20/06/2024
Door Ad Spijkers
Als we een aantal technische hindernissen overwinnen, zou er binnenkort een volledig eetbare robot op ons bord kunnen belanden.
Robots en voedsel zijn lange tijd aparte werelden geweest. Robots zijn anorganisch, omvangrijk en niet bedoeld voor eenmalig gebruik. Voedsel is organisch, zacht en biologisch afbreekbaar. Toch heeft het onderzoek dat eetbare robots ontwikkelt de laatste tijd vooruitgang geboekt en belooft het positieve effecten. Robotvoedsel kan
- elektronisch afval verminderen
- voeding en medicijnen helpen leveren aan mensen en dieren in nood
- de gezondheid bewaken
- de weg vrijmaken voor nieuwe gastronomische ervaringen.
Maar hoe ver zijn we verwijderd van een volledig eetbare robot voor lunch of dessert? En wat zijn de uitdagingen? Wetenschappers van het RoboFood-project onderzochten deze en andere vraagstukken.
Samenwerking
Het samenbrengen van robots en voedsel is een fascinerende uitdaging. In 2021 bundelden wetenschappers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) de krachten met Wageningen University & Research (WUR), de University of Bristol en het Istituto Italiano di Tecnologia om het project RoboFood te lanceren.
De onderzoekers analyseerden welke eetbare ingrediënten kunnen worden gebruikt om eetbare robotonderdelen en hele robots te maken. Ze zijn nog steeds aan het uitzoeken welke eetbare materialen op dezelfde manier werken als niet-eetbare. Gelatine kan bijvoorbeeld rubber vervangen; rijstkoekjes lijken op schuim; een chocoladefilm kan robots beschermen in vochtige omgevingen; en het mengen van zetmeel en tannine kan commerciële lijm nabootsen.
Van component naar product
Deze en andere eetbare materialen vormen de ingrediënten van robotcomponenten. Er is veel onderzoek gedaan naar afzonderlijke eetbare componenten zoals actuatoren, sensoren en batterijen. In 2017 hebben wetenschappers van EPFL een eetbare grijper geproduceerd, een van gelatine gemaakte structuur die een appel kan hanteren en daarna kan worden gegeten.
EPFL, IIT en de University of Bristol hebben onlangs een nieuwe geleidende inkt ontwikkeld die op voedsel kan worden gespoten om de groei ervan waar te nemen. De inkt bevat actieve kool als geleider, terwijl Haribo gummibeertjes als bindmiddel worden gebruikt. Andere sensoren kunnen pH, licht en buiging waarnemen.
In 2023 realiseerden onderzoekers van het IIT de eerste oplaadbare eetbare batterij met behulp van riboflavine (vitamine B2) en quercetine (te vinden in amandelen en kappertjes) in de batterijpolen. Er werd actief kool toegevoegd om het elektronentransport te vergemakkelijken en nori-algen (om sushi te verpakken) om kortsluiting te voorkomen. De 4 cm brede eetbare batterij, verpakt met bijenwas, kan werken op 0,65 V, wat nog een veilige spanning is in geval van inslikken. Twee in serie geschakelde eetbare batterijen kunnen een LED ongeveer 10 minuten van stroom voorzien.
Zodra de componenten klaar zijn, is het doel om volledig eetbare robots te produceren. Tot nu toe zijn wetenschappers erin geslaagd gedeeltelijk eetbare robotsystemen te assembleren. In 2022 ontwierpen onderzoekers van EPFL en Wageningen University & Research een drone met vleugels van rijstkoekjes belijmd met gelatine. Wetenschappers van EPFL en IIT hebben ook een gedeeltelijk eetbare rolrobot gemaakt die gebruik maakt van pneumatische gelatinepoten en een eetbare kantelsensor.
Uitdagingen
Voordat onderzoekers het recept voor volledig eetbare robots kunnen schrijven, worden ze geconfronteerd met verschillende uitdagingen. Eén daarvan is het gebrek aan begrip van hoe mensen en dieren verwerkt voedsel waarnemen met reactief en autonoom gedrag. Bovendien is volledig eetbare elektronica die gebruikmaakt van transistors en procesinformatie nog steeds moeilijk te maken.
De grootste technische uitdaging is echter het samenbrengen van de onderdelen die elektriciteit gebruiken om te functioneren, zoals batterijen en sensoren, met de onderdelen die vloeistoffen en druk gebruiken om te bewegen, zoals actuatoren. Nadat alle componenten zijn geïntegreerd, moeten wetenschappers ze miniaturiseren, de houdbaarheid van robotvoedsel vergroten… en robots een aangename smaak geven.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: EPFL