project - EIP-AGRI Operational Group
GO_PHYTODRON: Validation and Safety of Aerial Drone Applications in the Agroforestry Environment
GO_PHYTODRON: Validación y Seguridad de las Aplicaciones Aéreas con Drones en el Entorno Agroforestal
Context
La Estrategia “De la Granja a la Mesa” (from farm to fork), publicada en mayo de 2020 por la Comisión Europea, para promover un sistema alimentario justo, saludable y respetuoso con el medio ambiente, es un elemento esencial del llamado “Green Deal”, y en ella se tratan ampliamente los desafíos de los sistemas alimentarios sostenibles. Uno de los objetivos y retos de esta estrategia es reducir la huella medioambiental y climática del sistema alimentario y reforzar su resiliencia, garantizar la seguridad alimentaria frente al cambio climático y la pérdida de biodiversidad, y liderar una transición global hacia la sostenibilidad competitiva y aprovechando las oportunidades que brindan las nuevas tecnologías para ello. Por ello la Comisión Europea ya ha establecido medidas adicionales para reducir el uso y el riesgo globales de los productos fitosanitarios químicos en un 50 %, así como el uso de los productos fitosanitarios más peligrosos en un 50 % de aquí a 2030.
Por lo anteriormente expuesto es necesario desarrollar, promover e implementar todo tipo de medidas y tecnologías que garanticen un uso adecuado de los productos fitosanitarios, reduciendo al máximo sus riesgos y reduciendo los volúmenes aplicados de los mismos. Es en este punto en el que las técnicas y tecnologías de la Agricultura de Precisión se han demostrado en los últimos años como una alternativa solvente al manejo convencional de los biosistemas. La capacidad de realizar actuaciones en el momento y lugar adecuados, y en las cantidades ajustadas a las necesidades mediante el empleo de las tecnologías de obtención, análisis y actuación basada en datos, permite el impulso del manejo agronómico avanzado, diferenciado y sostenible.
Objectives
GO_PhytoDron aims to promote the use of drones as a safe tool to carry out applications of plant protection products, seeking to demonstrate the need to adapt its regulatory framework to stop being considered as conventional aerial application and become part of a different category of application. It will include a multidisciplinary, rigorous study based on real use scenarios, in which data related to operator and operation safety, quality, efficacy, human exposure, environment, as well as economic and regulatory data will be evaluated.
Objectives
GO_PhytoDron tiene como objetivo impulsar el uso de los drones como herramienta segura para realizar aplicaciones de productos fitosanitarios, buscando demostrar la necesidad de adaptar su marco regulatorio para dejar de ser considerados como aplicación aérea y pasar a formar parte de una categoría distinta de aplicación. Incluirá un estudio multidisciplinar, riguroso y basado en escenarios de uso reales, en el que se evaluarán datos relativos a la seguridad del operario y la operación, calidad, eficacia, exposición de las personas, el medio ambiente, así como datos económicos y regulatorios.
Activities
Technical study of drift and environmental risk measurement protocol.
Comparative evaluation of exposure values: application by drones VS generic evaluation scenarios.
Technical characterization of drones for phytosanitary application.
Determination of quality parameters of drone applications on reference crops.
Technical evaluation of the efficiency and economic comparison of the use of drones for the application of phytosanitary products.
Regulatory proposal with use cases on the application of crop protection products with drones.
Activities
Estudio técnico de la deriva y protocolo de medición del riesgo medioambiental.
Evaluación comparativa de los valores de exposición: aplicación mediante drones VS escenarios genéricos de evaluación.
Caracterización Técnica de los drones para aplicación de fitosanitarios.
Determinación de parámetros de calidad de las aplicaciones con drones sobre cultivos de referencia.
Evaluación técnica de la eficacia y comparativa económica del uso de drones para la aplicación de fitosanitarios.
Propuesta regulatoria con casos de uso sobre las aplicaciones de productos para la protección de cultivos con drones.
Additional information
El proyecto constituye una iniciativa relevante que unifica una demanda común de la industria con una oportunidad en el campo de la agricultura de precisión. Mediante la investigación en estas nuevas tecnologías de aplicación, se avanzará en la reducción de insumos y en una mayor sostenibilidad medioambiental, económica y social.
Project details
- Main funding source
- Rural development 2014-2020 for Operational Groups
- Rural Development Programme
- 2014ES06RDNP001 España - Programa Nacional de Desarrollo Rural
Location
- Main geographical location
- Sevilla
- Other geographical location
- Madrid, Vizcaya
EUR 568 924.00
Total budget
Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.
9 Practice Abstracts
Fostering Collaborative Networks
GOPhytoDron promoted the creation of collaborative networks among farmers, universities, research centers, and agri-food companies. These networks facilitated the exchange of technical knowledge about drone use in crop protection applications and fostered the joint development of innovative solutions for precision agriculture.
Collaborations included strategic partnerships with service providers demonstrating the technology in real-world conditions and regulatory bodies ensuring the project's results had a direct impact on public policies. These networks have established a strong foundation for future projects to drive the sector's sustainability and competitiveness.
Impulso de Redes Colaborativas
GOPhytoDron promovió la creación de redes colaborativas entre agricultores, universidades, centros de investigación y empresas del sector agroalimentario. Estas redes no solo facilitaron el intercambio de conocimientos técnicos sobre el uso de drones en aplicaciones fitosanitarias, sino que también fomentaron el desarrollo conjunto de soluciones innovadoras para la agricultura de precisión.
Las colaboraciones incluyeron alianzas estratégicas con empresas de servicios que demostraron la tecnología en condiciones reales, así como con organismos reguladores para garantizar que los resultados del proyecto tuvieran un impacto directo en las políticas públicas. Estas redes han establecido una base sólida para futuros proyectos que impulsen la sostenibilidad y competitividad del sector.
Knowledge Transfer Activities and EIPAgri Awards Nomination
GOPhytoDron excelled in knowledge transfer by organizing workshops, field demonstrations, and presentations at national and international events. These activities facilitated direct engagement with farmers, service providers, and policymakers, fostering a shift in perception about drone use in agriculture.
In recognition of its impact, GOPhytoDron was nominated for the EIPAgri Awards 2024 in the Digitalization category. This nomination validates the consortium's work in implementing innovative technologies and promoting a more sustainable and competitive agricultural model. The transfer activities not only raised awareness about the technical feasibility of drones but also created a network of key collaborators to drive adoption across Europe.
Practical recommendation:
Participation in transfer activities and recognition at the EIPAgri Awards highlight drones as innovation catalysts in agriculture. Farmers and policymakers should leverage this knowledge to implement precision technologies that enhance sustainability and competitiveness in the sector.
Actividades de Transferencia y Nominación EIPAgri Awards
GOPhytoDron destacó por su compromiso con la transferencia de conocimiento, organizando talleres, demostraciones en campo y presentaciones en eventos nacionales e internacionales. Estas actividades permitieron interactuar directamente con agricultores, empresas de servicios y responsables políticos, promoviendo un cambio de percepción sobre el uso de drones en la agricultura.
En reconocimiento a su impacto, GOPhytoDron fue nominado en los EIPAgri Awards 2024 en la categoría de Digitalización. Esta nominación valida el trabajo del consorcio en la implementación de tecnologías innovadoras y en la promoción de un modelo agrícola más sostenible y competitivo. Las actividades de transferencia no solo generaron conciencia sobre la viabilidad técnica de los drones, sino que también crearon una red de colaboradores clave para impulsar la adopción de estas herramientas en toda Europa.
Creation of Knowledge Transfer Materials
GOPhytoDron developed a wide range of transfer materials to disseminate its results among farmers, technicians, and stakeholders in the agri-food sector. Materials include practical guides on drone applications, protocols for drift evaluation, and demonstration videos showcasing operations in key crops like vineyards, olive groves, and forests. Infographics and detailed manuals were also created to facilitate the adoption of proposed technologies.
These materials are designed with a practical approach, making it easier for farmers to understand the benefits and limitations of drones as precision tools. They enable the optimization of crop protection practices while minimizing environmental risks.
Practical recommendation:
Accessing these material throuth the webiste of the project provides farmers with clear and simple guidance for safely and efficiently implementing drone applications. This fosters the adoption of innovative precision agriculture technologies, enhancing the sustainability and profitability of farms.
Creación de Materiales de Transferencia
GOPhytoDron desarrolló una amplia gama de materiales de transferencia para garantizar la divulgación de sus resultados entre agricultores, técnicos y responsables del sector agroalimentario. Entre los materiales creados se encuentran guías prácticas de aplicación con drones, protocolos para la evaluación de la deriva y videos demostrativos de las operaciones en cultivos clave como viñedo, olivar y áreas forestales. Además, se elaboraron infografías y manuales detallados que facilitan la adopción de las tecnologías propuestas.
Estos materiales fueron diseñados con un enfoque práctico, facilitando la comprensión de los beneficios y limitaciones de los drones como herramientas de precisión. Su accesibilidad permite a los agricultores mejorar sus prácticas, optimizando el uso de fitosanitarios y reduciendo riesgos ambientales.
Recomendación práctica:
El acceso a estos materiales ofrece a los agricultores una guía clara y sencilla para implementar aplicaciones con drones de forma segura y eficiente. Su uso fomenta la adopción de tecnologías innovadoras en la agricultura de precisión, mejorando la sostenibilidad y rentabilidad de las explotaciones.
Proposal for Regulatory Change
GOPhytoDron developed a data-driven proposal to advocate for regulatory changes in the use of drones for crop protection applications within the European Union. Currently, EU legislation equates drone applications with those performed by airplanes or helicopters, restricting their use to exceptional cases. The proposal includes scientific evidence showing that drones can match or exceed the safety and efficacy standards of traditional methods.
Protocols for drift evaluation, operator exposure, and application quality were presented, supported by field trial results from vineyards, olive groves, and forests. The proposal emphasizes that drones significantly reduce environmental and occupational risks while providing a more precise and sustainable tool for farmers. It also calls for the creation of a specific regulatory category for drones, distinguishing them from conventional aerial applications.
Practical recommendation:
Implementing this regulatory change would give farmers access to an innovative technology, enabling safer and more sustainable applications. The agricultural industry would benefit from an adapted regulatory framework that promotes the adoption of drones as a key tool in precision agriculture.
Propuesta de Cambio Normativo
GOPhytoDron desarrolló una propuesta técnica basada en datos reales para promover un cambio normativo en el uso de drones para aplicaciones fitosanitarias en la Unión Europea. Actualmente, la legislación europea equipara las aplicaciones con drones a las realizadas por avionetas o helicópteros, restringiendo su uso a casos excepcionales. La propuesta incluye evidencia científica que demuestra que los drones pueden igualar o superar los estándares de seguridad y eficacia de los métodos tradicionales.
Se presentaron protocolos para evaluar la deriva, la exposición al operador y la calidad de la aplicación, respaldados por resultados obtenidos en ensayos de campo en viñedos, olivares y áreas forestales. La propuesta destaca que los drones reducen significativamente los riesgos ambientales y laborales, al tiempo que ofrecen una herramienta más precisa y sostenible para los agricultores. También se subrayó la necesidad de crear una categoría normativa específica para los drones, diferenciándolos de las aplicaciones aéreas convencionales.
Recomendación práctica:
La implementación de este cambio normativo facilitaría el acceso de los agricultores a una tecnología innovadora, permitiendo aplicaciones más seguras y sostenibles. La industria agrícola se beneficiaría de un marco regulatorio adaptado que fomente la adopción de drones como una herramienta clave en la agricultura de precisión.
Comparative Study of Effectiveness and Profitability
GOPhytoDron conducted a comparative analysis of the efficacy and cost-effectiveness of drone applications versus conventional methods in vineyards, olive groves, and forested areas. Trials demonstrated that drones achieve uniform coverage even in complex crop structures and terrains with slopes over 20%. This resulted in improved pest and disease control, with efficacy equal to or better than ground methods while using lower product volumes.
Economic analysis showed that drone applications can reduce operational costs by 20-30%, mainly through optimized input use and shorter treatment times. Additionally, drones enabled treatments in hard-to-access areas, enhancing economic feasibility in scenarios where ground methods are unviable or costly.
Practical recommendation:
Drones improve treatment efficacy, optimize operational costs, and reduce environmental impact. Farmers and service providers can adopt this technology for high-complexity crops and challenging terrains, maximizing the profitability of their operations.
Estudio Comparativo de Eficacia y Rentabilidad
GOPhytoDron realizó un análisis comparativo de la eficacia y la rentabilidad de las aplicaciones con drones frente a métodos convencionales en cultivos como viñedos, olivares y áreas forestales. Los ensayos demostraron que los drones permiten una cobertura uniforme incluso en cultivos con estructuras complejas y en terrenos con pendientes superiores al 20%. Esto se tradujo en una mejora del control de plagas y enfermedades, alcanzando eficacias equivalentes o superiores a las aplicaciones terrestres, pero con menores volúmenes de producto utilizado.
El análisis económico reveló que las aplicaciones con drones pueden reducir los costos operativos en un 20-30%, principalmente debido a la optimización de los insumos y la reducción del tiempo necesario para completar los tratamientos. Adicionalmente, los drones facilitaron tratamientos en áreas de difícil acceso, aumentando la viabilidad económica en escenarios donde los métodos terrestres son inviables o costosos.
Quality Analysis and Application Efficiency
GOPhytoDron thoroughly assessed the quality of drone applications, measuring critical parameters such as surface coverage, droplet density, average droplet size (VMD - Volume Median Diameter), and uniformity in treated areas. Trials in vineyards, olive groves, and forested areas demonstrated that drones operating at heights of 2-3 meters produce optimized spray patterns, minimizing lateral and aerial drift.
Tests revealed that specific nozzle configurations (low-drift nozzles with an 80° angle) and operating pressures of 3-4 bar deliver greater uniformity in coverage and droplet density, ensuring efficient applications with reduced product loss. Drones proved capable of working in complex terrains and slopes above 20%, where ground equipment struggles or cannot operate.
In terms of efficiency, drones reduced total product volume by up to 25% due to higher precision and less drift loss compared to ground methods. This not only lowers environmental impact but also optimizes treatment costs.
Practical recommendation:
Farmers can use these results to optimize drone applications, ensuring uniform and efficient treatments. This enhances crop protection quality and reduces product waste.
Análisis de Calidad y Eficiencia de Aplicación
GOPhytoDron evaluó exhaustivamente la calidad de las aplicaciones con drones, midiendo parámetros críticos como la cobertura de superficie, densidad de gotas, tamaño promedio de las gotas (VMD - Volumen Medio de Diámetro) y uniformidad en áreas tratadas. Los ensayos en viñedos, olivares y áreas forestales mostraron que los drones pueden operar a alturas de 2-3 metros sobre el cultivo, generando patrones de pulverización optimizados para minimizar la deriva lateral y aérea.
Las pruebas revelaron que configuraciones específicas de boquillas (boquillas de baja deriva con ángulo de 80°) y presiones de funcionamiento entre 3-4 bar ofrecen una mayor uniformidad en la cobertura y densidad de gotas, asegurando aplicaciones eficientes con menos pérdida de producto. Además, se determinó que los drones son capaces de operar en terrenos complejos y pendientes superiores al 20%, donde la maquinaria terrestre es menos eficiente o no puede acceder.
En términos de eficiencia, se observó que los drones pueden reducir hasta un 25% el volumen total de producto aplicado gracias a una mayor precisión y menor pérdida por deriva, en comparación con métodos terrestres. Esto no solo reduce el impacto ambiental, sino que también optimiza el costo de los tratamientos.
Operator and Bystander Risk Assessment
The project assessed exposure risks for operators and bystanders during drone applications. Field trials compared exposure levels from drones to ground equipment, revealing significantly lower levels with drones under controlled conditions. These results validate drones as a safer tool for workers and people near treated areas. Additionally, best practice guidelines were developed to minimize risks during operation and handling.
Practical recommendation:
Using drones significantly reduces exposure to crop protection products for operators and bystanders. These practical guidelines provide clear recommendations to maximize field safety, benefiting both workers and rural communities.
Evaluación de Riesgos al Operador y Transeúntes
El proyecto evaluó los riesgos de exposición para operadores y transeúntes en aplicaciones con drones. A través de ensayos de campo, se compararon los niveles de exposición generados por drones con los de equipos terrestres, identificando que los drones presentan niveles de exposición significativamente menores en condiciones controladas. Estos resultados validan el uso de drones como una herramienta segura para los trabajadores y personas cercanas a las áreas de tratamiento. Además, se desarrollaron guías de buenas prácticas para minimizar riesgos durante el manejo y operación.
Recomendación práctica:
El uso de drones reduce considerablemente la exposición a productos fitosanitarios para operadores y transeúntes. Estas guías prácticas ofrecen recomendaciones claras para maximizar la seguridad en campo, beneficiando tanto a los trabajadores como al entorno rural.
Technical Characterization of Drone Equipment
GOPhytoDron conducted a comprehensive technical characterization of commercial drones used in phytosanitary applications. Key parameters such as nozzle design, pressure systems, payload capacity (tanks up to 10 L in drones with less than 25 kg maximum take-off mass) and flight conditions (speed, altitude and autonomy) were analyzed. The analyses identified ideal configurations to minimize drift and maximize efficiency in crops such as vineyards and olive groves. Optimal operating pressures and spray patterns generated by different nozzle types in different scenarios were also studied. These data provide a technical standard for the safe and efficient use of drones, differentiating them from other aerial and terrestrial technologies. In addition, good operational practices were identified to optimize their performance in different agricultural scenarios.
Practical recommendation:
Technical characterization helps farmers and service providers select the most suitable equipment for their specific needs, ensuring efficient and safe applications. This knowledge facilitates drone adoption in agriculture and minimizes technical risks when operating across various crops and conditions.
Caracterización Técnica de los Equipos de Drones
GOPhytoDron llevó a cabo una caracterización técnica exhaustiva de los drones comerciales empleados en aplicaciones fitosanitarias. Se analizaron parámetros clave como el diseño de las boquillas, los sistemas de presión, capacidad de carga útil (depósitos de hasta 10 L en drones con menos de 25 kg de masa máxima al despegue) y condiciones de vuelo (velocidad, altura y autonomía). Los análisis identificaron configuraciones ideales para minimizar la deriva y maximizar la eficiencia en cultivos como viñedos y olivares. También se estudiaron las presiones óptimas de funcionamiento y los patrones de pulverización generados por diferentes tipos de boquillas en distintos escenarios. Estos datos proporcionan un estándar técnico para el uso seguro y eficiente de drones, diferenciándolos de otras tecnologías aéreas y terrestres. Además, se identificaron buenas prácticas operativas para optimizar su rendimiento en diferentes escenarios agrícolas.
Recomendación práctica:
La caracterización técnica permite a los agricultores y empresas de servicios elegir el equipo más adecuado para sus necesidades específicas, asegurando aplicaciones eficientes y seguras. Este conocimiento facilita la adopción de drones en la agricultura y reduce riesgos técnicos al operar en diferentes tipos de cultivos y condiciones.
Drone Spraying Protocols
The GOPhytoDron project developed specific protocols to measure drift and environmental risks associated with drone-based crop protection applications. Validated through field trials on crops like olive, vineyards, and forested areas, these protocols enable the identification and quantification of environmental impacts, ensuring safety and sustainability. Drift curves were created, and drone performance was compared to ground sprayers, demonstrating that drones can match or exceed established environmental safety standards for other application methods. These protocols were validated through field trials on key crops like vineyards, olive groves, and forests, analyzing over 1,000 samples (500 drone-based and 500 conventional). Detailed drift curves were generated, evaluating parameters such as sedimentation distance and aerial drift under real-world conditions. Drones demonstrated significantly reduced drift, particularly in localized and targeted applications on hard-to-access terrains.
Practical recommendation:
Implementing these protocols offers farmers and technicians a reliable tool to evaluate and minimize environmental risks. End-users can benefit from safer, more precise applications tailored to regulatory requirements, promoting sustainable and competitive crop protection management.
Protocolos de Aplicacion con Drones
El proyecto GOPhytoDron ha desarrollado protocolos específicos para la medición de la deriva y los riesgos ambientales asociados al uso de drones en aplicaciones fitosanitarias. Estos protocolos, validados en ensayos de campo en cultivos como olivar, viñedo y áreas forestales, permiten identificar y cuantificar el impacto de las aplicaciones en el entorno, garantizando su seguridad y sostenibilidad. Se han generado curvas de deriva específicas y se ha comparado el desempeño de los drones con equipos de pulverización terrestres, mostrando que los drones pueden igualar o superar los estándares de seguridad ambiental establecidos para otras técnicas de aplicación. Estos protocolos fueron validados a través de ensayos en cultivos clave como viñedo, olivar y áreas forestales, utilizando más de 1.000 muestras recolectadas (500 con drones y 500 con métodos convencionales). Se generaron curvas de deriva detalladas, analizando parámetros como la distancia de sedimentación y la deriva aérea en condiciones reales de campo. Comparativamente, los drones mostraron un comportamiento de deriva significativamente menor en aplicaciones localizadas y dirigidas, especialmente en cultivos de difícil acceso.
Recomendación práctica:
La implementación de estos protocolos proporciona a los agricultores y técnicos una herramienta confiable para evaluar y minimizar riesgos ambientales. Los usuarios finales pueden beneficiarse al realizar aplicaciones más seguras, precisas y adaptadas a los requisitos regulatorios, promoviendo un manejo fitosanitario sostenible y competitivo.
Contacts
Project coordinator
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CORTEVA AGRISCIENCE (REPRESENTADO POR DOW AGROSCIENCES IBERICA SA)
Project coordinator
Project partners
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ASOCIACION EMPRESARIAL PARA LA PROTECCION DE LAS PLANTAS (AEPLA)
Project partner
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BASKEGUR
Project partner
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COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS AGRÓNOMOS DE CENTRO Y CANARIAS
Project partner
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INSTITUT DE RECERCA I TECNOLOGIA (IRTA)
Project partner
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UNIVERSIDAD DE SEVILLA
Project partner