11/02/2021
Door Ad Spijkers
Insecten van slechts enkele millimeters kunnen aanzienlijke economische schade aanrichten aan voedselvoorraden. Een nieuw laseryssteem is een veelbelovend alternatief voor bestrijding met behulp van chemicaliën.
Met klimaatverandering, onzekerheden in voedselzekerheid en het behoud van hulpbronnen heeft de landbouw het zwaar. Op zoek naar economische en intelligente elektronische oplossingen werken onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlijn samen met partners om slimme systeemintegratie te combineren met sensoren en zo de sprong naar Landbouw 4.0 mogelijk te maken. Een laser kan met behulp van optische detectie en evaluatie door kunstmatige intellentie insectenplagen in magazijnen voorkomen en ontsmetting met behulp van chemicaliën vervangen.
AgriPhotonics
Boeren controleren continu de bodemkwaliteit en de groei van de planten en willen schadelijke insecten uitschakelen. HOongedierte kan aanzienlijke economische schade aanrichten en ziekten overbrengen. Dit zijn tijdrovende en kostbare processen. Om dit te moderniseren, is het Fraunhofer-IZM betrokken bij het netwerk 'AgriPhotonics', waarin 29 Duitse en Israëlische partners uit industrie en onderzoek zijn verenigd. Het doel is het potentieel van landbouwtechnologie en fotonica in de landbouw te verkennen.
Het is gebruikelijk om de opslagruimten na een plaag te ontsmetten met chemicaliën. Maar stoffen zoals fosforwaterstof, die dodelijk zijn voor insecten, kunnen maar een paar keer worden gebruikt. Bij herhaalde toepassing vormen zich residuen op de voorraden die leiden tot gezondheidsrisico's voor de mens en tot milieuverontreiniging.
Minder chemicaliën
Om het gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen te verminderen, hebben de onderzoekers van Fraunhofer-IZM zich tot taak gesteld lasertechnologie en geautomatiseerde beeldherkenning te combineren. De onderzoekers herkennen het moment van besmetting voordat het ongedierte zich kan verspreiden.
Met behulp van een beeldverwerkingsmethode, ontwikkeld door de BTU Cottbus, worden de kleine plagen gedetecteerd op de oppervlakken van de benodigdheden of op muren. Een AI-systeem analyseert en classificeert vervolgens de insecten en vergelijkt ze met referentiebeelden. De uiteenlopende afmetingen waren uitdagend in dit project. Het ongedierte is slechts enkele millimeters groot en moet betrouwbaar worden gedetecteerd in grote magazijnen. Hiermee moest rekening worden gehouden toen de Fraunhofer IZM het lasersysteem ontwierp en creërde.
Laser doodt ongedierte
Als de positie van een plaag bekend is, wordt met een scanner een fijne laserstraal via de radio naar de betreffende coördinaten gestuurd, waardoor de graankever of de fruitmot onschadelijk wordt. Door de lage temperatuur en intensiteit van de laser worden verbruiksartikelen niet beïnvloed. Het gebruik van een lasersysteem voorkomt directe primaire besmetting, zodat insecten die schade toebrengen aan de voorraden zich niet verspreiden.
Enerzijds onderzochten de onderzoekers hoe verschillende golflengtes en intensiteiten van de lichtbundel het bewegingsgedrag van het opgeslagen ongedierte beïnvloeden. Ze ontdekten dat infrarood licht het minste effect had op het bewegingsgedrag van de dieren. De onderzoekers speelden ook een sleutelrol bij de ontwikkeling van het lasersysteem. Na tests met een laboratoriumopstelling hebben ze deze omgebouwd tot een compact insectenlasersysteem bestaande uit meerdere units voor gebruik in testcellen. Daarnaast ontwikkelden ze de interfaces voor software en hardware tussen camera's, lasers en scanners.
Foto: Fraunhofer IZM