Laserschwert gegen Schadinsekten

Wissenschaftler der BTU erproben gemeinsam mit dem Julius Kühn-Institut (JKI) und dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) ein neues Verfahren, das Schädlinge mit Laserstrahlen ausschaltet

Seit Menschen Vorräte anlegen, gibt es auch Insekten, die sich von diesen ernähren. Da der Befall mit Vorratsschädlingen zu erheblichen Nachernteverlusten führt, versuchen die Landwirte durch die Errichtung dichter und speziell klimatisierter Lagerräume, wie zum Beispiel Getreidesilos, und mit möglichst insektendichten Verpackungen für den Transport und den Handel vorzubeugen. Dabei ist es für die Landwirte wichtig, Insekten möglichst frühzeitig zu erkennen, um sie unschädlich zu machen, bevor sie sich vermehren und weiteren Schaden anrichten. Das Szenario vom »Insektenlaser« mutet wie Science Fiction an, könnte jedoch künftig die Praxis in Lagerräumen revolutionieren.

Vor diesem Hintergrund gehen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihrem Forschungsprojekt der Frage nach, ob sich die Lasertechnik in Verbindung mit einer automatisierten Bilderkennung für den Schutz gelagerter Pflanzenerzeugnisse eignet. In einem ersten Schritt erproben sie, ob mit Hilfe eines Kamerasystems einzelne sich bewegende Insekten, wie Kornkäfer oder Dörrobstmotten, die sich auf der Getreideoberfläche befinden, erkannt werden. »Dazu gewinnt die Kamera Bildinformationen von der Oberfläche des Schüttgetreides und vergleicht diese kontinuierlich mit Referenzbildern und Merkmalen von Schadinsekten, die zuvor in einer eigenen Datenbank hinterlegt worden sind«, beschreibt Prof. Dr. Christian Hentschel, Inhaber des Lehrstuhls Medientechnik an der BTU Cottbus–Senftenberg das Setting. »Die Herausforderung besteht darin, dass das Kamera- und Beleuchtungssystem qualitativ hochwertige Auflösungen liefert und die Bilderkennungssoftware die gewaltigen Datenmengen auswerten kann. Damit sollen in Echtzeit tatsächlich kriechende oder fliegende Insekten sowie deren Larven artspezifisch und vom Getreide unterschieden werden.«

»Ich fertige gerade Videosequenzen der Insekten an, welche unsere Kooperationspartner von der BTU Cottbus–Senftenberg für die Musterkennung der Insekten nutzen und in die Bilderkennungssoftware einspeisen«, berichtet Dr. Peter Kern. Der Projektmitarbeiter, bei dem am Julius Kühn-Institut die Fäden zusammenfließen: »Es galt herauszufinden, inwiefern sich bewegende Insekten in verschiedenen Stadien überhaupt mit energiereichen Laserstrahlen abtöten lassen, ohne dass dabei Brandflecken im Getreide entstehen.« Das prüfen die Partner vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM).

Wenn alles nach Plan läuft, gibt es zum Projektende im Jahr 2020 einen Prototypen, bei dem die Koordinaten der Kameraüberwachung an einen Laser-Scanner weitergegeben werden und dieser die Laserstrahlen positionsgerecht umlenkt. Dann wird ein Laserimpuls ausgelöst, der den erkannten Schädling durch die mit der Strahlung einhergehende, schnelle Temperaturerhöhung eliminiert. Dabei gilt es, durch kurze Impulsdauer und hohe Leistung des Lasers eine Schädigung der darunterliegenden Vorräte zu vermeiden.

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