Magnetischer Roboter reinigt Rümpfe großer Containerschiffe von Biofouling

Ein Student der Meereswissenschaften und des Maschinenbaus der Northeastern University hat in einem Praktikum bei dem Robotikunternehmen Fleet Robotics einen Roboter weiterentwickelt, der Rümpfe großer Schiffe von unerwünschten Ablagerungen, Biofouling genannt, befreien kann. Die Ablagerungen sorgen dafür, dass die Schiffe durch den dann höheren Strömungswiderstand mehr Treibstoff verbrauchen und invasive Arten in andere Ökosysteme eingeschleppt werden.

Biofouling, das sich an Schiffsrümpfen ansammelt, verursacht jährlich hohe Kosten. Allein die Schiffindustrie in den USA verzeichnet Mehrkosten in Höhe von 36 Milliarden US-Dollar, die durch den höheren Treibstoffverbrauch durch die Ablagerungen und die immer wieder nötige Erneuerung von Antifouling-Anstrichen an den Schiffrümpfen verursacht werden. Hinzu kommen die Gefahren, die von Biofouling für andere Ökosysteme ausgehen. Die Ablagerungen an den Schiffswänden können invasive Arten enthalten, die in andere Ökosysteme eingeschleppt werden und dort einheimische Organismen wie Pflanzen und Meerestiere verdrängen und damit das ökologische Gleichgewicht stören. Besonders die Lage in der Straße von Hormus, in der aufgrund der Durchfahrbeschränkungen durch den Konflikt zwischen Iran und den USA/Israel Schiffe über einen längeren Zeitraum feststecken und sich dadurch Mikroorganismen an den Schiffsrümpfen ansiedeln, stellt laut Wissenschaftlern eine massive Bedrohung anderer Ökosysteme weltweit dar, sobald die Schiffe wieder weiterfahren.

Das Entfernen von Biofouling ist jedoch schwierig. Die klebrige Masse ist nur schwer zu entfernen und es fallen je nach Größe des Schiffes mehrere Tonnen dieser Ablagerungen an. Die Entfernung des Biofouling muss entsprechend in den Gewässern erfolgen, wo es entstanden ist und dann im bewegten Wasser, damit das Material sich besser wieder im Meer verteilen kann.

Dies stellt besonders hohe Anforderungen an einen Reinigungsroboter, muss er doch trotz starker Wasserströmungen und hohen Wellengangs seinen Dienst an schrägen und senkrechten Wänden eines Schiffrumpfes erledigen können. Der Roboter von Fleet Robotics nutzt für einen sicheren Halt am Rumpf Füße, die mit an- und abschaltbaren Elektromagneten ausgestattet sind, wie aus einem Bericht der Northeastern University hervorgeht. Der Roboter kann so über den Schiffsrumpf spazieren, ohne herunterzufallen. Im Vergleich zu anderen Systemen, die etwa mit Rädern und Schienen arbeiten, sind hier keine großen vorbereitenden Maßnahmen nötig. Der Roboter wird einfach auf die Rumpfoberfläche gesetzt und marschiert dann schrittweise Routen autonom ab.

Bürstenschwingende Putzkolonne

Die Reinigung erfolgt mittels Bürsten, die so ausgelegt sind, dass die Oberfläche des Schiffsrumpfes nicht beschädigt wird. Das könnte ansonsten zu Korrosion und zur Freisetzung giftiger Chemikalien im Wasser führen.

Der Roboter selbst ist lediglich ein Meter lang und 0,6 m breit. Das ist im Vergleich zur Größe eines Containerschiffes winzig. Der Roboter führt die Reinigungsarbeiten deshalb kontinuierlich durch. Die Reinigung findet dabei ausschließlich auf hoher See statt, nicht in Häfen. Die Arbeit erledigt der Roboter autonom zusammen mit weiteren Robotern des gleichen Typs, die sich untereinander abstimmen und ihre Batterien selbstständig an Dockingstationen aufladen, sobald die Batterien zuneige gehen. Da der Roboter unterhalb der Wasserlinie arbeitet, ist er wasserdicht ausgeführt und kann hohem Wasserdruck standhalten. Die Navigationssteuerung erfolgt aufgrund einer fehlenden zentraler Steuerungsmöglichkeit über eine drahtlose WLAN-Verbindung oder per Kabel komplett auf dem Roboter selbst.

Das System wurde bereits an einem Schiff an der Woods Hole Oceanographic Institution getestet.