Wie viele Vorteile kann eine Technologie haben? Wenn es um landwirtschaftliche Drohnen geht, ziemlich viele. Agrarunternehmen kaufen sie, weil sie viel Geld sparen und den Ernteertrag steigern, wie ich in einem Begleitartikel zu diesem Thema ausgeführt habe. Unternehmen mögen Hylio machen Sie sich nicht die Mühe, für ihre grünen Referenzen zu werben, weil sie sich als Gründer und CEO mit mehr Farmgewinnen verkaufen Artur Erickson sagte mir, als ich kürzlich mit ihm sprach. Die Umweltvorteile sind ein Nebennutzen, den wir anderen immer mehr schätzen werden.
Welche Probleme hat die Landwirtschaft also, die landwirtschaftliche Drohnen angehen?
Beginnen wir mit den offensichtlichen. Bildgebungs- und Sensorplattform-Drohnen von Unternehmen wie DJI, AgriExpo und eBee AG fliegen über Felder und machen hochauflösende Bilder mit und ohne Feldfrüchte. Sie ermöglichen es Agrarunternehmen, den Zustand des Bodens, den Zustand der Bewässerung und den Zustand der Ernte das ganze Jahr über zu bestimmen. Die Daten fließen in Produkte wie Pix4Deine SaaS-Plattform, die die Daten in umsetzbare Einblicke in die Landwirtschaft synthetisiert.
Diese Drohnen sind überwältigend klein, leicht und elektrisch. Die meisten Sensordrohnen sind Starrflügler, einfach weil sie mit viel weniger Energie viel mehr Boden abdecken können. Denken Sie an halb- oder vollständig autonome ferngesteuerte Flugzeuge mit Elektromotoren. Sie können 45 oder 50 Minuten fliegen und Bilder mit einer Auflösung von einem Quadratzoll oder 2,5×2,5 Zentimeter aufnehmen. Sie können Infrarot- und Multispektralkameras tragen, die enorme Datenmengen über den Status eines Feldes oder einer Ernte liefern. Sie können von Hand gestartet und in die Luft geworfen werden, bevor sie über eine vorgezeichnete Route fliegen.
Warum ist dies ein grüner Vorteil? Nun, der erste und offensichtlichste Vorteil ist, dass sie bemannte Flugzeuge verschiedener Art ersetzen. Ja, viele Agrarunternehmen mieten seit Jahrzehnten Flugzeuge mit Piloten und Kameras, um über ihre Felder zu fliegen. Eine Quelle, die ich gesehen habe, schlug 1.000 US-Dollar für einen einzigen Durchgang vor, während eine gute Bildgebungsdrohne so viel kostet und das ganze Jahr über mit minimalem Service und billigem Strom fliegen wird.
Das Schieben einer winzigen Drohne durch die Luft erfordert viel weniger Energie als das Schieben eines Leichtflugzeugs durch die Luft. Eine kleine Cessna 150 verbrennt etwa 6 Gallonen Avgas pro Stunde bei 21,1 Pfund CO2 pro Gallone. Ein Bildgebungsflug kann 2-3 Stunden dauern, also 250-380 Pfund CO2e. Multiplizieren Sie das mit den vielleicht 25 % der USA, die angebaut werden. Dann multiplizieren Sie es mit ein paar Durchgängen pro Jahr.
Und dann werfen Sie das alles weg, weil die Agrarindustrie stattdessen elektrisch angetriebene Drohnen verwendet. So wie Drohnen dem zivilen Helikoptermarkt den Boden rauben und Luftaufnahmen für jedermann zugänglich machen, so fressen auch die meisten Drohnen mit starren Flügeln den Boden aus dem Markt für Pflanzenbildgebung und machen ihn für weit mehr Landwirte zugänglich.
Dann gibt es Drohnen zum Bestäuben von Pflanzen, wie sie von Hylio, DJI und John Deere angeboten werden. Einige der Großen bedecken so viel Boden wie riesige John Deere-Traktoren mit einem Gewicht von Tonnen. Ein mittelgroßes John Deere 7R 270 Dieseltraktor verbraucht etwa 13,25 Gallonen pro Stunde. Das ergibt etwa 300 Pfund CO2. Erntedrohnen machen Traktoren nicht überflüssig, aber sie können im Laufe des Jahres vier bis acht Überfahrten auf jedem Feld zum Ausbringen von Herbiziden, Pestiziden, Fungiziden und Düngemitteln ersetzen. Ein großer Traktor kann etwa 100 Morgen pro Stunde bewältigen, und zwei große Drohnen wie die AG-272 von Hylio können dasselbe tun, aber sie werden mit Strom statt mit Diesel betrieben.
Und die Drohnen schieben nicht Tonnen von Traktoren mit dem Produkt über den Boden, sie heben im Fall des AG-272 150 Pfund Drohne und 200 Pfund Produkt. Sie müssen regelmäßig zum Batteriewechsel- und Produktbefüllungsanhänger zurückfliegen, aber sie verbrauchen immer noch viel weniger Energie und immer weniger CO2-Energie, um dies zu tun. Elektroautos sind viel effizienter als Autos mit Verbrennungsmotor, aber elektrische Skateboards sind um Größenordnungen effizienter als beide, und das ist der Vergleich zwischen landwirtschaftlichen Drohnen und Traktoren.
Aber auch Crop-Stäubing-Drohnen ersetzen Starrflügel- und Helikopter-Stäubemittel. Wieder einmal verdrängen Drohnen, obwohl sie mit einem Durchmesser von 14 Fuß und 350 Pfund voll beladen nicht so winzig sind, Flugzeuge voller Größe mit Piloten, zusammen mit all ihrem Treibstoffbedarf. Mehr CO2-Einsparung.
So kommt durch Drohnen deutlich weniger CO2 aus Traktoren und Flugzeugen in der Landwirtschaft, und ihr Einsatz hat in den letzten zehn Jahren rasant zugenommen. Umfragen aus den Jahren 2017 und 2018 ergaben, dass 63 % bzw. 75 % der US-Landwirte Drohnen verwendeten oder planten, Drohnen einzusetzen, sodass die traditionellen Luftbild- und Pflanzenschutzbedenken weniger Aufträge erhalten und ihre Einnahmen in den kommenden Jahren wahrscheinlich sinken werden. Zumindest, es sei denn, sie haben die Schrift an der Wand gesehen und ihre Dienste auf Drohnen umgestellt, wie ich mir sicher bin, dass einige es getan haben.
Das ist nur die Spitze des Eisbergs. Wie ich im ersten Artikel erwähnt habe, wird eine bevorstehende Studie wahrscheinlich zeigen, dass 30 % bis 50 % weniger Produkt auf die Felder gesprüht wird. Dieser Vergleich ist wahrscheinlich mit herkömmlichem Stauben von Feldfrüchten verbunden, da moderne Traktoren über GPS- und Steuerungssysteme für die Präzisionslandwirtschaft verfügen, die in jedem Bereich nur die erforderliche Menge ausbringen. Flugzeuge werfen jedoch viele Produkte ab, und viele davon fallen von den Seiten der Felder und landen in Wasserstraßen und auf Straßen.
Greifen wir hier zwei Punkte heraus: Düngemittel auf Ammoniakbasis und Phosphate.
Ammoniak ist eine erstaunliche Chemikalie. Es besteht aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen. Wenn es auf Felder ausgebracht wird, durchläuft es einige Umwandlungen und hinterlässt einen Großteil des Stickstoffs im Boden. Das ist gut, denn Pflanzen brauchen Stickstoff. Früher pflanzten die Landwirte Fruchtwechsel und pflanzten Klee auf brachliegenden Feldern, um Stickstoff aus der Luft in den Boden zu binden, wenn die Felder nicht in den Jahren waren. Jetzt können sie ammoniakbasierte Düngemittel ausbringen und die Felder jedes Jahr in Betrieb halten, mit offensichtlichen Produktivitätsvorteilen.
Das ist Teil der Grünen Revolution, die uns alle ernährt, also sollten wir dafür dankbar sein. Aber es kommt mit einem großen Nachteil, den CO2e-Emissionen. Der Wasserstoff in Düngemitteln stammt immer noch aus Erdgas (meistens) oder Kohle. Jede Tonne Wasserstoff wird mit 8-35 Tonnen CO2 aus der Dampfreformierung und den Kohlevergasungsprozessen, die ihn herstellen, emittiert. Und Erdgas und Kohlegas sind hauptsächlich Methan mit seinem hohen Treibhauspotenzial, und die Erdgas- und Kohlegassysteme der Welt verlieren jedes Jahr viel davon, was eine weitere CO2e-Schuld zum Wasserstoff und damit zum Düngemittel hinzufügt.
Aber das ist nicht alles. Wie ich bereits erwähnt habe, verbleibt der größte Teil des Stickstoffs im Boden, wenn Düngemittel auf Ammoniakbasis ausgebracht werden. Aber ein Haufen nicht. Stattdessen wird es zu Lachgas, N2O, mit einem Treibhauspotenzial, das etwa das 265-fache von CO2 gemäß IPCC 6 beträgt. Als ich Ende 2021 mit Karsten Temme von Pivot Bio darüber sprach, führte das dazu, dass jede Tonne Düngemittel auf Ammoniakbasis enthalten war eine Kohlenstoffschuld von rund zehn Tonnen CO2e.
Die weltweite Nachfrage nach Ammoniakdüngemitteln betrug im Jahr 2020 etwa 180 Millionen Tonnen, das sind also vielleicht 1,8 Milliarden Tonnen CO2e jährlich. Und die Welt bringt jedes Jahr nur etwa 40 Milliarden Tonnen überschüssiges CO2 in die Luft, das sind also etwa 4,5 % der Emissionen der globalen Erwärmung. Mit anderen Worten, die Bekämpfung der Treibhausgasemissionen aus der Verwendung von Düngemitteln ist ein massiver Klimakeil.
Und Drohnen zum Bestäuben von Pflanzen können es ziemlich reduzieren. Typischerweise finden zu unterschiedlichen Jahreszeiten 4-5 Übergänge mit Dünger statt. Der große ist mit Traktoren – wieder zunehmend präzise, GPS-gesteuerte, sorgfältig gesteuerte Traktoren – nach der Ernte. Hunderte von Pfund pro Morgen potenziell. Aber die anderen 3-4 Durchgänge können jeweils Dutzende von Pfund auftragen und an bedürftigen Stellen mehr.
Lassen Sie uns mit einigen Zahlen als Szenario spielen. Nehmen wir die durchschnittliche US-Farm von 445 Acres. Nehmen wir an, 3 Durchgänge mit Dünger nach dem großen. Nehmen wir 50 Pfund pro Acre pro Durchgang an. Das sind etwa 67.000 Pfund Dünger oder 33 Tonnen. Allein durch den Dünger eines einzigen Betriebes werden daraus etwa 330 Tonnen CO2e. Angesichts der etwa 1,2 Milliarden Acres Ackerland in den USA ist das eine Menge CO2e aus der Landwirtschaft. Die Zahlen weltweit, an die ich mich erinnere, sind etwa 20 % der Landmasse für Nutzpflanzen, also ist das Ausmaß riesig.
Lassen Sie uns jetzt diesen CO2e-Ausstoß um 30 % bis 50 % senken, weil wir stattdessen Drohnen verwenden. Großer Klimagewinn.
Aber auch die Landwirtschaft hat ein Problem mit überschüssigem Phosphat. Sie laufen von den Feldern in Wasserstraßen oder übersprühen Land in Wasserstraßen. Und dann häufen sie sich an und verursachen Algenblüte die Fische töten, Wasservögel verschmutzen und Erholungsgebiete in stinkendes Chaos verwandeln. Überschüssiger Stickstoff ist auch hier mitschuldig.
Das präzise Drohnensprühen, das viel weniger Produkt verbraucht und es auf den Feldern hält, wo es nützlich sein wird, ist eindeutig ein Umweltvorteil.
Da sind mehr. Eine große ist die Bodenverdichtung, die laut einer Studie aus dem Jahr 2019 nicht nur zu Produktivitätsverlusten von 9 % bis 55 % führt, sondern auch bedeutet, dass während der Bewässerung und bei Regenstürmen mehr Wasser von den Feldern abfließt. Und raten Sie mal, was passiert, wenn Wasser von Feldern abfließt? Sie nimmt nützliche Herbizide, Fungizide, Pestizide und Düngemittel mit. Traktoren verursachen Verdichtung. Drohnen nicht. Der vermehrte Einsatz von Drohnen bedeutet, dass mehr Wasser und landwirtschaftliche Produkte auf dem Feld verbleiben und zum Wachstum von Pflanzen beitragen, die uns ernähren.
Und während einige Landwirte sich sehr um all dies kümmern, tun diejenigen, die Drohnen kaufen oder Drohnendienste in Anspruch nehmen, sie mit Daten und Pflanzenbesprühung, weil sie dadurch Geld sparen und ihre Erträge steigern. Mit landwirtschaftlichen Drohnen gewinnen wir alle. Nun, abgesehen von den Diensten, die die Leichtflugzeuge und Hubschrauber betrieben.
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