Sollten uns die Roboter eines Tages gefährlich werden, ziehen wir ihnen einfach den Stecker! Oder wir nehmen ihnen halt die Batterie raus. Nun ja, Forscher der Pennsylvania School of Engineering haben da schlechte Nachrichten für all jene, die nur so dystopischen Szenarien entfliehen können. Sie haben einen Roboter entwickelt, der sich vereinfacht gesagt von Metall "ernährt" – auf Herbivore, Carnivore und Omnivore folgen nun die "Metallovore".

Die Entdeckung ist vor allem deshalb ein Durchbruch, weil damit ein Problem gelöst wird, das bislang entscheidende Fortschritte in der Robotik hemmte – jenes der Größe der Energieträger. Während Computerhardware wie Prozessoren immer kleiner wurde, schrumpften Batterien nicht im gleichen Umfang. Damit Roboter robotern können, brauchen sie aber Elektrizität – so wie der Mensch Kalorien braucht, um zu funktionieren.

Roboter holen sich die Energie meist über ein Stromkabel oder eine Batterie, oder sie "ernten" sie aus der Umwelt. Ein klassisches Beispiel dafür sind Rovermissionen auf dem Mond oder dem Mars. Frühere Roboter wurden mit Solarenergie betrieben, neuere Missionen setzen etwa auf Radioisotopenbatterien, die beim natürlichen Zerfall von radioaktiven Nukliden freigesetzte Wärme in elektrische Energie umwandeln. Auch Vibrations-, Wind- und Wärmeenergie kann man "ernten" (englisch: "harvest").

Unbegrenzter Saft

Weil die Dichte chemischer Verbindungen in einem Material aber konstant ist, bedeutet eine kleinere Batterie weniger zerbrechliche Verbindungen, um Energie freizusetzen. Kleine Roboter können also nur kleine Batterien tragen, und ihnen geht dadurch schnell einmal der Saft aus. Und im Falle von Harvestern scheint halt nicht immer die Sonne – etwa nachts oder im Inneren von Gebäuden – oder der Wind bleibt aus. Die Umwandlung kostet überdies wertvolle Zeit. Da kommt der Metallfresser ins Spiel. Seine Leistungsdichte ist ersten Berechnungen zufolge zehnmal besser als jene der besten Harvester und 13-mal besser als die beste Lithium-Ionen-Batterie.

Und so funktioniert es: Eine mit dem Roboter verbundene Kathode sitzt auf einem schwammartigen Gebilde aus Hydrogel, das mit etwas Flüssigkeit gespeist wird. Dieses dient als leitfähiges Mittel und lässt die Elektroden von der als Anode agierenden Metalloberfläche zum Roboter fließen. Im Grunde handelt es sich also um eine Ad-hoc-Batterie, die ihre Energie aus der metallischen Oberfläche bezieht.

In einem Versuch ließen Forscher etwa ein Spielzeugauto auf einer Metallplatte im Kreis fahren. Der Harvester hinterlässt durch die Oxidation auch eine mikroskopisch dünne Schicht aus Rost. So dünn, dass sie dem Metall nicht schadet.

Dank dieser Erfindung sind "immer intelligentere und fähigere Roboter nicht länger an Steckdosen gebunden. Sie können ihre eigenen Energiequellen finden, wie der Mensch", sagt James Pikul, leitender Forscher des Projekts. Ein Aluminium-Snack reiche dann bis zur nächsten "Mahlzeit" des Roboters. (Fabian Sommavilla, Illustration: Fatih Aydogdu, 15.5.2020)