Tecnologias e conhecimentos para aperfeiçoar a produção
A agricultura brasileira apresentou, nas últimas décadas, ganhos de produtividade que impressionam ao mundo. Ao mesmo tempo em que o potencial posiciona o País com destaque no cenário internacional, aumentam-se as responsabilidades econômicas, ambientais e sociais.
Para avançar e acompanhar a demanda atual é necessário que o País aumente significativamente a produção sobrepujando as tendências de:
- Aparente paradoxo do aumento da produção com a redução da massa trabalhadora e restrição no aumento de área cultivada;
- Aumento na carga de trabalho para controle e monitoramento do processo produtivo e exigências de disponibilização de dados para rastreamento do produto final.
Nesse sentido não há como prescindir de tecnologias e conhecimentos da automação e agricultura de precisão que aperfeiçoem e tornem o processo de produção no campo mais eficiente para aumentar o desempenho tanto qualitativo como quantitativo de forma expressiva.
Portanto, é também uma estratégia de construção de conhecimentos e formação de competências que promovam a mudança de patamar tecnológico da produção agrícola, pecuária e florestal.
Conceito de automação
A automação agropecuária pode ser entendida como um sistema no qual os processos operacionais de produção agrícola, pecuária e/ou florestal são monitorados, controlados e executados por meio de máquinas e ou dispositivos mecânicos, eletrônicos ou computacionais, para ampliar a capacidade de trabalho humano.
Desse modo, a automação exerce a sua função sobre processos agrícolas, pecuários e florestais para aumentar a produtividade do sistema e do trabalho; otimizar o uso de tempo, insumos e capital; reduzir perdas na produção; aumentar a qualidade dos produtos e melhorar a qualidade de vida dos trabalhadores da lavoura e das cadeias. Ela empresta o termo tanto do ramo da automação industrial como comercial, devido ao agronegócio estar integrado a uma gestão ampla, em elos paralelos e encadeados.
Segmentos
Além dessas indústrias, há dois segmentos que atendem a agricultura. O segmento de peças e o de fabricante de implementos agrícolas. O segmento de peças atua nos mais diversos mercados, traz e testa novas tecnologias, mas atende também em outros setores industriais e poucos são especializados em setores agropecuários. É fortemente dependente da demanda do mercado.
O segmento de implementos é formado por cerca de 600 fabricantes. A grande maioria se desenvolveu atendendo agricultores que tinham à disposição um número elevado de mão de obra com baixa qualificação técnica.
São estes que atuam junto aos pequenos e médios produtores agrícolas. Poucos (menos de um por cento) têm à sua disposição equipes com capacidade para desenvolver uma eletrônica embarcada de nível tecnológico compatível com as que as indústrias de tratores possuem. Esses estão vinculados à Associação Brasileira de Máquinas e Equipamentos (Abimaq).
É um setor que gera cerca de 10 bilhões de reais ao ano, com perspectivas desse número acompanhar o aumento do desempenho da agricultura. Porém, carece de suporte para agregar ou desenvolver novas tecnologias e, portanto, potencialmente vulneráveis à competitividade das transnacionais. A sua vantagem competitiva vem da proximidade com o setor produtivo e, por esse motivo, a sua base tecnológica ainda atende muito bem às necessidades do cliente.
Nesse ponto é adequado observar que o setor produtivo agrícola, tem como propriedade um forte vínculo com as características ambientais e culturais sendo esses conhecimentos de caráter empíricos e tácitos, fazendo com que o seu domínio não prescinda de imersão de equipes de desenvolvedores nesse ambiente.
Também a pecuária brasileira tem experimentado o seu crescimento posicionando-se como setor não menos importante. A automação nesse setor, em países onde há domínio da tecnologia, como EUA e União Européia, estão muito diversificados. Sistemas de ordenha robotizada, sistemas de distribuição de ração autônoma, balaço nutricional destes, identificação de sanidade entre outros já estão no mercado e disponíveis aos produtores.
No Brasil, talvez ainda não tenha o seu custo benefício percebido para que os produtores invistam nesse processo, mas, assim como ocorre na agricultura, a pecuária tropical tem suas características próprias, principalmente na extensão que a atividade ocupa. A pecuária utiliza cerca de 70% da área ocupada pelas atividades rurais com mais de 200 milhões de cabeças de gado.
Nesse processo extensivo identificar, localizar e realizar um acompanhamento do animal tem seus desafios intensificados devido às distâncias envolvidas.
Não menos importante, são setores que utilizam ambientes protegidos. Apesar de disponível, a tecnologia de automação ainda não foi absorvida pelo mercado brasileiro. Estufas e criadouros automatizados ainda não fazem parte da realidade no País.
É uma área que exige discussão, incluindo os setores de peças, de serviço e consultoria. Portanto, o desafio é, principalmente, na dimensão de mercado e provavelmente há necessidade de adequar custos e formar profissionais. Nesse ponto, a avicultura tem recebido maior apoio, com fornecedores de peças para automação no País.
O mercado de automação para irrigação, por exemplo, ainda não está suficientemente maduro. A informatização da tomada de decisão e a atuação no nível de gestão de uma irrigação de precisão é um desafio global, visto que um elevado volume de água é utilizado na irrigação.
A Embrapa já havia entendido essa necessidade e, desde o início da década de 90, tem desenvolvido soluções no tema automação agrícola.
Atualmente, implementou um Portfólio de Projetos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Automação Agrícola, Pecuária e Florestal. É um instrumento para prospectar demandas e oportunidades do mercado, necessidades de bens públicos e apresentar soluções tecnológicas para competitividade e sustentabilidade da agricultura brasileira.
História
A literatura mostra que o termo "Automação" remonta a 3500 e 3200 a.C, quando o homem começou a utilizar a roda. No entanto, o conceito só se tornou familiar a partir da Revolução Industrial no século XVIII.
Na agricultura brasileira ainda é bem mais recente. É a partir do século XX que os processos passam a ser automatizados, ocupando papel fundamental no desenvolvimento agrícola do país.
Nas últimas décadas, o desempenho da agropecuária brasileira inseriu o País em posição de liderança na agricultura tropical e evidenciou a importância do seu papel no cenário de segurança alimentar internacional.
Nesse período o mundo sofreu grandes mudanças e a automação protagonizou muitas transformações. A automação industrial e a comercial avançaram em ritmos acelerados para se manter competitivas num mundo globalizado. O desenvolvimento da agricultura brasileira ocorreu de forma paralela, mas em seus espaços rurais regidas por tecnologias distintas, criadas e adaptadas às características das necessidades locais.
Alguns setores, como o agroquímico e o de máquinas agrícolas sofreram fortes influências da automação e, por sua vez, influenciaram o setor agrícola, predominantemente o exportador.
O papel da automação na agropecuária
A agricultura com abundância de mão de obra barata, não é mais a realidade. A redução da população rural e a necessidade de contingente qualificado têm sido, cada vez mais, ressaltado pelos agricultores. Manter as próximas gerações no campo é um grande desafio. Muitos setores, principalmente a de culturas e variedades tropicas, como mamona, açaí e dendê, não têm soluções a importar. Aumentar o rendimento do trabalho no campo, reduzir a penosidade e aumentar a qualidade de vida nas atividades agropecuárias é estratégico para garantir a sustentabilidade.
A automação nesse sentido vem ocupar uma posição importante para o País não apenas para a competitividade, mas essencialmente para o futuro da segurança alimentar e da bioenergia mundial.
Agricultura de precisão: conceito e fundamentos
Um exemplo de automação bem sucedida é a agricultura de precisão - um sistema de gestão que leva em conta a variabilidade espacial da lavoura para aumentar o retorno econômico e reduzir impacto ambiental - pela aplicação de ferramentas, principalmente a eletrônica embarcada em máquinas agrícolas e sistemas de informação geográfica.
Os fundamentos modernos da Agricultura de Precisão, segundo a literatura, surgiram em 1929, nos Estados Unidos, mas o ressurgimento e disseminação da técnica, ocorreram somente na década de 80, quando microcomputadores, sensores e sistemas de rastreamento terrestres ou via satélite foram disponibilizados e possibilitaram a difusão dos conceitos, de determinação e gestão da variabilidade espaço-temporal.
A agricultura de precisão tem se destacado principalmente nos Estados Unidos, mas muitos relatos têm sido divulgados sobre o desenvolvimento da tecnologia, tanto em pesquisa como na aplicação em países como Alemanha, Argentina, Austrália, Brasil e Inglaterra.
No Brasil, as primeiras ações de pesquisa na área foram realizadas na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, da Universidade de São Paulo (ESALQ/USP) em 1997, onde um trabalho pioneiro com a cultura de milho resultou no primeiro mapa de variabilidade de colheita do Brasil, de acordo com o professor Luiz Antonio Balastreire.
Houve, também, crescimento nas iniciativas de pesquisa/extensão em agricultura, com envolvimento de instituições como ESALQ/USP, Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universidade Estadual Paulista (UNESP), Embrapa, Fundação ABC, Instituto Agronômico do Paraná (Iapar), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), além de numerosas empresas privadas do setor agrícola e tecnológico e de cooperativas de produtores, bem como de produtores de forma isolada.
Projetos de pesquisa em AP na Embrapa
Em 1998, as atividades de agricultura de precisão começaram na Embrapa, como consequência da elaboração do Programa 12 – Automação Agropecuária. Entre 1999 e 2003 foram conduzidos dois projetos de pesquisa pioneiros com recursos do Programa de Fundos Competitivos para financiamento da pesquisa agrícola do Banco Mundial (Prodetab), coordenados pela Embrapa Milho e Sorgo e pela Embrapa Solos, com foco respectivamente nas culturas do milho e da soja.
O primeiro projeto contou com a parceira da fabricante de equipamentos agrícolas AGCO e do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa, enquanto o segundo contou com o apoio da Fundação ABC (Castro, PR) e da USP/Esalq.
Ainda em 1999 o tema Agricultura de Precisão fez parte das pesquisas realizadas no Laboratório Virtual da Embrapa no exterior (Labex), tendo como parceira e contraparte americana a United States Department of Agriculture/Agricultural Research Service (USDA/ARS), em Lincoln, Nebraska (EUA).
Em 2004, a Embrapa deu início ao primeiro projeto em rede (Macroprograma 1) no tema Agricultura de Precisão como continuidade das atividades dos projetos anteriores.
Por considerar o tema estratégico para o País, a Embrapa aprovou, em 2009, o segundo projeto, envolvendo 20 Centros de Pesquisa da Empresa e mais de 50 parceiros, como empresas, instituições de pesquisa, universidades e produtores rurais.
Mais de 200 pesquisadores estiveram envolvidos em 15 unidades experimentais distribuídas nas regiões Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul do país, com pesquisas em 11 culturas perenes e anuais e cerca de 100 atividades de Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação.
Os campos experimentais envolveram as culturas anuais de milho, soja, algodão, arroz e trigo, perenes e semiperenes, como silvicultura (eucalipto), fruticultura (pessegueiro, macieira, laranja e videira), cana-de-açúcar e pastagem.
A chamada “fase 2” cumpriu importante papel para a consolidação do conceito sobre AP e de avanço do conhecimento, ao gerar metodologias e informações que servirão como elementos para o desenvolvimento, adaptação e teste de máquinas, implementos e equipamentos.
Contribuiu ainda para quebrar barreiras e ampliar o potencial de impacto da AP para além dos grãos e das grandes propriedades, bem como utilizar, de forma efetiva, os conhecimentos agronômicos e ambientais, até então mais restritos às tecnologias de máquinas e de eletrônica embarcada.
A transferência não só das tecnologias, mas, principalmente, do conhecimento gerado ocorreu de diferentes formas, com destaque para a publicação de 2 livros com trabalhos técnico-científicos que, em 2016, ultrapassaram a marca de 8 mil acessos gratuitos no Brasil e em mais de 35 países.
O treinamento de multiplicadores também foi outro aspecto relevante, por exemplo, com uma série de palestras nas diversas regiões do Brasil, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Rural (Senar), levando os principais conceitos da Agricultura de Precisão.
Nova fase da Rede de Agricultura de Precisão
Novos desafios estão à frente, especialmente, para transformar os conhecimentos gerados em tecnologias simples que possam ser apropriadas pelo sistema produtivo, de modo que técnicas de AP sejam adotadas por grandes e pequenos produtores e, dessa forma, gerem impactos importantes nos sistemas produtivos.
Soma-se a isso as novas oportunidades de pesquisa em Agricultura de Precisão que despontam fortemente com as novas tecnologias em automação com o uso de drones, sensores, robôs, redes sem fio, processamento de imagens digitais, telemetria, internet das coisas (IoT), Big Data, entre outras.
Para isso, a terceira fase da rede AP, iniciada em 2016, está estruturada em cinco projetos técnicos, três com escopo em tecnologias habilitadoras, um centrado em tecnologias com potencial disruptivo e outro nas chamadas “portadoras de futuro”, além de dois projetos de gestão.
Os projetos de tecnologias habilitadoras têm o objetivo de fornecer soluções tecnológicas que viabilizem a implementação rápida e eficaz da AP em três diferentes sistemas de produção:
- Sistemas de larga escala, que contam com intenso uso de equipamentos, como as culturas de algodão, cana-de-açúcar, milho, soja e trigo, onde a AP se difundiu;
- Sistemas demandantes de mão de obra, como a cafeicultura e a fruticultura (maçã e uva), para viabilizar a AP em busca de maior eficiência;
- Sistemas produtivos ainda pouco explorados pela AP, tais como Integração Lavoura-Pecuária-Floresta (ILPF) e pecuária de precisão, ou seja, em sistemas de grande potencial de impacto econômico e ambiental.
Os projetos que exploram temas com potencial disruptivo e portadores de futuro atuarão de forma transversal com as habilitadoras, tendo como elemento em comum as UP.
Já os projetos que organizam o funcionamento da rede estão ligados à gestão e inovação, responsáveis pela articulação em temas que envolvem a rede e realizam a gestão da sistematização dos resultados gerados.
A expectativa é que esses resultados possam ajudar na gestão das variabilidades das propriedades e, com isso, impactar na ampliação do uso da AP, levando o sistema produtivo agropecuário brasileiro a um novo patamar de sustentabilidade. Os projetos de tecnologias transversais irão explorar temas portadores de futuro e com potenciais disruptivos.
Resultados de pesquisa
Alguns resultados obtidos desde que a Rede foi criada já podem ser apontados, sob a forma de tecnologias, produtos ou serviços:
- Robô Agrícola para coleta de dados massivos de solo e plantas;
- Geofielder: software para coleta de dados e imagens para tablets e smartphones;
- Implemento para distribuição de calcário à taxa do padrão ISOBUS;
- Softwares para processamentos de imagens aéreas: mosaicamento, contagem de plantas, identificação de áreas de solo, cultura e palhada, identificação de doenças, como HLB, identificação de pragas nematoides e plantas invasoras;
- Sensor de diedro para medição de água disponível para planta;
- Sistema de medida de condutividade elétrica adaptável a diferentes implementos e para uso em culturas perenes;
- Software e rede de sensores sem fio para manejo de irrigação de precisão;
- Metodologias e equipamentos para determinação de estresses nutricionais de plantas;
- Equipamento para detecção precoce de HLB (greening) em citros;
- Bancada de testes para desenvolvimento da pulverização de precisão;
- Análise de risco de infestação de plantas invasoras em culturas de milho;
Em setembro de 2013, a Embrapa inaugurou, em São Carlos (SP), o Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão (Lanapre). O espaço, inédito no Brasil, é utilizado para pesquisar e desenvolver equipamentos, sensores, componentes mecânicos e eletrônica embarcada, em um único local.
A instalação conta com sistema computacional de geoinformática para tratar os dados massivos gerados em campo e produzir informações para a gestão em Agricultura de Precisão; desenvolvimentos de unidades de controle eletrônico (ECU) e softwares para máquinas e implementos de diferentes fabricantes, compatíveis com o padrão internacional ISOBUS também estão previstos nas instalações.
O campo experimental de cinco hectares em torno do Laboratório é dotado de pequenas áreas de plantio para apoiar desenvolvimento de metodologias de avaliação, protótipos de funções de máquinas, equipamentos, sensores, atuadores e embarcar câmeras RGB e hiperespectrais em veículo aéreo não tripulado (VANT).
O Lanapre, construído com apoio de emendas parlamentares do Congresso Nacional, também traz um modelo de parceria envolvendo dois centros de pesquisa, a Embrapa Instrumentação (que há mais de duas décadas se dedica ao tema) e a Embrapa Pecuária Sudeste (que tem importante contribuição na área de Pecuária de Precisão), que cedeu o espaço físico para a implantação do laboratório, numa área da Fazenda Canchim.
Futuro promissor
Os processos agropecuários, desde os mais tradicionais como uma colheita até os mais inovadores como a agricultura de precisão, têm suas próprias características e suas oportunidades de automação. Inúmeros aspectos devem ser considerados para obter um processo sustentável tanto econômico, como ambiental e social. Apesar de a automação parecer atuar de uma forma especializada, a automação agropecuária exige uma abordagem holística e sistêmica para alcançar o seu objetivo.
Na era da internet, onde redes sociais, computação nas nuvens, Big Data, Internet das coisas, entre outras tecnologias que têm dominado a inovação da sociedade, a produção agropecuária, como um sistema distribuído em todo o território nacional em várias cadeias, apresenta-se como um dos maiores beneficiários potenciais dessa automação.
Essa integração agropecuária tem sido desenhada pela academia sob o tema "Farm Management Information System – FMIS" ou sistema de informação para a gestão de uma produção agropecuária. A ideia da conexão das informações de mercado, do clima, das tecnologias entre outros, é um modelo conceitual, mas fornece luz às possibilidades e demandas reais pontuais das cadeias agropecuárias. Torna mais claro o papel da automação e da padronização em pontos chaves da integração, incluindo a robótica.
Ao olhar para as mudanças da sociedade e dos cenários, a Embrapa inseriu a automação em seu portfólio de prioridades. O papel dela nesse processo pode ser muito amplo e há grandes lacunas a serem preenchidas.
A agropecuária e suas cadeias são muito complexas. Atrair atores da automação industrial/comercial para atuar nas necessidades e nas oportunidades do setor é um papel que a Embrapa já vem realizando e deve ampliar as parcerias para aumentar o potencial de inovação.
Para assegurar às próximas gerações, é necessário reduzir a penosidade do trabalho em campo. A Embrapa e parceiros devem identificar e adaptar as tecnologias já disponíveis e criar novas aos pequenos, médios e grandes produtores, colaborando para que estes se apropriem delas.