Schädlingsbekämpfung mit Drohnen für den Waldschutz in Europa
Mit dem Klimawandel werden bestimmte Waldregionen Europas von problematischen Insektenschädlingen heimgesucht, etwa der Raupe des Kiefern-Prozessionsspinners, die sich von Kiefernnadeln ernährt und dadurch langfristig zur Entlaubung der Bäume führen kann. Dies beeinträchtigt einerseits das Überleben von Setzlingen, verringert aber auch die Widerstandsfähigkeit der Bäume gegen Schädigungen wie Waldbrände, Dürren und verschiedenste Insektenschädlinge. Schließlich können die Brennhaare der Raupen bei Mensch und Tier gesundheitliche Schäden verursachen. Das EU-finanzierte Projekt FitoStinger entwickelte eine automatisierte Methode, um mit Drohnen spezifisch zur Bekämpfung von Kiefern-Prozessionsspinnern, aber auch anderen Schädlingen vorzugehen, ohne Umwelt und lokale Artenvielfalt zu schädigen. Mit den EU-Mitteln erstellte die Forschungsgruppe einen Geschäftsplan und eine internationale Marktstudie mit hervorragenden vorläufigen Testergebnissen. „So gelang uns die Verwirklichung einer Idee, die zunächst eher abwegig erschien. Aber als der computergestützte Sucher zum ersten Mal Nester erkannte, die dann mit der Lanzette des Systems zerstochen wurden, war das Erfolgsgefühl großartig“, sagt Toni Caballero, Projektkoordinator und Geschäftsführer von FitoStinger. Im Zuge der aktuellen COVID-19-Pandemie konnte die Forschungsgruppe die Fähigkeiten der Technologie zur effektiven Desinfektion für Sektoren wie die Lebensmittel-, Medizin- und Tourismusbranche anpassen.
Auf höchstem technischen Stand
Die autonomen Drohnen von FitoStinger kombinieren mehrere Sensoren für Bild- und Tonaufnahmen, GNSS-Positionierung, Luftdruck und Bewegung mit Algorithmen für künstliches Sehen, um Schädlinge und Nester erkennen und identifizieren zu können. Eine hochmoderne Prozesstechnik wertet die Aufnahmen in Echtzeit aus, was die Identifizierung und anschließende Vernichtung der Nester erlaubt. Sind die Schädlinge und Nester identifiziert, injiziert ein patentierter lanzettenförmiger Applikator zur gezielten Ausrottung ein Pflanzenschutzmittel direkt ins Nest, ohne dabei Umwelt und biologische Vielfalt zu schädigen. Die Drohnen erreichen Nester in allen Baumhöhen. Nachdem das Systems für die Identifizierung seiner Ziele kalibriert wurde, kann es nun weiterentwickelt und seine Genauigkeit erhöht werden, um je nach Umgebung an unterschiedliche Mengen und Arten von Schädlingen angepasst zu werden. Bislang wurden Wirksamkeit, geeigneter Zeitpunkt der Maßnahme, Punktionseffizienz und Genauigkeit der Nestererkennung getestet, aber auch die Stabilität im Zusammenhang mit Flugzeugen. „Die Leistung der Erkennungsalgorithmen war durchweg gut, auch in Umgebungen, in denen eine Messung mit Sensoren schwierig ist. Das System vernichtete alle Schädlinge in den Nestern und punktierte diese auf kontrollierte und präzise Weise, ohne im Umfeld lebende Arten zu beeinträchtigen. Vor allem aber gelang es, das richtige Gleichgewicht zwischen dem Betrieb des Applikatorarms und der Stabilität der Drohne zu erreichen“, erklärt Caballero.
Umweltschutz
Da das Pflanzenschutzsystem sehr zielgerichtet arbeitet, kann FitoStinger die Mengen handelsüblicher Pestizide verringern. So liegt der Anteil 75 % niedriger als mit anderen Drohnen und 90 % niedriger als bei Sprühkanonen. Zudem tragen laut EFSA (Europäischer Behörde für Lebensmittelsicherheit) sowohl der intensive Einsatz von Pestiziden als auch Angriffe invasiver Arten wie der asiatischen Hornisse zum Rückgang der Bienenpopulationen bei. Damit könnte FitoStinger auch die Bekämpfung von Bienenschädlingen unterstützen. Gelingt es, den Kiefern-Prozessionsspinner auszurotten, können europäische Wälder vor Entlaubung geschützt werden, was die Anfälligkeit für holzschädigende Insekten und Waldbrände verringert. „Indem wir effektiv den Erhalt und Schutz von Wäldern vorantreiben, was eines der Hauptziele der neuen EU-Waldstrategie ist, können wir eine gesündere Umwelt fördern und die CO2-Aufnahme erhöhen, sodass wir der Klimaneutralität als weiterem wichtigen Ziel der EU-Politik näherkommen“, erklärt Caballero. Nun will die Forschungsgruppe Finanzmittel sichern, um einen vollautomatisierten Prozess zu entwickeln, neue GPS-Sensoren (zur effektiveren Flugkartierung) zu integrieren und das maschinelle Sehen des Systems für autonomes Fliegen zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
FitoStinger, COVID-19, Schädling, Baum, Drohne, Raupe des Kiefern-Prozessionsspinners, Klimawandel, Wald, Entlaubung, Feuer, Dürre, Insekt, Nest, Pestizide, Sensoren, Algorithmus
