Fliegende Umweltanalyse 23.01.2015, 08:51 Uhr

Drohnen nehmen Wasserproben an unzugänglichen Orten

Drohnen können mehr als Outdoor-Freaks bei ihren sportlichen Touren zu filmen. Forscher arbeiten unter Hochdruck daran, mit den kleinen wendigen autonomen Fliegern die Umweltüberwachung auf eine völlig neue Form zu heben. Für Umweltschützer und Wissenschaftler bedeutet dies schon bald eine Möglichkeit, die Überwachung der Umwelt selbst in die Hand zu nehmen.

Die Drohne von PrecisonHawk kann Wasserproben entnehmen und ist in der Lage lange Distanzen autonom zurückzulegen und schlechtem Wetter zu trotzen. 

Die Drohne von PrecisonHawk kann Wasserproben entnehmen und ist in der Lage lange Distanzen autonom zurückzulegen und schlechtem Wetter zu trotzen. 

Foto: PrecisionHawk

Sanft gleitet die Drohne mit ihren zwei Flügeln über den stillen See, setzt dann mit ihren beiden Kufen auf dem Wasser auf. Während der Fahrt auf der Wasseroberfläche nehmen die beiden Kufen über eine auf den Pontons montierte Pumpe das Oberflächenwasser des Sees in sich auf.

Im Labor kann dieses Wasser dann auf Anzeichen von Ölleckagen oder anderen Schadstoffquellen untersucht werden. „Wenn Sie nach Nord-Kanada und Alaska gehen, dort gibt es buchstäblich Tausende von Teichen und Seen, die nur wenige Hektar groß sind“, sagt Ernest Earon, Chef des US-amerikanischen Unternehmens PrecisionHawk mit Sitz in Raleigh in North Carolina, der die Wasserbeprobung mittels Drohnenbeflug miterfunden hat und nun vermarktet. „Der Versuch, dort zu Fuß oder mit dem Boot Wasserproben zu erhalten, ist eine fast unmögliche Aufgabe.“

Drohnen müssen Wetterextremen trotzen können

Die Drohnen für diese neue Art der Umweltüberwachung müssen in der Lage sein, lange Distanzen völlig autonom zurück zu legen und vor Ort möglichen Wetterextremen wie starken Winden und Starkregenfällen zu trotzen. Das hat seinen Preis: Etwa 16.500 US-Dollar soll die robuste Wasserdrohne von PrecisionHawk kosten.

Das können sich reiche Ölgesellschaften oder Chemieunternehmen leisten, die damit Leckagen im industriellen Prozess auch dort auffinden können, wo das Gelände unzugänglich ist.

Auch genetische Überwachung der Gewässer ist mit Drohnen möglich

Umweltüberwachung mit Hilfe von Drohnen hat eine große Zukunft vor sich. Davon ist Professor YangQuan Chen von der Universität of California in Merced im San Joaquin Valley überzeugt, der den  Prototypen einer Quadkopter-Drohne gebaut hat, die ebenfalls Wasserproben von abgelegenen Orten entnehmen kann.

Er will mit seiner Drohne nicht nur die Wasserqualität an sich überwachen, er will DNA von Ausscheidungen der im Wasser lebenden Tiere, Pflanzen oder auch Mikroorganismen nehmen und im Labor sequenzieren. Er sieht darin eine Möglichkeit, Krankheiten aufzuspüren.

In Zukunft DNA-Sequenzierung an Bord möglich 

Genetiker Mike Miller von der University of California in Davis, der eng mit Chen zusammenarbeitet, sieht in der Miniaturisierung von Hochdurchsatz-Sequenzierern die Chance, die DNA schon bald direkt an Bord der Drohne analysieren zu können. „Vielleicht in nicht allzu ferner Zukunft, werden Drohnen in ganz Kalifornien eingesetzt, die in das Wasser eintauchen, die DNA im laufenden Betrieb sequenzieren und die Daten an einen zentralen Ort senden.“

Nicht nur die Entnahme von Wasserproben per Drohne, sondern eine direkte Analyse an Bord, hält Mike Miller von der University of California in Davis in wenigen Jahren für möglich. 

Nicht nur die Entnahme von Wasserproben per Drohne, sondern eine direkte Analyse an Bord, hält Mike Miller von der University of California in Davis in wenigen Jahren für möglich. 

Quelle: PrecisionHawk

YangQuan Chen ist da noch zurückhaltender. Er sagt, seine größte Herausforderung habe derzeit darin bestanden, einen Weg zu finden, seine Drohne auf dem bewegten Wasser oder bei schlechtem Wetter unbeschadet zu landen. Dazu registriert ein Onboard-Sensor permanent die Windböen und eine Software passt den Rotorenschub der Reihe nach an.

„Wir müssen es erschwinglich machen“

Chens Ziel ist es, diese neue Form der Umweltüberwachung auch für Umweltschutzorganisationen und Wissenschaftler zugänglich zu machen. Er glaubt, das Design seiner Drohne für die Wasserbeprobung werde in der Serienfertigung nur 1.000 US-Dollar kosten. Damit können Ökologen und auch Journalisten routinemäßig Gewässerproben nehmen und im Labor analysieren lassen. So könne eine zukunftsträchtige demokratische Form der Umweltüberwachung entstehen. Chen: „Wir müssen es erschwinglich machen.“

Ein Beitrag von:

  • Detlef Stoller

    Detlef Stoller ist Diplom-Photoingenieur. Er ist Fachjournalist für Umweltfragen und schreibt für verschiedene Printmagazine, Online-Medien und TV-Formate.

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