Autonome onkruidverwijderaars en koeien die bepalen wanneer ze gemolken worden – is dit de toekomst van de landbouw?

  • De eerste autonome productieboerderij in de VS begint met de verkoop van producten
  • Seedo opent ’s werelds eerste volledig geautomatiseerde cannabiskwekerij
  • EcoRobotix onthult autonome onkruidverwijderaar
  • MIT-onderzoekers gebruiken machine learning om de smaak van basilicum te verbeteren
  • Britse melkveehouderij laat koeien zelf bepalen wanneer ze gemolken worden
Een infographic met het percentage landbouwarbeiders in 1991 en 2018.
Volgens de International Labour Organisation (ILO) daalde het percentage landbouwarbeiders van 44 procent in 1991 naar nog maar 28 procent in 2018.

Door de constante groei van de wereldbevolking komt de landbouw steeds meer onder druk te staan om meer voedsel te produceren – wat geen eenvoudige opgave is, onder andere als gevolg van het groeiende tekort aan landbouwarbeiders. Volgens de International Labour Organisation (ILO) daalde het percentage landbouwarbeiders van 44 procent in 1991 naar nog maar 28 procent in 2018. Landbouw bedrijven is moeilijk en zeer arbeidsintensief en steeds minder jonge mensen tonen nog interesse in een carrière in deze bedrijfstak.

Daarbij komt bovendien dat de meerderheid van de wereldbevolking nu in steden woont terwijl de meeste landbouwbedrijven zich op het platteland bevinden – dus niet in de buurt van de consument. Ook de kosten en de CO2-uitstoot die veroorzaakt wordt door het over grote afstanden transporteren van landbouwproducten zijn factoren die de landbouw niet ten goede komen.

Om een aantal van deze uitdagingen het hoofd te kunnen bieden richt de agrarische sector zich steeds meer op robotica en automatisering. Robots hebben tegenwoordig een breed scala aan toepassingen in de landbouw, waaronder het verzamelen van data vanuit de lucht, het in kaart brengen van akkers, zaaien, planten, bemesten, irrigatie, oogsten, plukken, interculturele activiteiten, melken en hoeden. Volgens een recent rapport van Research and Markets zal de wereldwijde markt voor agrarische robots groeien van $4,1 miljard in 2018 tot $10,1 miljard in 2024.

Een infographic met de waarde van de wereldwijde markt voor agrarische robots in 2018 en 2024.

Volgens een recent rapport van Research and Markets zal de wereldwijde markt voor agrarische robots groeien van $4,1 miljard in 2018 tot $10,1 miljard in 2024.

De eerste autonome productieboerderij in de VS begint met de verkoop van producten

In oktober 2018 opende de landbouwrobot-startup Iron Ox de eerste autonome productieboerderij in de Verenigde Staten. De boerderij is gevestigd in een voormalig handelsmagazijn in San Carlos, beslaat een oppervlakte van 743m2 en produceert elk jaar ongeveer 26.000 kroppen sla, bladgroenten en kruiden in hydroponische kweekpotten. Dat is ongeveer 30 keer meer dan een gewone buitenkwekerij van een vergelijkbare grootte in een jaar kan kweken.

Vergeleken met traditionele landbouw hebben hydroponische systemen een aantal voordelen: ze gebruiken 90 procent minder water, hebben minder ruimte nodig en zijn volledig steriel. Bovendien kunnen ze dankzij hun kleinere fysieke voetafdruk dichterbij de klant gevestigd worden, waardoor zowel de transportkosten als de milieu-impact worden teruggedrongen. Maar voor hydroponie heb je nog steeds handen nodig. Een van de belangrijkste taken in dit soort landbouw is bijvoorbeeld het tijdens de groei overzetten of verspenen van planten van de ene hydrocultuur naar de andere. Iron Ox heeft nu geprobeerd om dit proces te automatiseren.

Het bedrijf heeft twee robots ontwikkeld. De eerste heet Angus, een bot van 450 kilo die de taak heeft om pallets met zaailingen in hydroponische kweekpotten te verplaatsen. De tweede robot – een robotarm om precies te zijn – heeft nog geen naam maar wel een belangrijke taak: het oppakken en verplaatsen van individuele planten van de ene tray naar de andere. Het computerprogramma ‘Brain’ houdt toezicht op het hele proces, bewaakt de groeiomstandigheden in de pallets en reguleert de balans van gassen en voedingsstoffen om optimale groeicondities te creëren.

Hoewel Iron Ox zijn farm autonoom noemt, zijn mensen nog steeds een belangrijk onderdeel van de dagelijkse activiteiten van het bedrijf. Ze houden zich bijvoorbeeld bezig met het planten van de zaailingen en het verpakken van het eindproduct. Het plan is om deze taken uiteindelijk ook te automatiseren en de boerderij volledig autonoom te maken. De robotfarm is onlangs begonnen met de verkoop van zijn producten in de San Carlos-vestiging van Bianchini’s Market-supermarkt. Klanten kunnen kiezen uit drie soorten bladgroenten, waaronder Genovese basilicum, veldzuring en babysla. De veldzuring kost $2,49 en voor vier kroppen babysla betaal je $4,99. De prijzen zijn vergelijkbaar met andere producten die bij Bianchini worden verkocht, maar vergeleken bij soortgelijke artikelen bij Walmart zijn deze prijzen wel aan de hoge kant.

Seedo opent ’s werelds eerste volledig geautomatiseerde cannabiskwekerij

De Israëlische cannabis-startup Seedo is onlangs een partnerschap aangegaan met de Noord-Israëlische Kibbutz Dan om ’s werelds eerste volledig geautomatiseerde commerciële cannabiskwekerij te openen. “We betreden een nieuw productietijdperk waar de vraag naar pesticidenvrije producten alleen maar zal blijven toenemen”, vertelt Seedo CEO Zohar Levy. “We zijn zeer verheugd om samen te werken met Kibbutz Dan en een ​​bedrijfsmodel met overheden te kunnen bieden als voorbeeld voor de rest van de wereld. We hebben ons systeem op commerciële schaal gebouwd om onze filosofie te weerspiegelen: dat technologie nauwkeurige en betrouwbare resultaten kan bieden zonder dat je rendement daar onder lijdt”.

Veelvuldig gebruik van pesticiden en oplosmiddelen in de cannabisteelt vormt tegenwoordig een groot gezondheidsrisico voor alle consumenten, maar vooral voor diegenen die cannabis gebruiken om ziekten te behandelen. Seedo ontwikkelde om deze reden hightech containers waarmee cannabiskwekers de zuiverheid van hun gewassen kunnen controleren en een pesticidenvrij product kunnen leveren dat voldoet aan alle compositienormen die zijn vastgesteld door farmaceutische en drankproducenten.

De containers zijn oorspronkelijk voor thuisteelt ontworpen en bevatten allemaal maximale daglichtverlichting, geautomatiseerde airconditioning, ingebouwde koolstoffilters en een slim droogsysteem voor na de oogst. Voor de fysieke aspecten van de teelt wordt gebruikgemaakt van robotarmen en machine learning-software zorgt voor optimale groeiomstandigheden. De hele operatie wordt gemonitord door een systeem van camera’s. Elke container kan minimaal 148 kilo droge cannabisknoppen per jaar produceren. Vroege schattingen suggereren dat het project ten minste 14 ton droge cannabisknoppen kan produceren en binnen de eerste drie jaar $24 miljoen aan inkomsten kan genereren. Seedo hoopt dat de technologie hen in staat zal stellen om ook voor andere plantensoorten de optimale groeiomstandigheden te kunnen ontwikkelen.

EcoRobotix onthult autonome onkruidverwijderaar

In de hedendaagse landbouw wordt vaak gebruikgemaakt van vliegtuigen om herbiciden over landerijen te sproeien ter bestrijding van onkruid. Hoewel dit ongetwijfeld de snelste manier is, heeft deze aanpak ook verschillende nadelen. Ten eerste wordt hierdoor veel meer gif gebruikt dan nodig is, wat een verklaring is voor de $26 miljard die jaarlijks aan herbiciden wordt uitgegeven. Bovendien worden niet alleen alle gewassen door de herbiciden besproeid – ook waar dit niet nodig is – waardoor boeren in toenemende mate genetisch gemodificeerde (GM) gewassen moeten planten met ‘ingebouwde’ herbicidetolerantie. En alsof deze situatie al niet verschrikkelijk genoeg is, ontwikkelt onkruid na verloop van tijd bovendien resistentie tegen herbiciden, waardoor boeren gedwongen worden nog grotere hoeveelheden te gebruiken. Maar dankzij de in Zwitserland gevestigde robotica-startup ecoRobotix zou hier binnenkort verandering in kunnen komen.

Het bedrijf onthulde onlangs zijn autonome onkruidverwijderaar die voor altijd kan veranderen hoe boeren onkruid bestrijden. Volgens ecoRobotix gebruikt de robot 90 procent minder gif en is het hele proces 30 procent goedkoper dan standaardbehandelingen. Het systeem maakt gebruik van een camera, GPS en sensoren om tussen rijen gewassen zijn weg te kunnen vinden. Dankzij de camera kan het systeem onkruid tussen verschillende gewassen identificeren. Vervolgens richt de robot twee armen direct op het onkruid en besproeit het met een kleine dosis gif. Het bedrijf beweert dat het systeem onkruid met 85 procent nauwkeurigheid kan detecteren en vernietigen. De robot wordt aangedreven door twee fotovoltaïsche panelen, waardoor de machine 12 uur lang kan blijven doorwerken. Hoewel het systeem volledig autonoom is kun je de robot ook via een smartphone-app besturen en configureren.

MIT-onderzoekers gebruiken machine learning om de smaak van basilicum te verbeteren

Onderzoekers van het Open Agriculture Initiative van het MIT Media Lab hebben onlangs aangekondigd dat ze de smaak van basilicumplanten door middel van een combinatie van plantkunde, chemie en machine learning kunnen verbeteren. In plaats van genetische modificatie – een nog altijd controversiële methode – gebruikten MIT-onderzoekers computeralgoritmen om de optimale groeiomstandigheden te bepalen die de maximale concentratie smaakmoleculen produceren, ook wel bekend als vluchtige verbindingen. Om dit voor elkaar te krijgen maakten de onderzoekers gebruik van zeecontainers met zorgvuldig aangepaste en regelbare omgevingscondities als licht, temperatuur en vochtigheid.

De basilicumplanten werden vervolgens in de containers geplaatst en blootgesteld aan verschillende soorten omstandigheden met gevarieerde lichtduur en blootstelling aan ultraviolet licht. De onderzoekers evalueerden vervolgens de smaak van volgroeide planten met behulp van traditionele analytische chemietechnieken als gaschromatografie en massaspectrometrie om de concentratie van vluchtige stoffen in de bladeren te meten. Van deze moleculen is ook bekend dat ze waardevolle voedingsstoffen en antioxidanten bevatten, wat betekent dat verbeterde smaak mogelijk ook gezondheidsvoordelen biedt. Ten slotte voedden de onderzoekers alle door de experimenten gegenereerde data aan machine learning algoritmes, die miljoenen mogelijke combinaties van licht- en UV-duur evalueerden om de optimale groeiomstandigheden te bepalen die de beste smaak zouden produceren. Verrassend genoeg bleek dit 24 uur per dag blootstelling aan daglicht te zijn.

In de toekomst hopen de onderzoekers dat ze ook de helende eigenschappen van kruiden kunnen verbeteren door de niveaus van bepaalde stoffen te verhogen en landbouwers te helpen zich beter aan te passen aan de klimaatverandering. “Ons doel is open-sourcetechnologie te ontwerpen op het snijvlak van data-acquisitie, detectie en machine learning en deze toe te passen op landbouwonderzoek op een manier die nog niet eerder is gedaan”, vertelt Caleb Harper, hoofdonderzoeker bij het Media Lab van MIT en directeur van de OpenAg-groep. “We zijn echt geïnteresseerd in het bouwen van netwerktools die de ervaring van een plant, het fenotype ervan, de stress-sets waar het aan blootgesteld wordt en de genetische eigenschappen kunnen digitaliseren om de interactie tussen de plant en zijn omgeving te begrijpen”.

Britse melkveehouderij laat koeien zelf bepalen wanneer ze gemolken worden

Als onderdeel van een test van Cisco’s 5G-infrastructuur heeft een melkveebedrijf in Shepton Mallet, Engeland, een derde van zijn koeien – 50 dieren – uitgerust met 5G-halsbanden en oormerken die het welzijn van de koe monitoren. De koeien kunnen het robotmelksysteem dat op de boerderij wordt gebruikt met hun halsband bedienen. In plaats van te wachten totdat ze door een boer opgehaald worden om gemolken te worden, kunnen de koeien het systeem zelfstandig benaderen. Het dier duwt met haar kop tegen een bepaald hek, dat vervolgens automatisch opengaat om haar binnen te laten. Dankzij de 5G-halsband kan elke individuele koe geïdentificeerd worden. Zo kan het melksysteem precies op de tepels gepositioneerd worden en de koe melken terwijl het dier haar voedsel eet.

De halsbanden en oormerken veroorzaken geen pijn of ongemak en zijn slechts een klein deel van de technologieën die al op deze boerderij worden gebruikt – zoals sensorgestuurde ‘gordijnen’ die open- of dichtgaan afhankelijk van het weer, geautomatiseerde borstels die ronddraaien als de koeien er tegenaan wrijven, en een slim voedersysteem dat voedsel automatisch via rails aan het plafond naar de stal transporteert. “We kunnen elke koe met het internet verbinden – sterker nog, we kunnen elk dier op deze boerderij verbinden”, zegt Nick Chrissos van Cisco. “Dat is wat 5G voor de landbouw kan betekenen. Het kan de kracht van deze boerderij en alle boerderijen overal ter wereld ontketenen”.

Robotica en automatisering hebben de afgelopen jaren talloze toepassingen gevonden in de landbouwsector, waardoor boeren een groot aantal uitdagingen het hoofd hebben kunnen bieden. Zoals bijvoorbeeld het groeiende tekort aan arbeiders en de toenemende voedselvraag. Van robotarmen die individuele planten verspenen tot autonome onkruidverwijderaars, op steeds meer landbouwbedrijven zien we robots en andere geavanceerde technologieën. Deze systemen zorgen voor lagere arbeidskosten, efficiëntere processen en betere gewasopbrengsten. Het staat nog te bezien of onze boerderijen ooit volledig geautomatiseerd zullen worden, maar het is duidelijk dat technologie een grote impact heeft op de toekomst van de landbouw.

Gratis e-books voor 13 sectoren.

De wereld verandert in snel tempo en dat heeft grote impact op all sectoren. Daarom hebben we voor maar liefst 13 sectoren een compact e-book ontwikkeld. Daarin vind je de laatste trends op een rij, onderbouwd met interessante statistieken.
Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen