A crescente escassez de terra e água impulsionou o desenvolvimento da agricultura de precisão, que utiliza tecnologia de sensoriamento remoto para monitorar dados ambientais do ar e do solo em tempo real, auxiliando na otimização da produtividade agrícola. Maximizar a sustentabilidade dessas tecnologias é fundamental para o manejo adequado do meio ambiente e a redução de custos.
Em um estudo publicado recentemente na revista Advanced Sustainable Systems, pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveram uma tecnologia sem fio para sensoriamento da umidade do solo que é amplamente biodegradável. Este trabalho representa um marco importante para superar os principais obstáculos técnicos na agricultura de precisão, como o descarte seguro de equipamentos de sensores usados.
Com o crescimento contínuo da população mundial, otimizar a produção agrícola e minimizar o uso de terra e água torna-se essencial. A agricultura de precisão visa atender a essas necessidades conflitantes utilizando redes de sensores para coletar informações ambientais, de modo que os recursos possam ser alocados adequadamente às terras agrícolas quando e onde forem necessários.
Drones e satélites podem coletar uma grande quantidade de informações, mas não são ideais para determinar a umidade e os níveis de umidade do solo. Para uma coleta de dados otimizada, os dispositivos de medição de umidade devem ser instalados no solo em alta densidade. Se o sensor não for biodegradável, ele precisa ser recolhido ao final de sua vida útil, o que pode ser trabalhoso e impraticável. O objetivo deste trabalho é alcançar funcionalidade eletrônica e biodegradabilidade em uma única tecnologia.
“Nosso sistema inclui múltiplos sensores, uma fonte de alimentação sem fio e uma câmera termográfica para coletar e transmitir dados de sensoriamento e localização”, explica Takaaki Kasuga, autor principal do estudo. “Os componentes no solo são em sua maioria ecologicamente corretos e consistem em substrato de nanopapel, revestimento protetor de cera natural, aquecedor de carbono e fio condutor de estanho.”
A tecnologia baseia-se no fato de que a eficiência da transferência de energia sem fio para o sensor está diretamente relacionada à temperatura do aquecedor do sensor e à umidade do solo circundante. Por exemplo, ao otimizar a posição e o ângulo do sensor em solo liso, o aumento da umidade do solo de 5% para 30% reduz a eficiência de transmissão de aproximadamente 46% para cerca de 3%. A câmera termográfica captura imagens da área para coletar simultaneamente dados de umidade do solo e localização do sensor. Ao final da safra, os sensores podem ser enterrados no solo para se biodegradarem.
“Conseguimos mapear com sucesso áreas com umidade insuficiente no solo usando 12 sensores em um campo de demonstração de 0,4 x 0,6 metros”, disse Kasuga. “Como resultado, nosso sistema consegue lidar com a alta densidade de sensores necessária para a agricultura de precisão.”
Este trabalho tem o potencial de otimizar a agricultura de precisão em um mundo com recursos cada vez mais limitados. Maximizar a eficácia da tecnologia dos pesquisadores em condições não ideais, como posicionamento inadequado dos sensores e ângulos de inclinação em solos arenosos, e talvez outros indicadores do ambiente do solo além dos níveis de umidade, poderia levar ao uso generalizado da tecnologia pela comunidade agrícola global.
Data da publicação: 30 de abril de 2024