Agricultura automatizada: os robôs, os drones e a IA podem nos salvar da fome?

A agricultura percorreu um longo caminho no século passado. Produzimos mais alimentos do que nunca — mas o nosso modelo actual é insustentável e à medida que a população mundial cresce rapidamente se aproxima da marca dos 8 mil milhões, os métodos modernos de produção alimentar necessitarão de uma transformação radical se quiserem manter-se acima. Mas, felizmente, há uma série de novas tecnologias que podem tornar isso possível. Em esta série, exploraremos algumas das soluções inovadoras nas quais agricultores, cientistas e empreendedores estão trabalhando para garantir que ninguém passe fome em nosso mundo cada vez mais populoso.

Na obra seminal de Thomas Malthus - embora frequentemente criticada - de 1798, Um ensaio sobre o princípio da população, o economista teve uma visão de longo prazo da história humana, observando que as populações humanas, quando têm abundância de alimentos, crescem até esgotarem os seus recursos, altura em que a escassez se instala. “A fome parece ser o último e o mais terrível recurso da natureza”, disse ele. “O poder da população é tão superior ao poder da terra para produzir sustento para o homem, que a morte prematura deve, de uma forma ou de outra, visitar a raça humana.”

Por mais poética que fosse a previsão de Malthus, ela não se concretizou. Em vez disso, ocorreram revoluções na indústria e na agricultura e, com elas, um aumento substancial na produção e no comércio de alimentos. Os optimistas venceram, enquanto Malthus se tornou o santo padroeiro dos economistas malucos, um pregador maltrapilho nas ruas da história.

Embora os economistas modernos e os utópicos tecnológicos vejam Malthus com desprezo, os seus argumentos eram razoáveis, dadas as evidências da época. Talvez as novas tecnologias que permitiram o tremendo crescimento populacional dos últimos séculos não tenham acabado com a possibilidade de uma catástrofe malthusiana, mas apenas a atrasaram? A humanidade foi capaz de crescer muito, muito além do que Malthus poderia ter imaginado – estimativas aproximadas colocam a população mundial em 1800, entre 890 e 980 milhões de pessoas, enquanto hoje a população mundial ultrapassa os 7,4 mil milhões — mas por quanto tempo poderá esta tendência continuar?

A ONU espera a população mundial atinja 8,5 mil milhões até 2030 e 9,7 mil milhões até 2050. Grande parte da população mundial está concentrada na China e na Índia; cada um destes países tem atualmente mais de mil milhões de pessoas, prevendo-se que a população da Índia ultrapasse a da China até 2022.

As novas tecnologias e técnicas agrícolas evitaram a fome aguda que Malthus previu. Embora antigamente os humanos tivessem que plantar sementes manualmente, os semeadores permitiam aos agricultores semeá-las em linhas longas e uniformes. Com tratores movidos a vapor, os agricultores podiam arar grandes extensões de terra, sem a necessidade de bois lentos. As debulhadoras reduzem as muitas horas dedicadas à debulha manual.

Com a população mundial a atingir níveis cada vez mais impressionantes e com o crescimento económico a permitir um maior consumo, o mundo poderá necessitar de outra revolução agrícola para se sustentar.

Uma resposta para o problema pode estar na automação. Embora a agricultura tenha se tornado cada vez mais automatizada ao longo dos últimos 200 anos, o processo está apenas a acelerar. As novas tecnologias, e os rebanhos em particular, estão a permitir aos agricultores melhorar a eficiência das suas culturas e da produção pecuária, bem como neutralizar rapidamente ameaças como doenças ou secas.

Drones podem ser os trabalhadores agrícolas do futuro

“Há algum estigma nessa palavra”, diz o Dr. Lav Khot, professor da Universidade Estadual de Washington e especialista em manejo de culturas específicas do local, sobre o termo “drone”. Muitos proponentes do uso comercial de drones preferem termos como “sistemas aéreos não tripulados”, uma frase mais longa que carece da expressão verbal soco. Não é difícil perceber porquê: para muitos, a palavra “drone” evoca equipamento militar, máquinas voadoras que lançam bombas ou espiam alvos de cima.

Pesquisadores como Khot estão experimentando diferentes maneiras de usar drones na agricultura, transformando essas espadas em relhas de arado. Para os produtores, um dos usos mais interessantes dos drones é a geração de imagens de colheitas. Utilizando drones equipados com sensores multiespectrais, os agricultores monitorizam as suas terras, obtendo imagens que revelam coisas como a fertilidade de áreas específicas do solo, a quantidade de água necessária para as culturas e muito mais.

No passado, os agricultores dependiam de imagens de satélite para obter mapas tão detalhados das suas terras, o que era um processo bastante demorado. As imagens de satélite geralmente envolvem intervalos de 14 dias, disse Khot à Digital Trends, e podem surgir problemas devido à cobertura de nuvens ou outros fatores. Com os drones “você pode obtê-lo quando quiser, hipoteticamente”.

Esse retorno rápido não é apenas conveniente; nos casos em que as plantas são afectadas por doenças ou pragas, pode ser a diferença entre salvar uma colheita ou vê-la morrer. Falando ao The Guardian, Salman Siddiqui, pesquisador do International Water Management Institute, explica como as imagens de drones podem ser usadas para detectar doenças e outros fatores de estresse nas plantas. “A atividade fotossintética diminui e isso afeta a clorofila”, disse ele – e imagens multiespectrais pode detectar essas mudanças precocemente, antes que os problemas se tornem tão drásticos a ponto de produzirem sinais de que os humanos podem ver.

Isso ocorre porque a clorofila, a molécula que dá às folhas a tonalidade verde, atrai a luz visível, ao mesmo tempo que reflete uma grande quantidade de luz infravermelha. Quando uma planta não é saudável, ela refletirá mais luz visível que a atinge e refletirá menos ondas infravermelhas. Imagens infravermelhas podem mostrar aos agricultores se suas plantas estão refletindo quantidades anormais de luz, alertando-os sobre problemas.

Agricultura, conheça a automação

Um dos principais projectos de Khot neste momento centra-se na irrigação, experimentando diferentes técnicas de irrigação e quantidades de água, e usando imagens de drones para rastrear a saúde subsequente de plantas. Veja a irrigação subterrânea, por exemplo. É um processo em que tubos que gotejam água são colocados sob a superfície do solo, levando a água diretamente às raízes das plantações. Khot e sua equipe ajustam a localização dos tubos, testando-os a 15 ou 30 centímetros abaixo da superfície das videiras.

Eles ajustam a quantidade de água usada como parte de sua pesquisa e usam imagens de drones para mapear as plantações. testando “para ver se podemos chegar a 60 por cento ou 30 por cento, e ainda assim a planta pode crescer e produzir um rendimento tão bom colheita."

Khot também trabalha com irrigação acima da superfície, testando aspersores baseados em altitudes baixas (não mais que 30 centímetros acima da superfície). superfície) e aproximando os sprinklers da copa, o que deve reduzir a evaporação que ocorre à medida que a água passa o ar.

A investigação de Khot poderá assumir uma nova importância à medida que as alterações climáticas se desenvolverem. “Em Washington, em 2015, registámos a temperatura mais elevada dos últimos anos”, disse Khot, um desenvolvimento que pode ser resultado das alterações climáticas. Para se preparar para anos mais quentes, Khot e seus colegas pesquisadores estão testando diferentes variedades de feijão para ver como reagem a diferentes quantidades de água. Isto deverá ajudá-los a descobrir quais os feijões que serão um melhor investimento para os agricultores se as temperaturas subirem no futuro.

Nem todos os usos dos drones envolvem imagens. Um projeto que Khot descreve é ​​deliciosamente simples. Querendo experimentar um modelo maior de UAS, um Yamaha RMAX – um helicóptero não tripulado que se tornou popular em Japão pela pulverização – Khot e sua equipe encontraram uma solução inteligente para um problema que assola Washington agricultores.

As cerejas são uma das principais culturas de Washington e enfrentam uma praga perturbadoramente comum: a chuva. “Quando a cereja está madura, ela tem alto teor de açúcar e a casca fica muito fina”, explica Khot. Quando a água da chuva cai nos pomares de cerejas, ela pode acumular-se na copa e as cerejas de casca fina irão absorvê-la. À medida que as cerejas absorvem a umidade, elas começam a inchar e a rachar.

Os produtores de cerejas podem tentar minimizar os danos causados ​​pelas chuvas colhendo as cerejas rapidamente ou sacudindo os galhos para eliminar um pouco da água. Khot voou um RMAX em baixas altitudes – de 35 a 50 pés – sobre pomares para dispersar a água das copas. É um método mais eficiente do que sacudir manualmente as cerejeiras com a mão ou com um leque – e muito mais barato do que contratar um piloto de helicóptero para fazer isso – mas não é um método infalível. “Os pomares aqui no estado de Washington nem todos são planos; temos declives e todos os anos ocorrem alguns acidentes com isso”, disse Khot.

Mais do que apenas robôs voadores

Os drones parecem ser uma ferramenta promissora para os agricultores no futuro, mas não são os únicos exemplos de automação que estão a varrer o mundo agrário. Gavinhas robóticas estão se espalhando por todos os aspectos da agricultura, trazendo um toque frio até mesmo à parte mais íntima do dia do agricultor: a ordenha das vacas.

As máquinas que controlam o processo de ordenha parecem uma vitória para os agricultores. A ordenha manual é rara hoje em dia – afinal, quem quer passar horas por dia apertando as tetas das vacas e sofrendo os olhares ciumentos dos bezerros? — já que os agricultores utilizam máquinas para bombear leite há anos. Essas máquinas, entretanto, exigiam intervenção humana; os agricultores ainda tinham de fixar as chávenas às tetas das vacas e aguardar enquanto as máquinas bombeavam o leite.

Com tecnologia mais moderna, o processo de ordenha pode ser feito mesmo sem a mínima intervenção humana. Sistemas avançados de ordenha permitem que as vacas se aproximem de um robô de ordenha quando desejarem. A vaca, treinada por seu dono, sobe em um prato, que inicia o processo de ordenha. A máquina pode reconhecer as vacas pelas suas etiquetas e, se uma vaca específica não tiver sido ordenhada dentro de um determinado período de tempo, a máquina começará a trabalhar, desinfetando o úbere e fixando ventosas nas tetas.

Todo o processo é conveniente para os agricultores e supostamente confortável para as vacas. Falando à BBC, o agricultor Robert Veich afirma que o processo torna os animais mais felizes e produtivos, dizendo “As vacas respondem ao conforto. Passou de 28 litros para 36 litros em média por dia, sem aumento significativo no custo da alimentação.”

As fazendas leiteiras também não são o único lugar onde a automação se consolidou. Ultimamente, começou até a atingir pomares de frutas – que têm sido notavelmente resistentes à mecanização ao longo dos anos. Até recentemente, a colheita de frutas conseguiu resistir à marcha da automação, em grande parte porque as frutas são delicadas e as máquinas podem danificar as colheitas ou as árvores que as produzem. Uma edição de 2011 da Migration News afirma que a maior parte da colheita de maçãs ainda é feita manualmente e que a maior parte do tempo do trabalhador é gasto não colher as maçãs, mas sim mover as escadas usadas para alcançá-las e transportar sacos de produtos de volta e adiante. Como Dan Steere, CEO da Abundant Robotics explicado ao Tendências Digitais, “os principais problemas são que as frutas são difíceis de serem vistas pelos computadores e são delicadas. Até agora não foi possível identificar de forma confiável os produtos ou automatizar a colheita sem danificar os produtos.”

Apesar das dificuldades, os engenheiros procuram formas de tornar o picking mais eficiente através da automação. A empresa de Steere está trabalhando em uma máquina para colher maçãs; outra empresa, a Energid, construiu uma máquina para colher laranjas. O colhedor de maçãs da Abundant Robotics usa um tubo de vácuo para sugar as maçãs das árvores, enquanto o robô de colheita de laranja da Energid sacode as frutas das árvores e as pega.

Talvez o veículo agrícola mais icônico, o trator, esteja passando por uma transformação própria. Tratores autônomos, como Veículo-conceito autônomo da Case IH, poderia substituir tratores operados por humanos em muitas fazendas. A máquina elegante nem tem assento para motorista. Ele pode percorrer rotas pré-determinadas e programadas por seu operador, que pode acompanhar os movimentos do trator e redirecioná-lo, se necessário, por meio de um aplicativo para tablet. O trator pode até sentir obstáculos em seu caminho, parando para evitar colisões. Fabricantes autônomos de tratores, como Nova Holanda até afirmam que os veículos eventualmente serão capazes de reagir às mudanças climáticas.

Os equipamentos agrícolas autônomos não são simplesmente uma conveniência, permitindo que os agricultores relaxem e tomem café enquanto os robôs fazem seu trabalho. Nem é apenas uma ferramenta para reduzir os custos do trabalho. Esses veículos poderiam eliminar as limitações do corpo humano em uma indústria tradicionalmente cansativa. As máquinas não correm risco de ferimentos ou mutilação, apenas danos que podem ser reparados. Ainda mais intrigante é que a agricultura pode tornar-se um processo de 24 horas por dia, ininterrupto pela escuridão ou pela necessidade de dormir.

A imagem tradicional de um agricultor como um homem grisalho com um casaco Carhartt, segurando o volante do seu John Deere com mãos calejadas, poderá em breve desaparecer na história. Em seu lugar, um homem discreto gerencia uma frota de máquinas com seu iPad no conforto de um escritório.

Será suficiente?

Todas estas novas tecnologias são deslumbrantes, mas a questão permanece: serão suficientes para sustentar o crescente consumo? A Organização para a Alimentação e Agricultura da ONU estima que, para alimentar uma população mundial crescente e cada vez mais urbana, a produção anual de cereais terá de aumentar para 3 mil milhões de toneladas métricas; a produção de carne terá de aumentar para 470 milhões de toneladas métricas. Isso é muita comida.

Para complicar a situação, está o facto de a tecnologia por si só não decidir a quantidade de alimentos que o mundo come. Na esteira da globalização, o comércio transporta alimentos através das fronteiras e dos oceanos. O trigo do Oregon acaba em fábricas na Ásia, a carne bovina do Japão pode acabar em um prato em Nova York. Mesmo que os países individuais possam aumentar a produção alimentar através da utilização da automatização, o estado dos acordos comerciais internacionais determinará para onde isso irá. Num mundo em que a concorrência nacionalista parece ascendente e os acordos comerciais se encontram num terreno mais instável, a rede global de comércio alimentar pode mudar dramaticamente.

Por estas razões, seria ingénuo concluir que a automatização agrícola por si só será suficiente para nos salvar. O problema que enfrentamos é complexo e multifacetado, e nenhuma inovação tecnológica individual é susceptível de mudar o nosso destino por si só. Mas apesar do facto de não haver soluções mágicas nesta luta, devemos consolar-nos com o facto de que a automação é apenas uma flecha na nossa aljava tecnológica. Uma ideia inovadora ou uma solução criativa não será suficiente, mas uma centena delas poderá resolver o problema – e se há algo que temos em abundância como espécie, são ideias criativas.

Em última análise, o passado pode ser a maior fonte de alívio. A história mostra que a tecnologia pode ajudar a alimentar o mundo, por isso temos todos os motivos para acreditar que poderá continuar a fazê-lo no futuro.

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