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Oct 05, 2023

Hullbot: Autonome Unterwasserroboter reinigen Bootsrümpfe

Direkt unter der Oberfläche unzähliger vorbeischaukelnder Boote lauert etwas Übles

Etwas Übel lauert direkt unter der Oberfläche unzähliger Boote, die in jedem Hafen dahinschaukeln. Um genau zu sein, Biofouling: der Schleim, die Seepocken, das Unkraut und die Algen, die auf Schiffsrümpfen wachsen, manchmal in nur wenigen Stunden, aber sicherlich in Tagen und Wochen.

Besitzer können diesen Prozess verlangsamen, indem sie die Unterseite mit Antifouling-Farben beschichten, die Biozide enthalten, die das Wachstum von Meereslebewesen hemmen. Diese geben jedoch Giftstoffe und Mikroplastik ins Meer ab, ein Prozess, der durch die intensive Reinigung, die erforderlich ist, um Biofouling zu entfernen, das sich zu lange ansammelt, noch verschärft werden kann und jedes Jahr erneut angewendet werden muss.

Jetzt nutzt ein in Sydney ansässiges Startup Robotik, um die Gesundheit unserer Ozeane durch die Reduzierung von Biofouling zu verbessern: Hullbot.

„Es handelt sich um eine Unterwasserdrohne, die untergetauchte Strukturen inspiziert, kartiert und mit ihnen interagiert [und reinigt]“, sagte Tom Loefler, CEO und Mitbegründer von Hullbot, gegenüber Cosmos.

„Und wir konzentrieren uns darauf, das Problem des Biofoulings zu lösen, bei dem, sobald Boote ins Wasser gesetzt werden, Dinge am Rumpf zu wachsen beginnen, und das geschieht innerhalb von Minuten, Stunden und Tagen.“

Loefler sprach im Ocean Impact Innovation Panel beim jährlichen Blue Solutions Summit in Sydney.

„Die [Schiffe] haben innerhalb weniger Tage eine Schleimschicht auf ihrer Oberfläche, die die Energie, die sie benötigen, um sie durch das Wasser zu treiben, drastisch erhöhen kann. Und das erhöht natürlich ihre Treibstoffkosten“, sagt er.

Der Schleim bildet dann die Basis für vielzelliges Leben, das mit der Besiedlung der Hülle beginnt. Dies nennt man Makrofouling und Loefler sagt, dass es die Boote noch mehr verlangsamt und außerdem wesentlich schwieriger zu entfernen ist.

Im Jahr 2021 war die internationale Schifffahrt für etwa 2 % der weltweiten energiebedingten CO2-Emissionen verantwortlich (im Jahr 2018 waren es 2,9 % der Emissionen, 2021 war aufgrund von COVID-19 ein ungewöhnliches Jahr). Und in Australien ist Biofouling die größte Quelle invasiver Meeresarten, die die Artenvielfalt zerstören und Lebensräume verändern.

„Der Roboter ist in der Lage, Schiffe mit einer Länge von bis zu 60 Metern zu reinigen, darunter Yachten, Fähren und andere leichte Schiffe. Wir beabsichtigen, die gleiche Kerntechnologie in größere Roboter zu integrieren, um später größere Schiffe zu bedienen“, sagt Loefler.

Durch sanftes, frühzeitiges Reinigen und häufig mit weichen Bürsten kann Hullbot proaktiv Schleim im Frühstadium entfernen, bevor Makrofouling beginnt – ohne die darunter liegende Antifouling-Farbe zu beschädigen.

„Je häufiger gereinigt wird, desto weniger Treibstoff verbraucht das Schiff. Idealerweise reinigen wir also alle zwei Wochen oder häufiger, um starkes Wachstum zu vermeiden, und wir reinigen wöchentlich oder öfter, um die Treibstoffkosten so niedrig wie möglich zu halten.“ sagt Löfler.

Aber warum hier aufhören? Loefler glaubt, dass durch die tägliche Reinigung mit Hullbot die Notwendigkeit von Antifouling-Farben vollständig entfallen könnte.

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„Wir möchten eine Lösung anbieten, bei der die Rümpfe mit einem haltbaren, ungiftigen Antifouling beschichtet und wöchentlich von Robotern gereinigt werden. Und in Zukunft können wir überhaupt keine Antifouling-Beschichtung mehr sehen. Sagen wir einfach einen harten Gelcoat oder ein hartes Epoxidharz.“ jeden Tag mit einem Roboter beschichten und putzen.

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Dieser Ansatz mit häufigen, leichten Interaktionen wird durch die fortschrittliche Robotik von Hullbot ermöglicht, die die Kosten für jede Reinigung senkt, sodass sie häufiger durchgeführt werden kann.

Laut Loefler war die Unterwasserrobotik traditionell sehr begrenzt: GPS, Wi-Fi, 5G und andere Fernkommunikation übertragen nicht unter Wasser, ebenso wenig wie LiDAR (das auf dem Senden und Empfangen von Infrarotlasern basiert) und fortschrittliche Akustiksensoren nicht für diese besondere Aufgabe gut geeignet.

Wie haben sie es geschafft? Hullbot hat ein proprietäres Unterwassersichtsystem entwickelt, das Kameras und Code in Kombination mit einer Reihe anderer Sensoren verwendet, damit sein Roboter genau weiß, wo er sich unter Wasser befindet und wohin er gehen muss.

„Eine Reihe verschiedener Kameras interpretieren die Umgebung des Roboters und planen, wie er sich durch den 3D-Raum bewegen kann, um ihn zu inspizieren, zu kartieren oder zu interagieren“, erklärt Loefler.

„Unter Wasser gibt es viele Herausforderungen, die einzigartig sind, wie zum Beispiel die Verzerrung des Lichts, die Trübung der Wassersäule … Blasen und andere Effekte. Alles um den Roboter herum bewegt sich: das Wasser bewegt sich, das Licht bewegt sich, die Blasen bewegen sich.“ , und das Boot bewegt sich.“

Der Roboter verfügt über eine Leine für Strom und Daten und kann mithilfe seiner Triebwerke frei durch das Wasser schwimmen. Es reinigt den Rumpf mit weichen, rotierenden Bürsten und sowohl die Geschwindigkeit als auch der ausgeübte Druck können gesteuert werden – und das alles, ohne dass ein menschlicher Bediener anwesend sein muss.

Die Technologie wird auch in einer Reihe anderer Anwendungen durch Partnerschaften mit führenden Schifffahrtsindustrien, Jachthäfen, Forschungsinstituten und Umweltorganisationen getestet.

Beispielsweise werden Hullbots zur Kartierung und Analyse natürlicher Meeresumgebungen wie Seegraswiesen, Kelpwälder und felsiger Riffe im Hafen von Sydney und Umgebung eingesetzt und können auch mit diesen Umgebungen interagieren, um Proben zu sammeln oder Schädlingsarten zu bekämpfen.

„Wir führen einige Projekte durch, bei denen wir versuchen, mit dem Roboter die Seeigelpopulationen dort zu kontrollieren, wo sie im Überfluss vorhanden sind, und das hat das Potenzial, das Wachstum von Kelpwäldern zu fördern“, sagt Loefler.

Ursprünglich von Cosmos veröffentlicht als Meet Hullbot: Autonome Unterwasserroboter, die Bootsrümpfe reinigen und die Gesundheit der Ozeane verbessern

Imma Perfetto ist Wissenschaftsjournalistin bei Cosmos. Sie hat einen Bachelor of Science mit Auszeichnung in Wissenschaftskommunikation von der University of Adelaide.

Das Ultramarine-Projekt, das sich auf Forschung und Innovation in unserer Meeresumwelt konzentriert, wird von der Flourishing Oceans-Initiative der Minderoo Foundation unterstützt.

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