DJI Schliesst Sich dem Kampf gegen Malaria an

Eine neue Verwendung von Landwirtschaftsdrohnen im globalen Gesundheitswesen

By Toby Knisely Toby Knisely
Dezember 13, 2020

Im Jahr 2017 waren 219 Millionen Menschen von den Auswirkungen der Malaria betroffen, was 435.000 Todesfälle zur Folge hatte. Solche Größenordnungen von Todesfällen durch Malaria lassen einen leicht erstarren. 92 % aller Malaria-Toten im Jahr 2017 waren in Afrika, und über 60 % davon waren Kinder unter 5 Jahren. 

Diese Zahlen stellen tatsächlich eine Verbesserung gegenüber den historischen Folgen der Malaria dar, die im Jahr 2004 mit rund 930.000 Malaria-Toten einen Höchststand erreicht hat. Die weltweiten Bemühungen zur Bekämpfung von Malaria haben vielversprechende Ergebnisse gebracht. Die weit verbreitete Einführung von Moskitonetzen und das Versprühen von Pestiziden in Innenräumen in Malaria-Hotspots hat dazu beigetragen, dass Stiche und die Verbreitung der Krankheit durch Mücken verhindert werden konnten.

global malaria map

Neben einem beunruhigenden Plateau bei der Finanzierung der Malariabekämpfung mehren sich jedoch die Hinweise darauf, dass die Mücken zunehmend eine Resistenz gegen Insektizide entwickeln. Besorgniserregende Statistiken aus dem Bericht der WHO im Jahr 2018 über Malaria zeigen, dass in den letzten Jahren in den 10 afrikanischen Ländern mit der höchsten Malaria-Belastung die Zahl der Malaria-Fälle um 3,5 Millionen zugenommen hat. Wir stehen an einem kritischen Wendepunkt, an dem Innovation und gemeinsame Anstrengungen zur Ausrottung der Malaria unerlässlich sind. 

Eine erhabene Idee

Im Jahr 2015 traf Guido Welter von Anti-Malaria-Drohnen mit Dr. Bart Knols von der Radboud Universität zusammen, um einen radikal neuen Ansatz zur Bekämpfung von Malaria zu entwickeln: das Drohnen-unterstützte Larvenquellenmanagement (larval source management, LSM). Dr. Knols, ein Entomologe, der sein Leben der Bekämpfung von Malaria widmet, experimentierte in der Vergangenheit mit neuartigen LSM-Techniken.

Da weibliche Mücken ihre Eier in seichten, stillen Gewässern wie Mooren, Sümpfen, Flussbänken oder sogar bewässerten Reisfeldern ablegen, können wir diese Gewässer theoretisch gezielt nutzen, um den Lebenszyklus der Mücken vom Ei über die Larve zur Puppe und schließlich zum erwachsenen Tier zu unterbrechen. Wenn wir den Kampf an den Brutstätten der Mücken aufnehmen, können wir ihre Populationen und letztlich die Ausbreitung von Malaria unterdrücken.

larvae clip

Konventionelles LSM ist durch mehrere Faktoren begrenzt. Mücken-Brutstätten werden traditionell mit schädlichen Pestiziden behandelt, die für den Einsatz in bestimmten Malaria-Hotspots wie Tansania, wo Reis ein Hauptnahrungsmittel ist, problematisch sein können, und bewässerte Reisfelder sind eine ideale Brutstätte für Mücken. Darüber hinaus sind Menschen bei der manuellen Ausbringung über Rucksack-Sprühgeräte von Pestiziden sowohl Chemikalien als auch Mücken ausgesetzt, wenn sie langsam durch diese seichten Gewässer laufen.

 In Anbetracht der Grenzen des konventionellen LSM waren Mr. Welter und Dr. Knols der Meinung, dass sie die ideale Lösung gefunden hatten: 

  1. Ersetzen des anfälligen Rucksack-Sprühgeräts durch eine Sprühdrohne 
  2. Ersetzen der schädlichen Pestizide durch Polydimethylsiloxan

Diese ebenfalls unter dem Markennamen Aquatain bekannte, biologisch abbaubare, ungiftige Flüssigkeit auf Silikonbasis wurde von Dr. Knols bereits als geeignet für LSM nachgewiesen. Eine kleine Menge Aquatain wird über einem Gewässer, z. B. einem bewässerten Reisfeld, verteilt, wobei sich ein dünner Film auf der Oberfläche bildet. Wenn die Mückenlarven und -puppen an die Oberfläche schwimmen, um zu atmen, verhindert die Aquatain-Schicht, die als Barriere dient, dass sie den Sauerstoff aus der Atmosphäre aufnehmen. Innerhalb von zwei Tagen sterben alle Mückenlarven und -puppen ab. Normalerweise wird Aquatain manuell aufgetragen und ist ideal für kleinere Gewässer wie z. B. Eimer in Ihrem Garten. Bei größeren Gewässern ist es jedoch wenig effizient, es in einer kostengünstigen, umfassenden Weise anzuwenden. 

 „Der Einsatz von Sprühdrohnen erweist sich als unerlässlich für die effiziente Behandlung großer Reisfelder, da das manuelle Sprühen sehr zeitaufwendig ist und der Einsatz eines Hubschraubers zu kostspielig und sich als einfach unrealistisch darstellt.“ – Dr. Knols

 

Im Jahr 2017, nach zahlreichen Ideenfindungen, wandte sich Anti-Malaria-Drones an DJI und erkundigte sich nach einer Drohne, die Aquatain versprühen könnte. Eduardo Rodriguez, Europe Product Manager, DJI Enterprise, erkannte sofort das Potenzial dieses Vorschlags und übernahm persönlich die Leitung des Projekts. Die Agras MG-1S, eine Präzisionsdrohne für die Landwirtschaft, wurde als die vielversprechendste Lösung für diese Mission identifiziert. Die ersten in Frankfurt durchgeführten Tests zeigten jedoch schnell, dass die MG-1S in ihrer Standardform nicht stark genug war, um Aquatain zu versprühen. Obwohl sich ihre Membranpumpen hervorragend zum Verteilen von in Wasser gelösten Düngemitteln und Pestiziden eignen, haben sie Schwierigkeiten mit dem zähflüssigen, honigartigen Aquatain. 

Speziell zur Bekämpfung von Malaria entwickelt

Eduardo zeigte sich unbeeindruckt und verfolgte mit Nachdruck die Umsetzung eines Anpassungsprojekts. Auf Empfehlung des Herstellers von Aquatain wandte sich Eduardo an die italienische Schädlingsbekämpfungsfirma Bleu Line, die ihm drei leistungsstarke mechanische Pumpen lieferte. Diese übergab Eduardo dann an das Forschungs- und Entwicklungsteam von DJI Agras, das damit begann, den Anpassungsprozess umzusetzen.

Bei einer MG-1S wurden die Original-Membranpumpen ausgebaut und die neuen mechanischen Pumpen installiert. Die Anschlüsse und Kabel jeder Pumpe wurden für die Integration mit der Drohnenplattform neu gestaltet. Zusätzlich zu den Hardware-Modifikationen wurden umfangreiche Software-Umgestaltungen vorgenommen, einschließlich der Überarbeitung des Flugregler-Algorithmus und der Installation kundenspezifischer Firmware auf der Drohne und deren Fernsteuerung.

Bis heute gibt es weltweit nur zwei kundenspezifische Agras MG-1S-Geräte: eines mit einer einzigen Pumpe, ein anderes mit zwei Pumpen. 

Training Session 2 

Internationale logistische Hürden überspringen

In der Zwischenzeit arbeitete Anti-Malaria Drones gemeinsam mit Regierungs- und Aufsichtsbehörden unermüdlich daran, die Genehmigung für dieses Drohnen-Sprühprojekt zu erhalten. Dank des Tanzanian Flying Labs, einer Abteilung von WeRobotics, die lokale Wissenszentren im globalen Süden fördern will, konnten die logistischen Hürden für die Realisierung dieses Projekts überwunden werden. Darüber hinaus haben die Bemühungen des Zanzibar Malaria Elimination Program (ZAMEP) und der State University of Zanzibar (SUZA) dazu beigetragen, dass DJI endlich die erforderlichen Genehmigungen für den Import von zwei maßgeschneiderten Landwirtschaftsdrohnen über internationale Grenzen hinweg erhalten, diese fliegen und wissenschaftliche Untersuchungen durchführen konnte.

Die Füße am Boden (und Drohnen am Himmel) in Sansibar

„Es hat ein paar Jahre gedauert…was hauptsächlich damit zu tun hatte, die Fluggenehmigung für die Drohne zu bekommen.“ – Dr. Knols

In der letzten Oktoberwoche trafen sich nach jahrelanger Planung Eduardo, Dr. Knols, ein Team von Entomologen, darunter Dr. Wolfgang Richard Mukabana von der Universität Nairobi, sowie Vertreter des Tanzanian Flying Labs, ZAMEP und SUZA, in Sansibar. Ausgerüstet mit allen erforderlichen Genehmigungen und zwei kundenspezifischen MG-1S-Plattformen war das Team bereit, zu fliegen, zu sprühen und die Auswirkungen zu messen.

Training Session

Berufspiloten aus Tansania, Kenia und Uganda kamen zusammen, um an einem praktischen Training zum Betrieb der MG-1S und zum Einsatz von Aquatain auf bewässerten Reisfeldern teilzunehmen

„Eine Drohne eignet sich ideal zum Versprühen von Aquatain, da die Propeller das Wasser aufwühlen und so eine schnellere, effizientere und homogenere Verteilung ermöglichen.“ sagte Eduardo. „Das ist nicht nur schneller und effizienter als das manuelle Sprühen, sondern auch sicherer.“

Gleichzeitig haben Dr. Knols und Dr. Mukabana mit Unterstützung des Gesundheitsministeriums von Sansibar eine systematische Untersuchung zum Messen der Wirksamkeit des Versprühens von Aquatain gestartet. 

Die experimentelle Konzeption

Nach dem erfolgreichen Versprühen von Aquatain überwachte ein Team von Entomologen über 30 Tage hinweg neun Reisfelder in Sansibar. Diese neun Reisfelder wurden in drei Versuchsgruppen aufgeteilt, wobei in jeder Gruppe eine unterschiedliche Menge Aquatain eingesetzt wurde. Drei wurden mit 1 ml/m2 Aquatain besprüht, drei wurden mit 5 ml/m2 Aquatain besprüht und drei wurden zur Überprüfung nur mit Wasser besprüht.

Im Verlauf des Versuchs entnehmen Entomologen Wasserproben aus den neun Reisfeldern und quantifizieren die Anzahl der Eier, Larven und Puppen in jeder einzelnen. Zusätzlich werden die Larven und Puppen, nachdem sie sich zu ausgewachsenen Mücken entwickelt haben, mit Netzen gefangen, die über das Wasser gelegt werden, den sogenannten Auftauchfallen, wo sie gezählt werden können. Die Anzahl der Eier, Larven, Puppen und ausgewachsenen Mücken, die von den einzelnen Reisfeldern hervorgebracht werden, kann dann extrapoliert und verglichen werden. 

Ergebnisse stehen in Kürze zur Verfügung

Zum ersten Mal wird ein solches Experiment durchgeführt, und DJI wartet mit Spannung auf die Ergebnisse. Die Veröffentlichung der Ergebnisse wird für das Jahr 2020 erwartet und soll dazu beitragen, die Wirksamkeit von Drohnen-unterstütztem LSM zur Kontrolle der Laichraten von Mücken zu ermitteln. Darüber hinaus werden Vergleiche zwischen verschiedenen Reisfeldgruppen Aufschluss darüber geben, welche Konzentration von Aquatain die beste Abdeckung bietet. Da das Versprühen von 5 ml/m2 fünfmal mehr Zeit in Anspruch nimmt als nur 1 ml/m2, ist für das Versprühen höherer Konzentrationen von Aquatain eine längere Flugzeit und ein häufigerer Austausch des Akkus erforderlich, so dass diese Daten dazu beitragen werden, in Zukunft bewährte Verfahren zu etablieren.

In der Zwischenzeit

Bis dahin verbleiben die beiden modifizierten MG-1S-Drohnen bei Tanzania Flying Labs, die weiterhin Vorführungen und Schulungen für diese Anti-Malaria-Plattformen durchführen und die Auswirkungen und den Einsatz von Präzisionslandwirtschafts-Drohnen in Afrika fördern.

„Die Schulung einer Person benötigt weniger als zwei Stunden,“ sagte Eduardo. „Die MG-1S zu fliegen ist einfach. Wie eine große Phantom. Es ist sehr gut möglich, dieses Projekt durch Bildung, Bewusstsein, Kommunikation und Engagement zu erweitern. Es kommt allein auf die Daten an, die wir sammeln. Bei einem sichtbaren Erfolg können wir auf eine große Einführung hoffen.“ 

spray training clip

Wir würden uns freuen, von Ihnen zu hören

DJI ist stolz darauf, sich dem Kampf gegen Malaria anzuschließen. Wir glauben fest daran, dass Technologie, Innovation und Zusammenarbeit dazu beitragen können, die Welt zu einem sichereren und gesünderen Ort zu machen.

Wir freuen uns, über alle Arten des Einsatzes von Drohnen für einen guten Zweck zu hören. 

Bitte lassen Sie uns wissen, wenn Sie über innovative Drohneneinsätze hören!

Um mehr über die Sprühdrohnenlösungen für die Landwirtschaft von DJI, das Anti-Malaria-Drohnen Projekt und die Tanzania Flying Labs zu erfahren, klicken Sie bitte hier. 

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