Para contribuir para a recuperação da agricultura, é necessário implementar uma vasta gama de mudanças regulamentares, económicas e sociais, mas uma peça fundamental deste puzzle é a tecnologia.

Os agricultores estão a integrar imagens de satélite, drones, sensores terrestres, robótica e análise de dados com inteligência artificial (IA) ou machine learning (ML) em práticas agrícolas regenerativas ou "inteligentes". Com estas ferramentas modernas, os agricultores podem optimizar o seu trabalho, combater a degradação dos solos, aumentar a produtividade e melhorar a eficiência na utilização dos recursos. Estas tecnologias oferecem um tipo de informação que era anteriormente inacessível, e a sua utilização pode ajudar os agricultores a assumir um papel proactivo na antecipação e adaptação às mudanças futuras.

O aumento dos custos agrícolas e o acesso limitado aos recursos são desafios constantes, mas as possibilidades oferecidas pela tecnologia são enormes. A integração dos avanços tecnológicos pode abrir caminho à gestão sustentável da terra e fomentar a resiliência agrícola — uma esperança para um futuro melhor. Neste artigo, analisaremos o potencial transformador da tecnologia para revitalizar terrenos degradados, examinando algumas das ferramentas disponíveis e as potenciais estratégias.

Ferramentas para a Agricultura Inteligente
Embora seja um campo novo, o setor da agricultura inteligente, que utiliza tecnologias de sensorização, comunicação e análise para melhorar a eficiência, a produtividade e a sustentabilidade das técnicas agrícolas, já está em crescimento. Atingiu um valor de 22,65 mil milhões de dólares em 2023 e prevê-se que experimente uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 13,7% entre 2024 e 2030. [footnoteRef:2]

Face aos desafios cada vez maiores do sector, a agricultura inteligente tornou-se uma iniciativa vital. Engloba uma vasta gama de ferramentas para tirar partido da tecnologia mais recente e avançada, revolucionando a forma como o uso da terra é avaliado e melhorado, resultando em práticas agrícolas mais eficientes e sustentáveis.

Imagens de satélite:
Apesar de estarem fisicamente afastadas do solo, as imagens de satélite são uma das ferramentas mais transformadoras ao nosso dispor. Ao monitorizar vastas áreas de terras agrícolas, muitas vezes muito difíceis de inspecionar por terra, estas imagens oferecem uma perspetiva aérea do terreno e permitem-nos descobrir padrões ocultos de erosão, saúde da vegetação e uso da terra. Estas informações ajudam a direcionar medidas específicas para abordar a causa raiz do problema.

A Agência Espacial Europeia (ESA) tem um longo historial de apoio à agricultura inteligente; por exemplo, publica regularmente dados gratuitos dos seus satélites. Para além destas imagens precisas, a missão SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) da ESA fornece dados sobre os níveis de humidade do solo, que os agricultores podem utilizar para planear a irrigação e que os alertam para condições de seca ou stress hídrico.

Sensores de solo:
Em vez dos testes laboratoriais tradicionais sobre a condição do solo, os sensores inteligentes fornecem dados contínuos e em tempo real sobre o estado da terra. Estes sensores monitorizam os níveis de humidade, o teor de nutrientes e os níveis de pH, oferecendo uma visão detalhada da condição do solo e da sua capacidade de sustentar a vida vegetal. Em terrenos degradados, a implantação de sensores como o Sensor de Solo Seeed Studio MODBUS-RTU RS485 (Figura 1) fornece dados inteligentes que revelam problemas subjacentes no solo.

Os sensores de humidade e temperatura da Seeed Studio têm uma classificação IP68, o que significa que podem ser deixados no chão durante longos períodos de tempo (fonte: Mouser Electronics)

Os sensores combinam medições de humidade, temperatura e corrente elétrica (opcional) no solo para identificar problemas; isto fornece informações inteligentes e permite uma melhor gestão dos recursos, especialmente da água.

Automação Inteligente
: A automação na agricultura abriu portas a novas possibilidades relacionadas com a eficiência e a precisão. Uma infinidade de tarefas, como a irrigação ou o controlo de pragas, podem ser automatizadas, contribuindo para uma melhor utilização dos recursos e para o aumento da saúde e produtividade das culturas.

Além disso, existem aplicações complementares que podem atingir níveis de eficiência ainda mais elevados. Por exemplo, os sistemas agrivoltaicos (imagem 2) utilizam painéis solares móveis e automatizados para cobrir animais e culturas, gerando energia e, ao mesmo tempo, protegendo ou melhorando as condições de cultivo. 

Os componentes eletrónicos mais importantes destas soluções, como os microcontroladores e os módulos sem fios e de radiofrequência, estão em constante evolução, o que contribuirá para melhorar as aplicações e a eficiência da automatização, bem como para reduzir os custos de implementação.
Estratégias para melhorar as condições de cultivo:
Ao aplicar medidas de agricultura regenerativa, é necessário definir algumas áreas importantes. O primeiro passo é determinar os problemas específicos do solo antes de definir a sua utilização; é, se será utilizado para pastagem, cultivo ou atividades recreativas.

De seguida, é essencial definir os recursos disponíveis, tanto económicos como físicos, para a viabilidade da transformação planeada. Os esforços para regenerar o solo e as estratégias de renaturalização tiveram um efeito considerável, mas ainda existem limitações que devemos ter em conta.

Otimização do Fluxo de Água no Solo:
As imagens de satélite são essenciais para a regeneração do solo e podem ser utilizadas tanto para monitorizar o progresso como para planear o fluxo de água na terra. As plantações e florestas mal otimizadas para a topografia do solo podem sofrer erosão e escoamento superficial com facilidade, provocando a perda de nutrientes. As imagens de satélite permitem reorganizar o solo seguindo o princípio de design Keyline [footnoteRef:4], que oferece muitas vantagens, especialmente em pastagens secas e montanhosas. Este princípio identifica o fluxo natural da água e otimiza o fornecimento de água e fertilizantes de acordo com este movimento natural através de um projeto em socalcos, ajudando a prevenir o escoamento superficial e a reduzir a utilização de recursos.

O relatório "Estudos de Caso: Agricultura Regenerativa em Ação", do Instituto Europeu de Inovação e Tecnologia, estudou o caso de uma exploração agrícola em Itália onde existia uma diferença considerável de altura entre diferentes áreas da pastagem: a área mais baixa atingia uma altura de 1,8 m, enquanto nas colinas atingia apenas 70 cm. No entanto, após a aplicação do sistema Keyline, não foi observada qualquer diferença percetível

Pastoreio de precisão:
As imagens de satélite também ajudam a avaliar o impacto do gado no solo, facilitando a implementação de procedimentos de pastoreio mais precisos que minimizam o impacto ambiental e melhoram o bem-estar animal. Isto pode ser integrado em soluções de pastoreio inteligente que incluem módulos de posicionamento de precisão e comunicação IoT. Como resultado, os agricultores podem monitorizar o gado de forma mais eficaz e aumentar o seu acesso a áreas de pastagem maiores.

O módulo de posicionamento u-blox MAX-M10 tem uma elevada taxa de deteção e consome apenas 25 mW, garantindo uma longa duração da bateria. Este dispositivo pode ser combinado com um módulo Bluetooth®, como o módulo Bluetooth 5.2 u-blox NORA-B1, para comunicação local IoT. Em alternativa, o módulo de radiofrequência da série u-blox SARA-R4 (ilustrado) oferece posicionamento móvel LTE e posicionamento por Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) num único módulo.

O u-blox SARA-R4 está disponível num formato miniatura SARA LGA (26×16 mm e 96 pinos) (fonte: Mouser Electronics)

Implementação de inteligência distribuída:
Ao contrário dos sistemas com limiares fixos ou regressões lineares múltiplas, um sistema de IA oferece maior adaptabilidade e pode continuar a melhorar e a auto-ajustar-se à medida que adquire mais dados. Um exemplo deste sistema é o Edge Impulse: uma solução independente de hardware que permite a implementação de inteligência descentralizada na extremidade da rede, em vez de na cloud. Isto elimina a necessidade de ligação à internet e reduz o número de componentes que consomem muita energia.

A tecnologia Edge Impulse foi implementada em diversos hardwares, como a placa Arduino Edge Control, para projetar sistemas de rega inteligentes utilizando a tecnologia AA. O controlador Arduino foi concebido especificamente para aplicações no exterior, como irrigação inteligente ou hidroponia, e possui dezasseis entradas para sensores hidrostáticos de nível de água, bem como uma bateria de 12V, 5Ah com uma duração até 34 meses. Inclui conectividade Bluetooth para comunicação local e pode ser expandido com modems 2G/3G/CatM1/NB-IdC, LoRa®, Sigfox e Wi-Fi® através da adição de placas Arduino MKR compatíveis. Num caso de estudo prático conduzido pela Edge Impulse, o controlador Arduino foi combinado com um conjunto de relés e sensores hidrostáticos para estabelecer um sistema de controlo e feedback para a irrigação inteligente das culturas, visando maximizar a produtividade, minimizar a degradação do solo e reduzir o desperdício de água.

Quintas Resilientes:
A regeneração inteligente do solo envolve uma combinação de ferramentas e estratégias para restaurar o solo a um estado adequado para o cultivo. Na gestão do solo, soluções como a desenvolvida no caso de estudo Edge Impulse permitem a aplicação controlada de recursos como a água e os fertilizantes, além de proporcionarem um mecanismo complexo de feedback dentro do contexto de um projeto de regeneração mais amplo.

Os sensores inteligentes são um ponto de partida eficaz para identificar problemas significativos na saúde do solo, mas fazem parte de uma estrutura mais ampla de melhoria contínua. A análise visual, seja através de observação direta ou de imagens de satélite, ajuda os agricultores a identificar áreas específicas onde a gestão melhorada do solo e a alocação de água, plantas e animais podem gerar resultados positivos. Seguindo estes processos, ao recolher dados de sensores de solo e sistemas de irrigação inteligentes nestes locais, os agricultores podem determinar os níveis adequados de variáveis, como o teor de humidade ideal ou o pH, para aquele terreno específico.

Estes dados podem ser utilizados para desenvolver modelos preditivos mais complexos, capazes de ter em conta as condições climáticas futuras, a movimentação de animais e outros fatores. Por sua vez, isto facilita a gestão meticulosa dos recursos fundiários, garantindo que são fornecidos apenas quando necessário, minimizando as perdas e melhorando a eficiência global.

Otimizar o Futuro:
Em todo o mundo, a combinação de tecnologia de ponta com a notável ética de trabalho do setor agrícola está já a ter um impacto considerável. De acordo com o Boston Consulting Group (BCG), as práticas regenerativas podem aumentar a rentabilidade de uma exploração agrícola em 70 a 120%, além de reduzirem a utilização de fertilizantes em 50% e a utilização de pesticidas até 75% — tudo isto mantendo ou aumentando a produtividade. [footnoteRef:7]

A agricultura inteligente permite-nos trabalhar mais em harmonia com a natureza para contrariar o impacto do cultivo excessivo e das condições climatéricas extremas. Tecnologias como os sensores de solo e as imagens de satélite ajudam-nos a compreender os problemas no terreno em vastas áreas, de uma forma que seria impossível com testes laboratoriais. Além disso, quando estes sistemas permanecem implementados, podem ser utilizados para gerir continuamente o fornecimento de água, pesticidas e fertilizantes, adaptando-se às mudanças nas condições do solo e do clima, ajudando-nos a satisfazer as futuras necessidades alimentares de forma mais eficaz.

Autor: Mark Patrick, Diretor de Conteúdos Técnicos para a região EMEA, Mouser Electronics