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Erfolgreiche SeaClear-Demonstration in Hamburg und Dubrovnik: Roboter sammeln Unterwasser-Müll

Müll und Abfälle beinträchtigen zunehmend nicht nur optisch Meereslandschaften, sondern gefährden auch ganze Unterwasser-Ökosysteme. So gelangt Mikroplastik, das bei der Zersetzung größerer Plastikteile entsteht, in die Nahrungskette und stellt ein Gesundheitsrisiko für Meereslebewesen und Menschen dar. Ein großer Teil des Mülls landet auf dem Meeresboden, wo er nur schwer zu lokalisieren und zu entfernen ist.

Screenshot: Jens Meyer

Im Rahmen des vor zwei Monaten (im Dezember 2023) beendeten vierjährigen europäischen Forschungsprojektes SeaClear unter Beteiligung des im Harburger Binnenhafen ansässigen Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen (CML) haben europäische Forscher ein Team von intelligenten Robotern entwickelt, die den Meeresboden von Müll befreien können. Das Künstliche Intelligenz (KI), innovative autonome Robotik, Meerestechnologie und Recycling-Know-how kombinierende System bietet nach den sowohl in klaren als auch in trüben Gewässern erfolgreich absolvierten Tests in Verbindung mit Apps, Bildungsprogrammen und den im gesamten Mittelmeerraum geplanten Demonstrationen einen umfassenden Ansatz für den Umweltschutz.

Testeinsatz im Juni 2023 im Hansahafen, Screenshot: Jens Meyer

Kostengünstiger als Taucher-Einsatz
Im SeaClear-System wirken mehrere miteinander verknüpften Komponenten zusammen. Das Basisschiff fungiert als zentrale Einheit, die zwei ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROV) einsetzt und steuert: ein kleines ROV für das Scannen und ein größeres für das Einsammeln des Mülls. Die Abfälle werden in einem vom Fraunhofer-CML entwickelten speziellen Korb deponiert. Zusätzlich überwacht und kartiert eine Drohne aus der Luft die Meeresoberfläche und hilft bei der Identifizierung von Müll-Hotspots. Diese Elemente arbeiten zusammen, um eine Karte des Meeresbodens zu erstellen, Abfälle aufzuspüren und sie anschließend effizient einzusammeln und zu entfernen. Künstliche Intelligenz ist für die Funktionalität des Systems von zentraler Bedeutung: Die KI-Algorithmen identifizieren den Müll genau und sind darauf trainiert, ihn von Meereslebewesen zu unterscheiden. Durch die Integration von maschinellem Lernen und Computervision können die Unterwasser-Roboter navigieren und Entscheidungen treffen. In seinem derzeitigen Entwicklungsstand kann das SeaClear-System bis zu 7 kg heben, der Greifer kann das Volumen von zwei 2-Liter-Sodaflaschen aufnehmen, und die Roboter sammeln Abfall in Gewässern mit einer Tiefe von bis zu zehn Metern ein. Nach Angaben des Fraunhofer CML wird das System nach Verbesserung für den kommerziellen Betrieb zu 70 Prozent geringeren Kosten arbeiten als Taucher.

ROV mit Greifer nähert sich dem Müllsammelkorb, Foto: SeaClear Projekt

Eines der wichtigsten Merkmale des SeaClear-Systems ist seine Anpassungsfähigkeit an verschiedene Bedingungen, einschließlich unterschiedlicher Wassereigenschaften und verschiedener Arten von Abfällen. „Leider gibt es überall Müll, aber unterschiedliche Arten von Müll kommen an unterschiedlichen Orten vor“, erklärt Cosmin Delea vom Fraunhofer CML. Im Hamburger Hafen, einem der Testgebiete von SeaClear, gibt es zum Beispiel schwerere Industrieabfälle, während in den touristischen Gebieten Kroatiens leichtere und vielfältigere Abfälle wie Plastikflaschen und -tüten anfallen.

Die Forschung wurde im Rahmen eines Horizont 2020-Projekts unter der Leitung der TU Delft in den Niederlanden finanziert. Aufbauend auf dem Erfolg des Initial-Projekts SeaClear hatte das Team 9 Mio. Euro an Horizont Europa-Fördermitteln und Kofinanzierung für das im Januar 2023 gestartete SeaClear 2.0–Projekt erhalten, das Teil der EU-Mission „Restore our Ocean and Waters“ist. Das Projektkonsortium umfasst 13 Partnern aus neun Ländern. „Am Ende des Projekts stand ein voll funktionsfähiges System, das seine Funktionalität unter Beweis stellte“, so der Projektleiter. Diese bahnbrechende Innovation zeige, welches Potenzial die autonome Robotik hat, um das drängende Problem der Meeresverschmutzung anzugehen. JPM