Landwirtschaft der Zukunft 13.03.2024, 07:00 Uhr

Die Lösung für den Pestizid-Einsatz in der Landwirtschaft ist da

Ein Spin-off vom Massachusetts Institute for Technology (MIT) hat einen Weg gefunden, Ernteerträge zu erhöhen und gleichzeitig den Einsatz von Pestiziden zu verringern. Nach Aussage der Forschenden waren Feldversuche sehr erfolgreich. Anders gesagt: Das System ist einsatzbereit.

Pestizid-System

Eine integrierte Software, die auf einem Tablet läuft, zeigt dem Bediener genau an, wie viel von jedem Blatt durch das Spritzmittel bedeckt wurde.

Foto: AgZen

Landwirte müssen gut kalkulieren und ihre Ressourcen sorgfältig verwalten. Denn Düngemittel und Pestizide kosten nicht nur viel Geld, sondern können auch großen Schaden anrichten und Boden sowie Gewässer belasten, wenn die Mengen nicht stimmen. Ein neues System für rückkopplungsoptimiertes Sprühen könnte in dieser Hinsicht für mehr Effizienz sorgen. Entwickelt wurde es von der MIT-Ausgründung AgZen.

Landwirte bringen ungewollt zu viele Pestizide aus

Hinter AgZen stehen Kripa Varanasi und Vishnu Jayaprakash. Die Experten haben verschiedene Technologien entwickelt, um die Wechselwirkungen von Tropfen und Sprays mit Pflanzenoberflächen zu kontrollieren. Ein neues Produkt ist gerade auf den Markt gekommen, ein zweites befindet sich in der Erprobungsphase.

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„Weltweit geben Landwirte etwa 60 Milliarden Dollar pro Jahr für Pestizide aus. Unser Ziel ist es, die Menge der versprühten Pestizide zu reduzieren und die finanzielle Belastung der Landwirte zu verringern, ohne auf eine effektive Schädlingsbekämpfung zu verzichten“, sagt Varanasi.

Denn viele der versprühten Pestizide würden ihr Ziel ohnehin nicht erreichen, erklärt der Forscher. Ein beträchtlicher Teil pralle von den Pflanzenoberflächen ab und lande auf dem Boden, von wo er in die Gewässer gelange. „Abdrift, Abfluss und schlechte Ausbringungseffizienz sind altbekannte Probleme in der Landwirtschaft, aber wir können diese Probleme lösen, indem wir kontrollieren und überwachen, wie die gesprühten Tröpfchen mit den Blättern interagieren“, ist Varanasi überzeugt.

Neue Pestizide haften besser auf den Pflanzen

Mit Unterstützung des MIT Tata Center und des Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab analysierten Varanasi und sein Team, wie die Tröpfchen auf Pflanzenoberflächen auftreffen, und untersuchten Möglichkeiten, um die Effizienz der Anwendung zu verbessern. Im nächsten Schritt entwickelten sie ein neuartiges Düsensystem, das die Tröpfchen mit speziellen Verbindungen umhüllt. Diese sorgen dafür, dass die Tröpfchen stärker auf den Blättern haften. Mit diesem sogenannten EnhanceCoverage könnten die Pestizide um die Hälfte reduziert werden.

Allerdings konnten die Unternehmer schlecht damit werben, dass ihr Produkt besser auf den Pflanzen haftete als herkömmliche Pestizide, da es keine Vergleichswerte gab. Also bezogen sie die Maschinen mit ein, mit denen die Landwirte die Chemikalien ausbringen. Das Ergebnis ist ein Modul, das praktisch an die Arme aller handelsüblichen Sprühgeräte angeschraubt werden kann. An ihm sind zwei Sensorstapel angebracht, einer direkt vor und einer hinter den Sprühdüsen. Die integrierte Software, die auf einem Tablet läuft, zeigt dem Bediener genau an, wie viel von jedem Blatt durch das Spritzmittel abgedeckt wurde. Sie berechnet auch, wie weit sich die Tröpfchen ausbreiten oder verdunsten werden, was zu einer genauen Schätzung der endgültigen Bedeckung führt.

„Die Ausbreitung und Verdunstung von Tröpfchen unterliegt zahlreichen physikalischen Gesetzen, die wir in die Software eingebaut haben“, sagt Varanasi. „Wir bringen darüber viel von unserem Fachwissen in das Verständnis der Tröpfchen auf den Blättern ein. All diese Faktoren, wie der Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf die Ausbreitung, waren in der Welt des Sprühens immer nebulös. Aber jetzt gibt es etwas, mit dem Landwirte genau bestimmen können, wie gut die Spritzmittel wirken.“

KI ermittelt Tipps für den Pestizid-Einsatz

Zusätzlich sammeln die Fachleute über die Software Informationen in Echtzeit ein, die von einer eingebauten künstlichen Intelligenz (KI) in Anwendungshinweise für die Landwirte umgewandelt werden. Sie erfahren, was sie an ihrem Spritzgerät optimieren können, von der zu verwendenden Düse über die Fahrgeschwindigkeit bis hin zu der Frage, wie viele Liter Spritzmittel für eine bestimmte Chemikalienmischung auf einem bestimmten Hektar einer Kulturpflanze am besten sind.

Jayaprakash beschreibt die Ergebnisse der bisherigen Feldversuche als sehr positiv: „In allen Bereichen konnten wir zwischen 30 und 50 Prozent der Chemikalienkosten einsparen und die Ernteerträge steigern, indem wir eine bessere Schädlingsbekämpfung ermöglichten.“ Das Unternehmen beabsichtigt nun, das System in diesem Jahr auf Tausenden von Hektar zu vermieten.

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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