Le zanzare sono una delle più letali vettori di malattie del mondo, responsabile di milioni di morti ogni anno. Più in particolare, la zanzara Aedes aegypti diffonde il dengue, chikungunya, Zika e il virus della febbre gialla, ed è presente in climi tropicali di tutto il mondo.

Tecniche di controllo attuali utilizzando insetticidi o la fumigazione sono limitati in efficacia a causa della necessità di una costante riapplicazione e hanno effetti negativi sull’ambiente. Diverse tecniche genetiche promettenti nel controllo della loro popolazione, comprese le unità genica, tecniche basate su Wolbachia e la tecnica di insetto sterile (SIT). Tra questi, SIT è uno dei più ben percepito, essendo stato utilizzato con successo per altri insetti per decenni. Il SIT sopprime la popolazione di un insetto inondando la popolazione locale con insetti maschi sterili che si accoppiano con le femmine locali dopo aver gareggiato con i maschi selvatici, per poi produrre uova sterili che non si schiuderanno.

Il SIT funziona quando un’intera popolazione di insetti è regolarmente inondato di maschi sterili, spesso con un fattore di 10 o anche di più sterile maschi per ogni insetto locale non sterile. Questi insetti sterili devono essere allevati in massa, sterilizzato e poi rilasciato regolarmente durante una zona infestata, spesso settimanale attraverso le zone che possono coprire centinaia di ettari. Tecniche di allevamento di massa sono state sviluppate per la Aedes aegypti, ma le tecniche di rilascio di corrente per le zanzare sono spesso limitate a causa di diversi fattori:

• Una volta rilasciate, le zanzare Aedes viaggiano molto poco dal punto di rilascio – spesso meno di 50 metri durante il loro intero ciclo di vita
• Le zone non sono sempre disponibili o facilmente accessibili come aree di rilascio
• Il rilascio terrestre ad alta intensità è molto oneroso in termini di tempo e personale

Al fine di aumentare progressivamente il rilascio di zanzare sterili in seguito a prove di laboratorio positive e in seguito ad una vasta campagna di soppressione, è stata richiesta una nuova tecnica di rilascio. Tecniche esistenti per rilasciare altri parassiti utilizzando meccanismi aerei montati a bordo dei velivoli, in particolare pe quanto riguarda la mosca Mediterranea della frutta (Ceratitis capitata), suggeriscono che il rilascio aereo ha un alto  potenziale per scalare il rilascio anche delle zanzare. I recenti progressi nelle tecnologie dei droni, così come prime indagini da parte della IAEA Joint (International Atomic Energy Agency) – La FAO (Food and Agriculture Organization) Insect Pest Control Laboratory (IPCL), hanno contribuito alla progettazione di questo sistema.

Il rapporto tecnico finale descrive la progettazione, i test di laboratorio e sul campo per la validazione di un sistema di rilascio a base aerea di zanzare mediante drone. Le prove di laboratorio sono eseguite dapprima su zanzare per misurare la loro resistenza alla refrigerazione, compattazione, tempi di risveglio e danni per la movimentazione meccanica. Questi dati di ingresso sono poi stati utilizzati per progettare un sistema anche con ulteriori prove in laboratorio utilizzate per valutare l’efficacia nel rilascio di zanzare e prevenire danni eccessivi. Il sistema è stato quindi convalidato mediante test sul campo con centinaia di migliaia di zanzare. Le nozioni apprese vengono poi presentati come ulteriore guida per la progettazione del sistema.

Il controllo di bordo è in esecuzione su un Rapberry Pi 3 (RPI, mini computer a basso costo) per un completo interfacciamento del drone con il sistema di rilascio (e delle stazioni terrestri). Una telecamera montata sull’APR fornisce, al display LCD a terra, il feedback visivo per un controllo di bordo su quanto accade in volo. Il motore passo-passo è controllato utilizzando un microcontrollore STM32 ed uno schermo di controllo del motore che riceve i comandi dal motore RPI.

Per monitorare il sistema durante il volo, sono stati montati più sensori nel sistema. Quattro sensori di temperatura montati in posizioni esterne al sistema, in corrispondenza del distributore, in corrispondenza della parete e dentro al contenitore zanzare. Due sensori misurano l’umidità esterna e l’umidità all’interno del contenitore.

Al fine di eseguire missioni di rilascio di zanzare in modo autonomo, è stata sviòuppata una App customizzata che permetta la pianificazione e la gestione delle missioni efficienti (basata su Android).

Le caratteristiche principali del progetto dell’applicazione della stazione di terra è nella definizione della rotta del volo, della velocità e altitudine, di impostazione dei punti di rilascio e dele quantità di zanzare, del caricamento della missione sul drone, di esecuzione della missione in volo autonomo, del monitoraggio dello stato drone, dello stato sistema, dei valori dei sensori e della visione in live-stream. Le missioni possono essere salvate e caricate per essere ripetute sucessivamente. Inoltre, i file KML con posizioni GPS possono essere importati, per permettere una pianificare del percorso di volo utilizzando anche strumenti GIS standard.

Zikadrone: Il sistema aereo di rilascio zanzare, montato sotto un APR e in attesa del contenitore di zanzare prima del volo di rilascio delle stesse in Brasile