… en een chocoladerobot toe

Eetbare robots kunnen elektronisch afval verminderen, voeding en medicijnen leveren aan mensen en dieren in nood, de gezondheid monitoren – en 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 behandelen deze en andere vragen in Nature Reviews Materials.

“Het samenbrengen van robots en voedsel is een fascinerende uitdaging”, zegt Dario Floreano, directeur van het Laboratory of Intelligent Systems bij EPFL en eerste auteur van het artikel. In 2021 bundelde Floreano de krachten met Remko Boom van de Universiteit van Wageningen, Jonathan Rossiter van de Universiteit van Bristol, VK, en Mario Caironi van het Italiaanse Instituut voor Technologie, om het project RoboFood te lanceren, gefinancierd door de EU met 3,5 miljoen euro voor vier jaar.

In het perspectiefartikel analyseren de auteurs welke eetbare ingrediënten kunnen worden gebruikt om eetbare robotonderdelen en hele robots te maken, en bespreken ze de uitdagingen die het maken ervan met zich meebrengt. “We zijn nog steeds aan het uitzoeken welke eetbare materialen op dezelfde manier werken als niet-eetbare”, zegt Floreano. 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.

Deze en andere eetbare materialen vormen de ingrediënten van robotcomponenten. “Er is veel onderzoek gedaan naar afzonderlijke eetbare componenten zoals actuatoren, sensoren en batterijen”, zegt postdoc Bokeon Kwak. In 2017 produceerde EPFL een eetbare grijper, een van gelatine gemaakte structuur die een appel kon hanteren en daarna kon worden gegeten. EPFL, IIT en de Universiteit van Bristol hebben onlangs een nieuwe geleidende inkt ontwikkeld die op voedsel kan worden gespoten om de groei ervan te detecteren. 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 IIT-onderzoekers de eerste oplaadbare eetbare batterij met riboflavine (vitamine B2) en quercetine (te vinden in amandelen en kappertjes) in de batterijpolen, waarbij actieve kool werd toegevoegd om het elektronentransport te vergemakkelijken en nori-algen, gebruikt om sushi te verpakken, om kortsluiting te voorkomen. De 4 cm brede eetbare batterij, verpakt met bijenwas, kan werken op 0,65 Volt, nog steeds een veilige spanning in geval van inslikken; twee in serie geschakelde eetbare batterijen kunnen een lichtgevende diode ongeveer 10 minuten van stroom voorzien.

Tot nu toe zijn wetenschappers erin geslaagd gedeeltelijk eetbare robotsystemen te assembleren. In 2022 ontwierpen onderzoekers van EPFL en WUR een drone met vleugels van rijstkoekjes belijmd met gelatine. Aan EPFL en IIT is een gedeeltelijk eetbare rolrobot gemaakt die gebruik maakt van pneumatische gelatinepoten en een eetbare kantelsensor.

Voordat onderzoekers het recept voor volledig eetbare robots schrijven, staan ​​ze voor verschillende uitdagingen. Eén daarvan is een gebrekkig begrip van hoe mensen en dieren reageren op bewerkt voedsel. Bovendien is volledig eetbare elektronica die gebruikmaakt van transistors en procesinformatie nog steeds moeilijk te maken. “Maar de grootste technische uitdaging is 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”, zegt Kwak. Nadat alle componenten zijn geïntegreerd, moeten wetenschappers ze miniaturiseren, de houdbaarheid van robotvoedsel vergroten… en robots een aangename smaak geven.