(29. Mai 2012) Jedi-Ritter und andere Sternenkrieger fechten ihre interstellaren Konflikte gerne mit Laserschwertern aus. Ein interdisziplinäres Forscherteam um Thomas Rath vom Institut für Biologische Produktionssysteme (IBPS) an der Leibniz Uni Hannover zeigte jetzt, dass sich Laserstrahlen auch terrestrisch erfolgreich als Waffe einsetzen lassen – im Kampf gegen unerwünschtes Grün im Gemüsebeet.
Dabei wird das Unkraut allerdings nicht wie Jedi-Gegner in Star Wars durch den energiereichen Lichtstrahl zerteilt. „Wir zerstören mit dem Laser gezielt die Zellen im Wuchszentrum der Pflanze durch Hitze“, erklärt Christian Marx das Prinzip der Methode. Der Doktorand entwickelt das Gerät unter der Leitung von Thomas Rath am IBPS. Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit Heinz Haferkamp vom Laser Zentrum Hannover (LZH) und Stephan Barcikowski vom Lehrstuhl für Technische Chemie I der Universität Duisburg Essen durchgeführt.
Das neue Verfahren bietet eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Herbiziden, mit denen unerwünschtem Wildwuchs in der modernen Landwirtschaft zu Leibe gerückt wird. Der Einsatz von chemischen Giftstoffen führt bei falscher Dosierung leicht zu Rückständen in Boden und Gewässern. Zudem müssen die Landwirte für die teuren Unkautvernichtungsmittel tief in die Tasche greifen. „Ein weiteres Problem stellen die zunehmend auftretenden Resistenzen der Pflanzen gegen die eingesetzten Herbizide dar“, berichtet Marx, der parallel zu seinem Maschinenbaustudium auch Gartenbau studierte.
Ökolandwirte zupfen wild wuchernden Löwenzahn und Co. per Hand aus oder flammen unerwünschte Unkräuter ab. Beide Methoden sind jedoch nur für kleine Flächen geeignet, auf konventionelle Agrarbetriebe mit riesigen Äckern und Feldern sind sie nicht übertragbar. „Ein vollständiger Verzicht auf chemische Unkrautvernichter wird auch in Zukunft wahrscheinlich nicht möglich sein, wenn eine ausreichende Nahrungsmittelproduktion gewährleistet werden soll“, meint Marx. „Doch der Einsatz der Mittel lässt sich durch alternative Methoden reduzieren.“ Derzeit werden in Deutschland laut Marx jährlich 200 Milliliter Herbizidlösung pro Bundesbürger versprüht – die Aufnahme der halben Menge wirkt tödlich.
Die Idee, Laser als Unkrautkiller einzusetzen, reifte schon vor einer Weile in Raths Arbeitsgruppe. „Seit 2000 wird hier an der optischen Erkennung von Pflanzen gearbeitet“, teilt Marx mit. „Doch erst jetzt funktioniert die Methode gut genug, um sie mit der Lasertechnik zu kombinieren und für die Unkrautvernichtung einzusetzen.“ Damit der Laserstahl die richtigen Pflanzen trifft, scannen Kameras zunächst den vorhandenen Bewuchs. Anschließend werden die zwei- bis vierblättrigen Pflanzen mittels Software vermessen und analysiert. Gegen die als Unkräuter identifizierten Pflanzen wird dann der Laserstrahl gerichtet.
Um die Pflanzen zu töten ist eine exakte Dosierung der Laserenergie notwendig – zu geringe Energiedosen wirken wachstumsfördernd. Momentan nutzen die Hannoveraner Forscher CO2-Laser, die im mittleren Infrarotbereich abstrahlen. „Die abgegebene Strahlung wird nahezu verlustfrei von der Pflanzenoberfläche absorbiert und thermisch an die Zellen im Wuchszentrum weitergeleitet“, erläutert Marx. Noch erfolgt die optische Unkrautbekämpfung auf einer einen Quadratmeter großen Fläche (Marx et al., Landtechnik 2012, 67(2):95-101): Der Apparat gleitet dabei auf Schienen über die zu behandelnden Beete in einem Gewächshaus.
Die neue Technik kann aber schon bald überall dort zum Einsatz kommen, wo eine Überfahrt über das Beet erschütterungsfrei möglich ist, wie in Gewächshäusern. Um den Laserjäter auch auf großen Feldern und Äckern einzusetzen, tüfteln Rath und seine Mitarbeiter an Drohnen, fliegenden Minirobotern, die aus der Luft das Unkraut bekämpfen sollen. „Das Interesse an unseren Lasern zur Unkrautbekämpfung ist groß“, sagt Marx. Die Anfragen kommen von so unterschiedlichen Betrieben wie Ökoweinbauern, Pflanzenzüchtern und der Deutschen Bahn, die ihre Gleise ökologisch unkrautfrei halten will.
Melanie Estrella
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