Laser für Ackerbau und Geflügelzucht

Jahr für Jahr sterben allein in Deutschland 45 Millionen männliche Küken, deren Aufzucht nicht lohnt, im Schredder. Laser und optische Verfahren können dieses massenhafte Töten beenden. Die 2017 gegründete Kölner SELEGGT GmbH liefert bereits Eier von Hennen an Handelsketten, deren Geschlecht bereits im Ei bestimmt wurde. Dafür brennt ein Laser nach neuntägiger Brut ein winziges Loch in die Schale, aus der ein Tröpfchen so genannte Allantoisflüssigkeit entnommen wird. Weisen patentierte Marker darin weibliche Hormone nach, kommt das Ei für weitere zwölf Tage in den Brutkasten zurück. Dank dieser Geschlechtsbestimmung im Brutei schlüpfen nur noch Hennen, während männliche und unbefruchtete Bruteier frühzeitig aus dem Brutprozess genommen und zu Futtermittel verarbeitet werden.

Küken-Tod mit Künstlicher Intelligenz und NIR-Raman-Spektroskopie verhindern

Forscher der TU München arbeiten an einem rein optischen Verfahren, das ohne Öffnen der Bruteier auskommt und sehr viel früher verlässliche Ergebnisse liefern soll. Dafür analysiert das Team um die Professoren Benjamin Schusser und Axel Haase die Eier per Magnetresonanztomographie (MRT), ehe sie in den Brutschrank kommen. Deep Learning Algorithmen erkennen anhand der MRT-Daten, ob es sich um befruchtete Eier handelt. Ist das nicht der Fall, können sie aussortiert und – da nicht bebrütet – als Lebensmittel genutzt werden. Geschlechterbestimmung per MRT ist ebenfalls machbar, bedarf jedoch nach Angaben der Forscher zur Marktreife noch optimierter Bildauswertungsalgorithmen.

Einen Durchbruch meldeten jüngst auch Forscher der Medizinischen Fakultät Dresden und der Klinik für Vögel und Reptilien der Uni Leipzig. Sie treiben ein Verfahren zur Geschlechterbestimmung per Nahinfrarot-Raman-Spektroskopie voran. Dafür musste bisher per Laser ein etwa zehn Millimeter großes Loch in das Brutei eingebracht und im Nachgang der Diagnose wieder verschlossen werden. Mittlerweile sind die Forscher in der Lage, das Geschlecht auch durch die unversehrte Eischale zu bestimmen: Nach dreitägiger Brut bildet sich im Ei ein Blutgefäßsystem, welches das eingebrachte Licht reflektiert und die spektroskopische Bestimmung des Geschlechts anhand seines Hämoglobinspektrums erlaubt. Nach Angaben der Forscher liegt auch mit preiswerten Spektrometern binnen Sekunden ein verlässliches Ergebnis vor. Kosten und Zeit seien angesichts der allein in Deutschland zu prüfenden 100 Millionen Bruteier jährlich zentral.

Laser statt Gift für die Unkrautbekämpfung

Forscher des Laser Zentrums Hannover treiben derweil eine Technik voran, die dem massiven Einsatz von Pflanzengiften eindämmen soll. Laser sollen Unkraut so schwächen, dass es Nutzpflanzen keine Konkurrenz mehr machen kann. Im Projekt „Nichtchemische Unkrautbekämpfung mittels Laserstrahlung in der Pflanzenproduktion“ (NUBELA) entwickelt das LZH gemeinsam mit der IPG Laser GmbH und der LASER on demand GmbH ein robustes, für den landwirtschaftlichen Zweck ausgelegtes Modul, das Unkraut per Bildverarbeitung von Nutzpflanzen unterscheidet und es mithilfe kurzer hochenergetischer Laserpulse ins Wachstumszentrum schwächt. Als Markteinführungsszenario schwebt den Forschern der Einsatz im Anbau hochwertiger Gemüse vor. Dort soll ihr Lasersystem nur Unkraut in unmittelbarer Nähe der Pflanzen aufs Korn nehmen.

Je früher die Verödung per Laser geschieht, desto größer sind die Wachstumsnachteile des Unkrauts gegenüber der Nutzpflanze. Für eine effektive giftfreie Unkrautbekämpfung schwebt es den Forschern vor, dass in Zukunft auf Roboter oder Drohnen montierte Lasersysteme über Äcker und Felder kreisen und optisch detektiertes Unkraut bereits im Vierblattstadium veröden. Was wie Science-Fiction klingt, ist unter anderem im EU-Förderprogramm ECHORD++ Mars ein sehr konkreter Forschungsgegenstand.

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Das Anwendungsspektrum reicht von Ackerbau bis Viehzucht sowie von Qualitätskontrollen von Lebensmitteln.

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