Irrigação inteligente e sustentável
Automação da irrigação, adubação inteligente e uso de fontes alternativas de água são os desafios da gestão da água em prol da sustentabilidade
Irrigação inteligente e sustentável – A população pede comida, as plantações pedem água e a terra seca. O cenário aponta para a necessidade predominante de otimizar o uso dos recursos hídricos e, sim, existem opções. Sistemas de supervisão e automação da irrigação, adubação inteligente, sensoriamento remoto do estado da água e uso de fontes alternativas de água são algumas das técnicas e avanços para enfrentar os desafios da gestão da água na agricultura em prol da sustentabilidade.
A água é essencial para a existência dos organismos vivos. Por isso, na exploração espacial é uma das principais descobertas que os cientistas lutam para encontrar: as pegadas hídricas, que por sua vez podem ser a confirmação de que existe ou existiu vida. Acontece com o planeta vermelho, onde as descobertas dos últimos anos confirmam a existência passada do valioso líquido.
Junto com a água vem a possibilidade de cultivar. No filme Marte (2015), Matt Damon consegue – com duvidosa confiabilidade científica – em uma estufa em terra marciana, mas se houvesse água as possibilidades teriam sido muito mais realistas graças ao método hidropônico.
O cultivo hidropônico é realizado diretamente em solução mineral e não em solo agrícola. Nele, a eficiência de água e nutrientes é maior. A próxima revolução em estudo é a aeroponia, na qual as plantas são cultivadas diretamente em um ambiente aéreo.
Tudo o que é pesquisado para exploração espacial pode ter sua aplicação na Terra, mas se voltarmos a colocar os pés no chão, o maior desafio que enfrentamos no planeta azul tem a ver justamente com a escassez do que se pesquisa no espaço.
70% da água doce extraída no mundo é utilizada para a agricultura – é o setor que mais consome -. Se olharmos para o crescimento populacional e o consequente aumento da demanda por alimentos (os especialistas apontam para cerca de 60% a mais até 2050), o uso de água para o cultivo vai disparar.
Enquanto isso, quase um quarto da população mundial vive atualmente em áreas com estresse hídrico extremo, de acordo com o World Resources Institute (WRI). A Espanha está na categoria de alto estresse hídrico , mas a visão de futuro, com os efeitos das mudanças climáticas aumentando, não prevê um cenário promissor a menos que medidas sejam tomadas.
A parte positiva é que existem ferramentas. Tecnologia, inovação e ciência podem ajudar a evitar que a palavra seca fique nas torneiras dos agricultores. Antes de olhar para o espaço, vamos ver soluções na Terra.
Visão Construtiva: Sim, se pode
Hoje é possível fazer um uso 100% eficiente da água na agricultura?
“Quando se trata de lavouras, podemos dizer que sim. Já existem ferramentas robustas o suficiente para determinar as necessidades hídricas das lavouras e adotar irrigação de precisão. Isso ajuda a fornecer a quantidade certa de água na hora e nos locais adequados”, diz Joaquim Bellvert , pesquisador do Programa de Uso Eficiente da Água na Agricultura do Instituto de Pesquisa e Tecnologia Agroalimentar (IRTA) .
Com esta otimização, é possível não só “maximizar a eficiência do uso da água”, mas também “sua produtividade, ou seja, produzir mais com a menor quantidade de água possível”, acrescenta Bellvert.
Produtividade é um termo que aparece repetidamente em conversas sobre esse tema.
“Um dos desafios, além de lidar com a escassez de água decorrente das mudanças climáticas, é a necessidade cada vez maior de alimentos diante de uma população que cresce demograficamente ”, diz Elena Campos , chefe de Purificação do Centro Técnico Área da Água Sacyr.
Até onde podemos produzir?
“Com sistemas agrícolas avançados, podem ser alcançadas produtividades muito maiores do que aquelas alcançadas com sistemas convencionais. Por exemplo, se 50.000 quilos por hectare são obtidos em uma estufa de tomate tradicional, com um sistema avançado de água de excelente qualidade, essa produção pode ser multiplicada por 4 e 5”, explica o especialista.
“O estresse hídrico afeta a disponibilidade de água tanto em quantidade quanto em qualidade. Precisamos de soluções inteligentes para produzir mais com menos”, destaca Manuel Martín, Diretor de Projetos e Marketing da Agbar Agricultura.
Tanto para fazer uso eficiente do precioso líquido quanto para aumentar a produtividade, a solução é obter água para cada safra a todo momento.
Novas fontes de água
A primeira opção deve ser buscar a possibilidade de utilizar recursos hídricos alternativos à água doce convencional .
“O ideal é fazer uma mistura com todas as opções possíveis, especialmente em áreas onde as fontes de água tradicionais são muito escassas”, diz Elena Campos, responsável pela Purificação na Área Técnica da Sacyr Agua.
A reutilização é uma peça fundamental.
“Em Múrcia, mais de 95% da água é reutilizada diretamente, praticamente toda a água tratada”, diz Campos.
Mas onde mais esforços estão concentrados é na dessalinização; A Espanha é o país com maior uso de água dessalinizada para a agricultura.
“Há trinta anos outros recursos começaram a ser utilizados, principalmente água salobra, e no início dos anos 2000 começou a construção de usinas de dessalinização, muitas para agricultura”, diz o especialista.
Por exemplo, em Águilas (Múrcia) existe uma das maiores usinas de dessalinização da Europa, que produz água dessalinizada (210.000 m3 de água por dia) por osmose reversa para agricultura de alto rendimento em Múrcia e Almería.
As membranas são usadas para processos de osmose; no caso da empresa química LG Chem, eles defendem as membranas nanocompostas de película fina (TFN) para dessalinização para uso agrícola.
“Temos membranas em muitas usinas de dessalinização de água do mar que dedicam 100% da água para fins agrícolas. Aqui, o principal problema a resolver é o boro, uma dor de cabeça para a agricultura”, explica Álvaro Lagartos , engenheiro de aplicações sênior da LG CHEM.
“Existem culturas muito exigentes que precisam de níveis muito baixos desse elemento químico. Com as membranas de TFN você consegue uma rejeição muito alta de boro”, diz ele.
Nesta busca pelos efeitos do boro, a Sacyr Agua está trabalhando no projeto SOS-AGUA-XXI junto com a Universidade Politécnica de Cartagena para ver qual é o efeito do elemento na água dessalinizada para irrigação.
“Por exemplo, as frutas cítricas são culturas muito sensíveis que acumulam. Nas hortaliças geralmente não há problemas”, exemplifica Campos.
Ainda nesta linha de qualidade da água dessalinizada e seus efeitos nas culturas, a Sacyr Agua trabalhou no projeto LIFE Deseacrop , onde comparou os efeitos nas culturas de tomate de acordo com o tipo de água de irrigação: água dessalinizada, água de poço e a mistura das duas águas.
“Os resultados foram muito satisfatórios. Não obtivemos nenhum efeito negativo, muito pelo contrário: com a água dessalinizada a produtividade das lavouras aumentou”, diz Patricia Terrero , chefe de P&D&i da Sacyr Agua.
Não se trata apenas de remover o boro: a água dessalinizada geralmente tem menos cálcio, magnésio, sais e outros nutrientes necessários à cultura . “Às vezes, o custo da fertilização pode aumentar um pouco, mas o déficit pode ser compensado com uma fertilização à la carte”, diz Terrero.
Por outro lado, as membranas de osmose têm uma vida útil finita (cerca de 5 ou 8 anos), pelo que na Sacyr Agua procuram completar o caminho da economia circular e não descartá-las.
“Com o projeto Life Transformation, estamos desenvolvendo um processo para transformar membranas de osmose reversa que não são mais úteis e reutilizá-las em outros processos de tratamento de água, tratamento de água salobra, águas residuais ou pré-tratamento de água do mar”, explica Terrero.
De qualquer forma, à medida que a qualidade da água dessalinizada melhora, aumenta a flexibilidade para obter várias qualidades.
“Devemos insistir na dessalinização e na reutilização da água: precisamos de fontes alternativas porque a situação das mudanças climáticas está afetando”, destaca Álvaro Lagartos, da LG CHEM.
Arsenal de possibilidades tecnológicas
Uma vez escolhida a água para irrigação, o ideal e cada vez mais prevalecente é otimizar seu uso e tornar os processos agrícolas mais eficientes. A lista de opções tecnológicas é vasta e crescente.
A diretora consultora da INCATEMA Consulting & Engineering, Ana Romero , destaca as ferramentas de coleta e análise de dados para uma agricultura resiliente:
- As tecnologias de big data permitem o desenvolvimento de modelos preditivos. À medida que as informações sobre os processos agrícolas são fornecidas, os modelos preditivos poderão antecipar a evolução dos sistemas agrícolas e permitirão mitigar os possíveis efeitos negativos das mudanças climáticas.
- As novas tecnologias de gestão da informação e robotização desencadearam a capacidade de aquisição de dados. O desafio atual é gerar conhecimento útil para os produtores, principalmente nas áreas mais sensíveis às mudanças climáticas.
- Na gestão da água agrícola, destaca-se a aplicação do 4G na automação da irrigação , que não necessita mais de sistemas de controle de pressão da água. Esses sistemas permitem que a irrigação seja programada com base nas necessidades hídricas de cada setor da parcela, melhorando a eficiência no uso da água de irrigação e minimizando as perdas por infiltração.
O pesquisador do Programa IRTA de Uso Eficiente da Água na Agricultura, Joaquim Bellvert, destaca os avanços que possibilitam a irrigação de precisão.
- As tecnologias disponíveis até o momento para tomar decisões de irrigação são baseadas no uso de sensores de solo e plantas, sensoriamento remoto, estações meteorológicas, etc. O verdadeiro potencial está na integração de todas essas tecnologias: a conectividade com a internet dos dispositivos em campo facilita isso.
- A internet das coisas (IoT, na sigla em inglês), possibilita que os dispositivos incluídos nos sistemas de monitoramento de solo e cultivo interajam entre si e com outros dispositivos externos, como programas de irrigação. Tudo de forma automatizada.
- A assimilação dos dados adquiridos em campo por meio de sensores ou imagens de satélite em modelos de balanço hídrico não só permitem determinar a quantidade adequada de água para cada cultura em um determinado momento, como também possibilitam a adubação inteligente.
A tecnologia está sendo adotada cada vez mais extensivamente, “mas é preciso lembrar que uma ferramenta digital de irrigação não substitui o assessoramento agronômico de um especialista, mas seria um instrumento complementar”, conclui Bellvert.
Unindo a eficiência hídrica e energética – irrigação inteligente e sustentável
E se a energia com que os sistemas de irrigação são alimentados fossem renováveis? Na Agbar Agriculture eles estudam, projetam e executam soluções abrangentes em agricultura. Um de seus projetos são as instalações de energia solar fotovoltaica para o fornecimento de energia das bombas e elementos elétricos da produção agrícola.
“Graças aos novos métodos de irrigação, como gotejamento ou aspersão, economiza-se água, mas exigem equipamentos de bombeamento e energia. A solução é a incorporação de energias renováveis como fonte de energia, em particular a solar fotovoltaica ”, explica Manuel Martin da Agbar Agricultura.
“Como só podíamos irrigar durante o dia, podemos buscar uma fonte alternativa, como grupos geradores”, acrescenta.
Com esses tipos de ideias, tanto a pegada hídrica quanto a pegada de carbono podem ser reduzidas. Isso resulta em um tipo de cultura de menor impacto que é cada vez mais demandada pelos consumidores.
“Tendências com energia e tecnologia renováveis estão se estabelecendo mais rapidamente em culturas de alto valor, como amêndoa, azeitona, pistache, noz, cítricos e abacate”, diz Martín.
A Danfoss Espanha, também buscam reduzir o consumo de energia e água no setor agrícola.
“Existe um grande potencial para unir fontes renováveis e gestão da água. Na Espanha, muitas de nossas lavouras precisam de água no verão, quando há mais sol disponível”, destaca Rafael Ramos, da Danfoss.
Diante da intermitência das energias renováveis, o especialista aponta que várias opções energéticas podem ser utilizadas em uma usina hidrelétrica industrial para encontrar a melhor solução em cada momento:
“O ideal é ter um parque eólico próximo, uma rede elétrica, hidrogênio ou qualquer fonte de energia para, dependendo de nossos critérios, nosso cultivo e nosso dia a dia, escolher uma fonte ou outra”.
Ele sugere ainda selecionar as soluções que exigem menos energia:
“A irrigação por nebulização precisa de um quinto da água do que a irrigação por aspersão. No nível energético, também melhora: não é o mesmo que bombear 10 litros e 2 litros”, Ramos exemplifica.
Da mesma forma, a economia de energia deve ser buscada na dessalinização e purificação .
“Bombas de pressão e variadores de velocidade são frequentemente instalados, e sistemas de energia híbrida são usados para abastecer a planta”, diz o gerente da Danfoss.
A Sacyr Agua está desenvolvendo um projeto Life HyReward , financiado pela Comissão Europeia, no qual está aplicando um novo processo de dessalinização que combina osmose inversa e eletrodiálise reversa, com um objetivo energético em mente.
“A partir do gradiente salino da salmoura que geramos no processo de osmose, podemos obter energia elétrica totalmente renovável e sustentável”, diz Patricia Terrero da Sacyr Agua.
Uma ideia que ajuda a reduzir o consumo geral de energia de todo o processo e torna o uso da água dessalinizada na agricultura uma opção ainda mais viável.
A voz do campo – irrigação inteligente e sustentável
Soluções tecnológicas e projetos inovadores não podem ser separados dos protagonistas que, diariamente, enfrentam o desafio de irrigar um campo do qual depende a alimentação da população.
“As comunidades de irrigação desempenham um papel muito importante na gestão da água porque têm de corresponder à procura de água das culturas com os abastecimentos”, diz Joaquim Bellvert da IRTA.
A Fenacore – Federação Nacional das Comunidades de Irrigação da Espanha, transmitem suas necessidades e preocupações:
“A irrigação é a jóia da coroa, o que produz mais valor agregado e o que está mais na vanguarda. Por isso, exigimos a modernização na irrigação do lado da demanda, oferta e gestão ”, indicam.
Eles também estão cientes dos desafios que isso implica:
“O setor agrícola não é o setor industrial, nunca esteve na vanguarda da aquisição de tecnologia e é composto principalmente por pessoas mais velhas, que têm mais relutância em inovar”. Precisamente, a modernização pode ser uma ferramenta para atrair os jovens.
Nessa modernização, a Fenacore aponta uma infinidade de ferramentas: irrigação inteligente, otimização das doses de adubação, controle do uso da água por meio de sondas e tensiômetros, aplicação de drones e sensoriamento remoto para medir os índices climáticos das lavouras e gerenciamento remoto da irrigação pelo celular para que o agricultor não tenha que ir em uma tarde de domingo para regar.
Com eles, o agricultor seria incentivado e apoiado, também para poder decidir de forma mais objetiva e técnica.
“O que temos que fazer é ajudar tanto os irrigantes quanto as comunidades de irrigação a implementar as novas ferramentas que existem atualmente em seus sistemas de tomada de decisão”, diz Bellvert.
Por exemplo, ilustra, em um caso hipotético em que as restrições hídricas devem ser tomadas em algumas áreas da Espanha devido à seca extrema, é necessário conhecer muito bem o potencial de água que as culturas de uma determinada comunidade de irrigantes precisam e ajustar as alocações para essa demanda.
“Para isso, tecnologias citadas como o uso conjunto de modelos de sensoriamento remoto e previsão meteorológica são ideais para estimar o consumo de água ao longo de uma campanha de irrigação”, acrescenta.
Quanto à origem da água, a Fenacore explica as limitações que existem com base nas circunstâncias econômicas:
“Geralmente se segue um formato de misturas de água convencional com dessalinizada e reutilizada, mas nem todos os agricultores podem pagar pela água dessalinizada; há culturas cujos preços não a suportam. O agricultor se adapta à demanda até não aguentar mais.”
Tanto para poder decidir qual água usar quanto para aproveitá-la melhor, os especialistas concordam que a modernização e implementação de novas tecnologias nas comunidades de irrigação ajudará a melhorar a eficiência da água agrícola.
Fonte: retema
Tradução e adaptação por: Flávio H. Zavarise Lemos
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