Mehr Bäume, weniger CO2: Drohnenschwärme sollen Wälder aufforsten

Wie lassen sich Drohnenschwärme so steuern, dass sie Wälder effizient aufforsten? Merna Tohfa, Universitätsassistentin am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme, entwickelt mathematische Modelle und Technologien, um Saatgut für Bäume in mitunter schwer zugänglichen Gebieten durch Drohnenschwärme ausbringen zu lassen.

„Ich möchte mit Drohnentechnologien dazu beitragen, dass Wälder effizienter aufgeforstet werden können. So können mehr gesunde Bäume dabei unterstützen, den CO₂-Ausstoß zu reduzieren“, so die Mission von Merna Tohfa, die als Universitätsassistentin in der Gruppe von Bernhard Rinner am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme forscht.

Wie das genau funktionieren soll, erklärt sie so: „Traditionelle Wege der Forstwirtschaft könnten durch Drohnen unterstützt werden. Sie könnten Samen für Bäume in Form von seed balls an genau jene Stellen ausbringen, die wir vorher in Karten markieren. So können schwer erreichbare Gebiete effizienter aufgeforstet werden – beispielsweise nach Erntephasen in Wäldern, aber auch nach Bränden oder Sturmschäden.“ Merna Tohfa geht es dabei vor allem um die Skalierbarkeit der Drohnenschwärme: „Vielleicht gelingt es uns jetzt schon, zehn Drohnen mit dieser Mission loszuschicken. Aber was passiert, wenn es 20 oder 30 sind? Können wir es schaffen, diese gleichzeitig und effizient arbeiten zu lassen?“ Die Drohnen sollen nicht nur die richtigen Saatorte finden, sondern auch das eigene Energielevel managen können, wie Merna Tohfa erklärt: „Die Batteriekapazität der Drohnen ist limitiert. Wir müssen also herausfinden, wie wir möglichst viel Saatgut in der vorhandenen Zeit an die nötigen Orte ausbringen können.“

Merna Tohfa ist in ihrem zweiten Jahr als Doktorandin. Aktuell bereitet sie ihr erstes mathematisches Modell vor, das versucht, alle Einschränkungen – wie beschränkte Batteriekapazität, Saatgutkapazität, beschränkte Zeit, vorgegebene Distanzen – abzubilden. Darauf basierend soll auch ihr erstes wissenschaftliches Paper entstehen. Steht das Modell, will Merna Tohfa auch Experimente mit echten Drohnen durchführen. Darauf freut sie sich besonders, denn: „Mir geht es in meiner Forschung darum, etwas Neues herauszufinden. Wenn es mir dann auch noch gelingt, die neuen Erkenntnisse in reale Anwendungen umzusetzen, bin ich richtig glücklich. Es würde mich also riesig freuen, meine Drohnen in den Wäldern fliegen zu sehen.“

Für Drohnen und Roboter begeistert sich Merna Tohfa schon seit ihrem Bachelorstudium in „Engineering and Materials Science: Mechatronik“ an der German University in Kairo/Ägypten. Dort wurde sie auch auf das Angebot der Universität Klagenfurt im Master-Bereich aufmerksam. Im Jahr 2020 begann sie ein Masterstudium „Information and Communications Engineering: Autonomous Systems and Robotics“ an der Universität Klagenfurt. Das Studium schloss sie 2024 ab; im Anschluss daran startete sie ihr Doktorat als Predoc Scientist am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme. „Meine Lieblingsfächer in der gesamten Schullaufbahn waren immer Mathematik, Physik. Davon habe ich immer profitiert. Als ich nun auf die Suche nach einem Thema für das PhD-Studium ging, war mir klar: Ich möchte zu Drohnen arbeiten. Oft denken wir nur daran, dass Drohnen in der Unterhaltsbranche oder im Krieg Anwendung finden, aber ich gehe davon aus, dass sie – ähnlich wie die industrielle Revolution – bahnbrechende, positive Chancen für die Menschheit bereithalten. Ich habe also nach Anwendungsfeldern gesucht, die Nützliches für die Welt bereithalten. In der Land- und Forstwirtschaft bin ich fündig geworden.“