Cercetare românească (10.23). Roboții și bacteriile ajută omenirea14 min read

Cine poate  ajuta mai mult umanitatea: microorganismele sau roboții? Cercetătorii români spun că primele pot ajuta la depoluare, adaptarea la schimbările climatice și stabilizarea terenului, în timp ce roboții pot eficientiza exploatările miniere și detecta munițiile neexplodate din Marea Neagră.

În luna octombrie a avut loc o competiție informală meu puțin obișnuită la care echipe de cercetători de la universități și institute românești au propus soluții pentru probleme stringente care folosesc fie microorganisme, fie roboți.

Deșeurile pot opri poluarea cu petrol

Pot bacteriile să prevină dezastre naturale? Cercetătorii de la Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare Chimico-Farmaceutică lucrează la un proiect care își propune să transforme deșeurile alimentare, precum uleiul folosit, sau  din industria petrolieră în produse utile, numite biosurfactanți, cu ajutorul bacteriilor. 

Biosurfactanții sunt substanțe prietenoase cu natura, care pot fi descompuse ușor și care nu sunt toxice. Ele au capacitatea de a reduce tensiunea superficială dintre diferite lichide, ajutând la curățarea poluării cu petrol sau alte substanțe chimice dăunătoare. Biosurfactanții sunt mai eficienți decât agenții chimici obișnuiți în condiții extreme de temperatură, pH sau salinitate. 

Cercetătorii au folosit bacterii precum Bacillus și Pseudomonas pentru a produce biosurfactanți și au demonstrat că pot valorifica, cu ajutorul lor, deșeurile.// „Newsletter InHouse”, mcid.gov.ro //

Bateriile opresc alunecările de teren

Tot de microorganisme vor să se folosească și cercetătorii de la Universitatea Tehnică din Cluj Napoca. Ei vor să sabilizeze terenurile printr-o tehnologie revoluționară numită bio-cimentare. 

Cercetătorii clujeni iau parte la un proiect european, BIGALPS,// Proiectul BIGALPS, bigalps.utcluj.ro // care va folosi microorganisme care produc carbonat de calciu pentru a lega particulele de sol. Astfel, ei vor rezolva probleme precum alunecările de teren, eroziunea și vor stabiliza terenurile pe care fundațiile se construiesc cu dificultate. 

Cercetătorii au demonstrat anterior, la nivel de prototip, fezabilitatea tehnică și științifică a conceptului. Acum, ei  vor să aducă tehnologia la un nivel la care să poată fi folosită în cazuri reale și să fie o alternativă comercială viabilă pentru soluțiile clasice. Pentru a valida conceptul, echipa proiectului va realiza trei demonstrații: două în România, pentru demonstrarea utilității biocimentării pentru a rezolva alunecările de teren și îmbunătățirea solului pentru construcția de fundații, și una în Franța, în cazuri de eroziune a solului.

Bacteriile se adaptează din mers schimbărilor climatice

Bacteriile ar putea arăta oamenilor cum să se adapteze la schimbările climatice. Un studiu recent// „Long-term exposure to elevated temperature leads to altered gene expression in a common bloom-forming cyanobacterium”, wiley.com // coordonat de Bogdan Drugă, directorul Institutului de Cercetări Biologice din Cluj, a arătat că o specie de cianobacterie, Microcystis aeruginosa, își poate modifica atât expresia genică, cât și structura genetică pentru a supraviețui la temperaturi mai ridicate. Semnatarii studiului au expus trei tulpini de M. aeruginosa la 22°C și 26°C timp de doi ani și au observat activarea mai puternică a genelor de șoc termic și creșterea ratei mutațiilor la temperatură mai mare. 

Rezultatele sugerează că M. aeruginosa are capacitatea de a-și modifica atât expresia genică, ca reacție pe termen scurt, cât și structura genetică, ca reacție pe termen lung, pentru a supraviețui la temperaturi ridicate. Aceste mecanisme adaptive îi pot conferi rezistență la schimbările climatice viitoare.

Foto: Kaloyan Nikolov / ROBOMINERS

Roboți pentru exploatări miniere periculoase

Asociația Națională a Profesioniștilor din Geologie și Minerit a fost implicată în dezvoltarea unui prototip de robot minier modular, capabil să se deplaseze în medii dificile, inclusiv subacvatice. Prototipul, creat în cadrul proiectului european ROBOMINERS,// „Mining robots designed for selective extraction”, cordis.europa.eu  // are capacități de mișcare inspirate din biologie, cum ar fi modul de deplasare al viermilor sau peștilor. De asemenea, robotul are senzori care permit identificarea țintită a minereurilor și modelarea 3D a zonei explorate. 

Deocamdată, prototipul a fost testat în condiții de laborator și simulate. Dar, pe termen lung, cercetătorii speră ca astfel de roboți minieri, sunt capabili să colaboreze între ei, să funcționeze ca un roi de furnici și ar putea fi folosiți pentru exploatarea selectivă, de precizie, cu impact redus asupra mediului.

Siguranță mai bună în mine cu inteligența artificială

O altă inovație de care ar putea beneficia industria minieră este o platformă bazată pe inteligență artificială, care poate îmbunătăți monitorizarea, siguranța și productivitatea în industria minieră. Dezvoltată în cadrul proiectului european Goldeneye,// „Earth observation and Earth GNSS data acquisition and processing platform for safe, sustainable and cost-efficient mining operations” | Goldeneye Project, cordis.europa.eu // la care a participat și compania românească Cupru Min SA Abrud, platforma integrează date de la sateliți, drone și senzori. Acestea sunt folosite pentru generarea hărților și a informațiilor analitice ca să ajute la o exploatare mai eficientă a resurselor. Platforma a fost deja testată în mai multe țări europene, unde a redus la jumătate efortul uman de monitorizare a deplasărilor de teren și a diminuat energia necesară pentru săpături și explozii cu 40%.

Platforma urmărește rezolvarea problemei monitorizării inadecvate și a exploatării ineficiente în sectorul minier combinând date spațiale cu cele de fața locului. O serie de algoritmi de inteligență artificială pot fi aplicați pe rezultatul acestei combinații, pentru a recunoaște anumite tipare în datele colectate. Hărțile rezultate sunt puse apoi la dispoziția companiilor miniere, ceea ce reduce efortul necesar pentru identificarea locurilor unde trebuie să intervină.

Întâlnirea anuală din cadrul proiectului EROVMUS. Sursă: INCD GeoEcoMar

Muniția din adâncul mării, identificată cu roboți

Cercetătorii români de la Institutul GeoEcoMar au participat la o expediție în Marea Baltică pentru a testa roboți subacvatici ghidați de la distanță (ROV) care să detecteze și să analizeze muniția neexplodată.// „Expediția EROVMUS în Marea Baltică” GeoEcoMar // În cadrul expediției, cercetătorii au putut observa tehnicile utilizate de specialiști și au verificat funcționalitatea echipamentelor ROV folosite în cadrul proiectului european EROVMUS, la care participă și instituția românească. 

Proiectul EROVMUS are ca obiectiv să creeze o versiune mai bună a controlului misiunilor ROV, prin îmbunătățirea navigației, introducerea de rutine de identificare autonome, precum și de tehnologii performante de preluare a imaginilor. Informațiile obținute de la mai mulți senzori vor fi suprapuse într-un singur afișaj pentru pilot, ceea ce este necesar pentru o operare eficientă.

În plus, proiectul analizează soluții pentru implementarea tehnologiei de realitate virtuală (VR), care permite utilizarea afișajelor virtuale și combinarea imaginilor de la mai multe camere video, pentru a crea un singur afișaj virtual mare pentru îmbunătățirea identificării muniției.
Muniția neexplodată din Marea Neagră reprezintă un risc ecologic major, iar cercetătorii români încearcă să găsească soluții pentru identificarea și analizarea acesteia. Rezultatele testelor au fost pozitive, ceea ce înseamnă că aceste echipamente noi vor putea fi folosite pentru misiuni similare în Marea Neagră.

Foto: J L Gutierrez / Getty Images

Albine mai rezistente cu tehnici din sălbaticie

Un proiect care nu are legătură cu „bătălia” dintre bacterii ș roboți inplică albinele. Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară din Cluj-Napoca face parte dintr-un consorțiu european care își propune să îmbunătățească starea de sănătate a coloniilor de albine domesticite. Din cauza felului în care sunt crescute de apicultori, albinele domesticite nu sunt bine adaptate la factori de stres, precum schimbările climatice și pesticidele, dar cercetătorii speră că le vor putea ajuta studiind colonii de albine care au supraviețuit în sălbăticie. Ei vor să înțeleagă mecanismele naturale de adaptare și să introducă practici apicole moderne, inclusiv cu ajutorul tehnologiei, care să fie bazate pe mecanismele observate la albinele din sălbăticie. Universitarii clujeni au declarat// „Better-B – Proiect cu finanțare de 6,3 mil euro, pentru adaptarea la tehnologiile apicole avansate. USAMV Cluj-Napoca este parteneră în consorțiul european”, usamvcluj.ro // că și apicultorii români vor fi implicați în acest proiect, alături de crescători de albine din alte 13 țări.