssigkeiten zu transportieren oder zu pumpen.“
Der Roboter war laut Pandey in der Lage, Partikel anzuziehen, die fünfmal so gross waren wie er selbst. Zudem fanden Pandey und seine Kollegen auch heraus, bei welcher Geschwindigkeit die Pumpleistung am höchsten ist. Diese scheine sowohl von der Geometrie des Roboters als auch von den Eigenschaften der Flüssigkeit abzuhängen, in die er eingetaucht sei. „Mit einer Kombination von Experimenten und Modellierung konnten wir die optimalen Bedingungen vorhersagen, unter denen der Roboter die meiste Flüssigkeit pumpt." Zusätzlich analysierte Pandey mittels Langzeitaufnahmen auch noch das Bewegungsmuster der Styroporteilchen. Laut dem Wissenschaftler haben die Roboter nach Apfelschneckenvorlage könnten sie so Einsammeln von Microplastik aus den Ozeanen helfen, das auf der Wasseroberfläche schwimmt.
Stark Strömungen beim Einsammeln von Plastik
Laut dem Forschungsteam verursachen die meisten Geräte zum Einsammeln von Plastik starke Störungen an der Wasseroberfläche und sorgen dafür, dass sich Mikropartikel im Wasser vermischen. Dieses Mikroplastik gelange in andere Gewässer und verursache weitere Plastikverschmutzungen, die Pflanzen und Tiere schädigten und unweigerlich in der Nahrungskette landeten, heisst es in der Medienmitteilung der Universität. Pandeys Roboter arbeiteten jedoch in der Nähe der Wasseroberfläche mit minimalen Störungen und könnten möglicherweise eine Lösung für dieses Problem bieten. (mai)
