Gerichte bespuiting: hoe camera's en algoritmes onkruid bestrijden zonder het hele veld te besproeien
Stel je een boer voor die vroeger met een tank vol onkruidverdelger een heel akker overspoot, van de eerste tot de laatste meter, ook al stond er tussen de gewasrijen misschien maar hier en daar een sprietje onkruid. Gerichte bespuiting draait die aanpak om: een machine rijdt over het veld, herkent met camera's en software precies waar onkruid, een ziekte of een plaag zit, en spuit alleen op die plek een druppeltje middel. De rest van het veld blijft onbehandeld.
Het resultaat is te vergelijken met het verschil tussen een sproeier die de hele tuin natspuit en iemand die met een pipet gericht een paar druppels op een enkel onkruidplantje druppelt. Beide bestrijden het onkruid, maar de tweede methode gebruikt een fractie van de hoeveelheid middel. Die belofte, veel minder chemie voor hetzelfde resultaat, maakt gerichte bespuiting een van de meest besproken technieken binnen de precisielandbouw.
Wat is het precies?
Gerichte bespuiting, in het Engels vaak "spot spraying" of "targeted spraying" genoemd, combineert drie dingen: sensoren die het veld waarnemen, software die beslist wat wel en niet behandeld moet worden, en spuitdoppen die individueel aan- en uitgeschakeld kunnen worden.
De meest gebruikte sensor is een gewone of speciale camera die continu beelden van de grond maakt terwijl de spuitmachine rijdt, soms met snelheden tot twintig kilometer per uur. Een computer aan boord analyseert die beelden met machine learning, een vorm van kunstmatige intelligentie die is getraind op duizenden foto's van gewassen en onkruid, zodat het systeem het verschil leert zien tussen bijvoorbeeld een maisplant en een probleemonkruid dat ertussen groeit.
Een alternatieve, oudere techniek werkt met infraroodsensoren in plaats van camera's met beeldherkenning. Deze sensoren meten of er levend groen blad aanwezig is op een kale ondergrond, zoals een pas geoogst akker of een verharding. Ze onderscheiden geen plantensoorten, maar wel plant versus geen plant, wat al genoeg is om bijvoorbeeld onkruid tussen de oogst door te bestrijden.
Zodra het systeem heeft bepaald waar behandeling nodig is, stuurt het binnen milliseconden een signaal naar de spuitboom. Die boom bestaat uit een rij individuele spuitdoppen die elk apart open en dicht kunnen, vaak per stukje van enkele centimeters breed. Zo wordt alleen de plek met onkruid geraakt, en niet de bodem of het gewas ernaast.
Er bestaat ook een variant zonder chemie: sommige machines gebruiken een laser die het onkruid met warmte vernietigt in plaats van met een spuitmiddel. Het principe van gericht waarnemen en gericht ingrijpen is hetzelfde, alleen het "wapen" verschilt.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is minder gewasbeschermingsmiddel gebruiken zonder dat de opbrengst of onkruidbestrijding eronder lijdt. Onkruid staat namelijk zelden gelijkmatig verspreid over een heel perceel; vaak neemt het maar een deel van de oppervlakte in beslag. Door alleen dat deel te behandelen, kan de hoeveelheid middel fors omlaag, in de praktijk wordt vaak een reductie van tientallen procenten gerapporteerd, afhankelijk van het gewas, het onkruiddrukniveau en het seizoen.
Minder middelengebruik heeft meerdere voordelen. Het bespaart de boer geld, aangezien gewasbeschermingsmiddelen een aanzienlijke kostenpost vormen. Het vermindert de belasting van bodem, grondwater en omliggende natuur, wat weer aansluit bij Europese en Nederlandse doelen om chemische input in de landbouw terug te dringen. En het kan bijdragen aan het vertragen van resistentie: onkruid dat minder vaak met een middel in aanraking komt, ontwikkelt minder snel ongevoeligheid ervoor.
Daarnaast speelt arbeidskrapte een rol. Handmatig wieden is arbeidsintensief en steeds moeilijker te bemensen, zeker in de biologische landbouw waar chemische middelen sowieso beperkt of niet zijn toegestaan. Gerichte mechanische of laserbestrijding biedt daar een alternatief dat minder mensen vereist.
Voorbeelden uit de praktijk
Een bekend voorbeeld is See & Spray van John Deere, een systeem dat sinds 2022 en 2023 commercieel beschikbaar is voor Amerikaanse katoen- en sojaboeren. Camera's op een brede spuitboom herkennen onkruid tussen de gewasrijen en sturen alleen de betreffende spuitdoppen aan.
Het Amerikaanse bedrijf Carbon Robotics ontwikkelde de LaserWeeder, een zelfrijdende of getrokken machine die onkruid niet met chemie maar met precisielasers uitschakelt. Het bedrijf, opgericht in 2018 in Seattle, zet de techniek onder meer in bij groentetelers in de Verenigde Staten.
In Zwitserland bouwde ecoRobotix de ARA, een lichte, zonnepaneel-aangedreven robot met robotarmen die individuele planten herkent en gericht een minimale hoeveelheid middel toedient, ontworpen voor kleinschaligere en biologische percelen.
Het Franse bedrijf Bilberry, sinds 2022 onderdeel van het Amerikaanse Trimble, ontwikkelde beeldherkenningssystemen die achteraf op bestaande spuitmachines van boeren gemonteerd kunnen worden, waardoor telers niet meteen een hele nieuwe machine hoeven aan te schaffen.
Ook in Nederland is er ervaring met sensorgestuurde spuittechniek: het bedrijf Rometron ontwikkelde met het systeem WeedIt infraroodsensoren die al langer worden gebruikt om onkruid te bestrijden op kale grond, zoals braakliggend land, paden en de ruimte tussen boomrijen in de fruitteelt.
Hoe ver is de techniek?
Gerichte bespuiting met simpele infraroodsensoren, die alleen groen van kaal onderscheiden, is al langer volwassen en wordt commercieel toegepast, vooral buiten het gewas zelf. De grote uitdaging van de laatste jaren zit in het onderscheiden van onkruid tussen groeiende gewasplanten, waarbij het systeem gewas en onkruid van elkaar moet leren scheiden. Dat vraagt veel rekenkracht en zeer goed getrainde algoritmes, omdat gewassen en onkruid er in verschillende groeistadia, lichtomstandigheden en grondsoorten telkens anders uit kunnen zien.
De grootste spelers hebben dat probleem inmiddels grotendeels opgelost voor een beperkt aantal gewassen, met name katoen, soja en enkele groentegewassen, en de systemen worden in de praktijk op duizenden hectares per seizoen gebruikt. Voor veel andere gewassen, grondsoorten en Europese omstandigheden, met kleinere en meer versnipperde percelen dan in de Verenigde Staten, is de techniek nog volop in ontwikkeling en minder breed uitgerold.
Belangrijke obstakels zijn de hoge aanschafkosten van complete nieuwe spuitmachines, de noodzaak van betrouwbare data-verbindingen op het veld, en het feit dat systemen opnieuw getraind moeten worden voor elk nieuw gewas of elke nieuwe regio. Ook weersomstandigheden zoals stof, regen of fel tegenlicht kunnen de camera-herkenning bemoeilijken. Onderzoekers, onder meer bij Wageningen University & Research, werken daarnaast aan robuustere algoritmes en aan robots die niet alleen spuiten maar ook mechanisch wieden, als aanvulling op of alternatief voor chemische bestrijding.
Beleidsmatig is er ook beweging: binnen de Europese Green Deal was het doel om het gebruik van chemische gewasbeschermingsmiddelen tegen 2030 fors te verminderen. Het bijbehorende wetsvoorstel werd begin 2024 na aanhoudende boerenprotesten door de Europese Commissie ingetrokken, maar de onderliggende ambitie om middelengebruik te verlagen blijft onderdeel van het Europese landbouwbeleid, wat de belangstelling voor technieken als gerichte bespuiting voedt.
Wie werken eraan?
In de Verenigde Staten zijn John Deere en Carbon Robotics de meest zichtbare namen, met grootschalige commerciële uitrol. In Europa richten bedrijven als het Zwitserse ecoRobotix, het Franse Bilberry (nu onderdeel van het Amerikaanse Trimble) en het Nederlandse Rometron zich op vergelijkbare technologie, vaak toegespitst op kleinere percelen en Europese gewassen.
Op onderzoeksgebied speelt Wageningen University & Research in Nederland een prominente rol, met onderzoek naar beeldherkenning, robotica en precisielandbouw, onder meer via het jaarlijkse Field Robot Event waarin studententeams autonome onkruidrobots bouwen. Ook andere Europese landbouwuniversiteiten en instituten, evenals nationale landbouwministeries en de Europese Commissie via onderzoeksprogramma's als Horizon Europe, financieren onderzoek naar middelenreductie via precisietechnieken.