Inovações em Internet das Coisas abrem caminhos para uma nova agricultura inteligente

Imagine uma plantação equipada com sensores inteligentes conectados à Internet, monitorando em tempo real as condições ideais para o crescimento das plantas. Esse cenário, que parece futurista, já começa a se concretizar com a Internet das Coisas (IoT, na sigla em inglês).

Essa tecnologia, que vai muito além de controlar eletrodomésticos pelo smartphone, tem ganhado destaque em áreas tão diversas quanto saúde e planejamento urbano - e também promete transformar radicalmente o setor agrícola, com práticas mais sustentáveis e produtivas.

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Na agricultura, a IoT está no coração do que é conhecido como "agricultura de precisão". O mercado global dessa tecnologia cresce a uma taxa anual de 14,9% desde 2020 e deve atingir cerca de 5,2 bilhões de euros em 2027. No entanto, apesar do enorme potencial, algumas limitações técnicas ainda precisam ser superadas para que possa ser amplamente adotada.

Tecnologias já em uso: sensores e conectividade

Hoje, muitas soluções baseadas em IoT já estão em uso no campo. As principais aplicações na área são os sensores eletroquímicos, que transformam informações químicas em sinais elétricos fáceis de serem medidos. Um exemplo comum na medicina é o sensor de glicose, usado por diabéticos para medir níveis de açúcar no sangue. Em plantações, dispositivos semelhantes permitem que os agricultores monitorem, em tempo real, fatores como os níveis de nutrientes do solo, a presença de metais pesados e a qualidade da irrigação. Eles eliminam a necessidade de coletas de amostras manuais e análises laboratoriais demoradas, oferecendo respostas imediatas no local.

Outro avanço significativo é a integração desses sensores com dispositivos conectados e softwares inteligentes, que permitem a coleta automatizada de dados e o monitoramento remoto de plantações. Isso se traduz em decisões mais precisas sobre o manejo da lavoura,reduzindo o desperdício de insumos e aumentando a produtividade.

Drones equipados com câmeras e sensores de imagem são outra aplicação prática da IoT no campo. Eles sobrevoam as plantações, analisam a saúde das plantas e ajudam na detecção precoce de pragas ou doenças. Eles têm sido cada vez mais usados para mapear grandes áreas agrícolas e oferecer uma visão detalhada e em tempo real do terreno.

Novidades em desenvolvimento

Entre as inovações em estágio avançado de desenvolvimento, se destacam os sensores eletroquímicos que incorporam novos materiais e técnicas de fabricação que os tornaram mais portáteis e sensíveis. Um exemplo de material que passa a integrar a formulação desses dispositivos é o grafeno. Essa forma cristalina de carbono aumenta sua capacidade de detectar até mesmo pequenas concentrações de nutrientes ou contaminantes no solo. A partir desta e outras novas formulações, os sensores ganham robustez e adaptabilidade, tornando-se capazes de serem acoplados a várias partes das plantas, incluindo folhas, raízes ou caules. Assim, conseguem monitorar localmente e em tempo real vários parâmetros fisiológicos importantes.

Outro avanço promissor está na análise de dados usando Inteligência Artificial (IA). Os modelos de aprendizado de máquina conseguem interpretar os sinais captados pelos sensores e fornecer análises detalhadas sobre o estado das plantações, com até 99% de precisão. Isso tem potencial para reduzir custos, otimizar o uso de recursos como água e fertilizantes e minimizar o impacto ambiental.

Desafios para a adoção massiva

Apesar dos avanços, há barreiras importantes que ainda limitam o uso disseminado dessas tecnologias. A começar pelo custo de implementação dessas tecnologias, que ainda proibitivo para a maioria dos pequenos agricultores. A combinação entre IoT e IA também enfrenta desafios para integração total no mercado, como a falta de sistemas de gerenciamento de dados fáceis de usar, que permitam aos agricultores interpretar grandes volumes de informações de maneira prática e acessível. Inclusive, é preciso aprimorar cada vez mais a segurança dos dados coletados, com sistemas de criptografia mais robustos.

Além disso, países como o Brasil enfrentam agravantes extras. Os materiais dos dispositivos eletroquímicos em geral - incluindo de outros tipos, como pilhas e baterias -, enfrentam dificuldades para operar em condições climáticas extremas. O território brasileiro tem uma ampla variedade climática, como alta umidade na Amazônia; temperaturas superiores a 40°C no sertão nordestino; e variações bruscas de temperatura no Sul, que podem variar de -2°C no inverno a 40°C no verão. E muitos dispositivos não foram projetados para resistir a essas condições tão diversas, especialmente aqueles feitos com materiais orgânicos, como derivados de polipirrol, pois sofrem alterações nas propriedades eletroquímicas, limitando sua eficiência e durabilidade.

Soluções em desenvolvimento

Uma solução promissora para boa parte destas questões é a ampliação de sensores descartáveis e biodegradáveis. Por serem projetados para uso único ou de curta duração, esses dispositivos não precisam suportar as adversidades de longos períodos em condições climáticas extremas, sendo menos suscetíveis a degradações estruturais ou funcionais. Sua fabricação utiliza materiais mais simples e acessíveis, reduzindo os custos de produção e aumentando a viabilidade econômica. Em termos de sustentabilidade, o descarte controlado e o uso de materiais biodegradáveis ou recicláveis minimizam o impacto ambiental, ao mesmo tempo em que garantem a eficiência no monitoramento agrícola.

Nesse sentido, as pesquisas em nanotecnologia também têm contribuído amplamente para o aprimoramento desses dispositivos. Elas consistem em revestir os sensores por uma camada ultrafina de partículas metálicas, como ouro, prata ou platina, em escala nanométrica (de 1 a 100 nanômetros). O procedimento tem baixo custo, usa menos material e confere ao sensor propriedades únicas, como maior sensibilidade e resistência a condições adversas.

Um futuro promissor

Portanto, a Internet das Coisas tem o potencial de transformar radicalmente a agricultura, tornando-a mais eficiente, sustentável e acessível. No entanto, para que isso se torne uma realidade, é crucial que a ciência siga avançado em prol de práticas mais sustentáveis - e ecologicamente apropriadas.

Com o crescimento populacional e o aumento da demanda por alimentos, a agricultura inteligente baseada em IoT é uma necessidade urgente. Se os desafios atuais forem superados, a promessa de lavouras mais produtivas e sustentáveis estará ao alcance — e todos nós colheremos os frutos dessa transformação.

Leonardo Fernandes Fraceto recebe financiamento do Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)