Laserpistole im Gewächshaus
Vogelmiere, Löwenzahn oder Hirtentäschel sind gefürchtete Feinde von Kulturpflanzen in der Landwirtschaft und im Gartenbau. Das Unkraut wird derzeit vor allem chemisch mit Hilfe von sogenannten Herbiziden bekämpft. Das betrifft Freilandkulturen, aber auch Gewächshäuser mit Tomaten, Gurken und Blattsalat. Rund 20.000 Tonnen an Herbiziden pro Jahr kommen allein in Deutschland zusammen.
Der Einsatz ist umstritten, weil das Gift in die Umwelt und damit in Flüsse und Seen gelangt. Ein Team von Wissenschaftlern der Leibniz Universität Hannover und des Laser Zentrums Hannover (LZH) forscht jetzt an einer Alternative zur Unkrautbekämpfung mit Herbiziden: Sie schießen mit Laserstrahlen auf das ungebetene Grünzeug.
So klingt es dann, wenn der Laser auf Unkraut schießt. Der heiße Laserstrahl trifft die kleine Pflanze an der empfindlichsten Stelle, dort, wo die Keimblätter gerade herauskommen. Die Knospe verdampft. Es riecht verbrannt. Zwei Jahre lang hat Christian Marx vom Institut für Biologische Produktionssysteme der Uni Hannover an dem System getüftelt.
"Diese Strahlung, die wir drauf schicken, wirkt sich thermisch aus. So dass die Zellen sich erhitzen, platzen und eine Welke dadurch entsteht. Das ist das, was wir erreichen wollen. Die Pflanze denaturiert."
Neben dem Laser spielt auch ein Roboter eine wichtige Rolle. Das Gerät hängt an Schienen unter der Gewächshausdecke und gleitet dicht über die keimenden Pflanzen.
"Man sieht nicht viel, aber diese schwarze Abdeckung ist notwendig, um die Lasersicherheit zu gewährleisten. Das ist ganz normales Material, durch das die Laserstrahlung, die wir anwenden, nicht durchstrahlt. Zweiter Effekt von diesem Kasten ist, dass wir kein Sonnenlicht von außen haben, und die wechselnden Lichtbedingungen, die man nun mal im Gewächshaus hat, ein bisschen ausblenden können."
Die mitgeführte Kamera an Bord des Roboters weiß dabei immer genau, wo das Unkraut sprießt und wo die wertvollen Nutzpflanzen stehen. Ein entsprechendes Programm wertet die Kameradaten in Echtzeit aus.
"Wenn Sie sich ganz kleine Pflanzen anschauen, Keimpflanzen, dann sind die da schon zu unterscheiden. Weil eine Rübenpflanze sofort lange Blätter schiebt. Und eine Brennnessel ist ganz anders. Das Blatt ist behaart, und gezackte Blattränder sind natürlich ein ganz einfaches Merkmal, was man sofort nutzen kann."
Mit Umlenkspiegeln wird der Laserstrahl auf den Millimeter genau dorthin geleitet, wo das Unkraut wächst. Natürlich wäre man mit einer Giftspritze viel schneller fertig, sagen die Wissenschaftler, doch gibt es Bereiche, in denen Herbizide nun mal nicht erlaubt sind. Bahndämme in Naturschutzgebieten zum Beispiel. Und deshalb hat die Deutsche Bahn sehr großes Interesse an dem System, sagt Institutsleiter Prof. Thomas Rath, der das Projekt betreut.
"Man wird sehen, inwieweit man dort mit dem Laser da weiter kommt, ohne dann natürlich auch die Gleisanlagen zu schädigen. Elektronik zu schädigen. Mit der Abflammtechnik, also das wäre ja die Alternative, das mit Flammen zu machen. Das scheint mir nicht möglich zu sein, weil man das nicht so selektiv hinbekommt. Insofern bleibt eigentlich nur noch ein Verfahren, was ganz selektiv die Unkräuter dort bekämpft. Und da sehe ich außer dem Laser eigentlich im Moment nichts, was das adäquat leisten könnte."
Auch die Betreiber von Gewächshäusern – mit Tomaten, Gurken oder Salaten - könnten von dem Verfahren profitieren, denn gerade im Glashaus – aufgehängt auf Schienen unter dem Dach – arbeiten die Roboter sehr präzise. Herbizide zur Unkrautbekämpfung wären dann nicht mehr nötig. Und die Verbraucher, die würden sicher auch ihre Freude an "Lasergurken" haben – an Gemüse aus dem High-Tech-Garten ganz ohne Gift.
"Das ist ein deutliches Marketing-Argument. Das ist auch eine der deutlichen Motivationen, die wir haben. Es geht wirklich bei uns auch darum, Herbizide zu verringern und dann ganz überflüssig zu machen. Insofern ist das tatsächlich der Beweggrund. Und wir glauben, dass eben deswegen diese Technologie deutliche Vorteile gegenüber anderen Technologien bringt, die immer Herbizide einsetzen."
In drei bis vier Jahren könnte das System ausgereift sein. Für Gewächshäuser, Baumschulen, aber auch Bahndämme, die durch Wasserschutzgebiete führen. Schwieriger sei es auf dem Acker, so der Wissenschaftler. Eine Montage des Lasers auf Schlepper ist nicht möglich, da die Zielgenauigkeit durch die Erschütterungen leiden würde.
Auch Hobbygärtner werden auf das Rücken schonende Verfahren wohl vergeblich warten. Schon mit den vergleichsweise harmlosen Laserpointern wurde viel Unfug getrieben. Energiegeladene Laser zur Unkrautbekämpfung wären dagegen richtige Waffen.
So klingt es dann, wenn der Laser auf Unkraut schießt. Der heiße Laserstrahl trifft die kleine Pflanze an der empfindlichsten Stelle, dort, wo die Keimblätter gerade herauskommen. Die Knospe verdampft. Es riecht verbrannt. Zwei Jahre lang hat Christian Marx vom Institut für Biologische Produktionssysteme der Uni Hannover an dem System getüftelt.
"Diese Strahlung, die wir drauf schicken, wirkt sich thermisch aus. So dass die Zellen sich erhitzen, platzen und eine Welke dadurch entsteht. Das ist das, was wir erreichen wollen. Die Pflanze denaturiert."
Neben dem Laser spielt auch ein Roboter eine wichtige Rolle. Das Gerät hängt an Schienen unter der Gewächshausdecke und gleitet dicht über die keimenden Pflanzen.
"Man sieht nicht viel, aber diese schwarze Abdeckung ist notwendig, um die Lasersicherheit zu gewährleisten. Das ist ganz normales Material, durch das die Laserstrahlung, die wir anwenden, nicht durchstrahlt. Zweiter Effekt von diesem Kasten ist, dass wir kein Sonnenlicht von außen haben, und die wechselnden Lichtbedingungen, die man nun mal im Gewächshaus hat, ein bisschen ausblenden können."
Die mitgeführte Kamera an Bord des Roboters weiß dabei immer genau, wo das Unkraut sprießt und wo die wertvollen Nutzpflanzen stehen. Ein entsprechendes Programm wertet die Kameradaten in Echtzeit aus.
"Wenn Sie sich ganz kleine Pflanzen anschauen, Keimpflanzen, dann sind die da schon zu unterscheiden. Weil eine Rübenpflanze sofort lange Blätter schiebt. Und eine Brennnessel ist ganz anders. Das Blatt ist behaart, und gezackte Blattränder sind natürlich ein ganz einfaches Merkmal, was man sofort nutzen kann."
Mit Umlenkspiegeln wird der Laserstrahl auf den Millimeter genau dorthin geleitet, wo das Unkraut wächst. Natürlich wäre man mit einer Giftspritze viel schneller fertig, sagen die Wissenschaftler, doch gibt es Bereiche, in denen Herbizide nun mal nicht erlaubt sind. Bahndämme in Naturschutzgebieten zum Beispiel. Und deshalb hat die Deutsche Bahn sehr großes Interesse an dem System, sagt Institutsleiter Prof. Thomas Rath, der das Projekt betreut.
"Man wird sehen, inwieweit man dort mit dem Laser da weiter kommt, ohne dann natürlich auch die Gleisanlagen zu schädigen. Elektronik zu schädigen. Mit der Abflammtechnik, also das wäre ja die Alternative, das mit Flammen zu machen. Das scheint mir nicht möglich zu sein, weil man das nicht so selektiv hinbekommt. Insofern bleibt eigentlich nur noch ein Verfahren, was ganz selektiv die Unkräuter dort bekämpft. Und da sehe ich außer dem Laser eigentlich im Moment nichts, was das adäquat leisten könnte."
Auch die Betreiber von Gewächshäusern – mit Tomaten, Gurken oder Salaten - könnten von dem Verfahren profitieren, denn gerade im Glashaus – aufgehängt auf Schienen unter dem Dach – arbeiten die Roboter sehr präzise. Herbizide zur Unkrautbekämpfung wären dann nicht mehr nötig. Und die Verbraucher, die würden sicher auch ihre Freude an "Lasergurken" haben – an Gemüse aus dem High-Tech-Garten ganz ohne Gift.
"Das ist ein deutliches Marketing-Argument. Das ist auch eine der deutlichen Motivationen, die wir haben. Es geht wirklich bei uns auch darum, Herbizide zu verringern und dann ganz überflüssig zu machen. Insofern ist das tatsächlich der Beweggrund. Und wir glauben, dass eben deswegen diese Technologie deutliche Vorteile gegenüber anderen Technologien bringt, die immer Herbizide einsetzen."
In drei bis vier Jahren könnte das System ausgereift sein. Für Gewächshäuser, Baumschulen, aber auch Bahndämme, die durch Wasserschutzgebiete führen. Schwieriger sei es auf dem Acker, so der Wissenschaftler. Eine Montage des Lasers auf Schlepper ist nicht möglich, da die Zielgenauigkeit durch die Erschütterungen leiden würde.
Auch Hobbygärtner werden auf das Rücken schonende Verfahren wohl vergeblich warten. Schon mit den vergleichsweise harmlosen Laserpointern wurde viel Unfug getrieben. Energiegeladene Laser zur Unkrautbekämpfung wären dagegen richtige Waffen.