Como você supera os desafios ambientais da agricultura indoor?

May 11, 2024

A alface cultivada como folhas verdes na Universidade de Purdue é colhida 15 dias após o plantio das sementes. As sementes são semeadas juntas para minimizar a perda de fótons entre as plantas.Foto cortesia de Cary Mitchell, Purdue Univ.

Embora alguns possam pensar que os desafios ambientais enfrentados pelos produtores agrícolas de interior deveriam ser relativamente pequenos e fáceis de superar num ambiente fechado, eles estão errados.

“Alguns dos desafios e gargalos enfrentados pelas fazendas internas incluem fluxo de ar insuficiente, levando a um ambiente não uniforme, iluminação que é um desperdício e como a luz é fornecida à copa”, disse Murat Kacira, diretor do Centro de Agricultura Ambiental Controlada (CEAC) em da Universidade do Arizona e membro da equipe de pesquisa do projeto OptimIA. “Além desses desafios, há aqueles relacionados com a gestão da umidade e da água no ambiente aéreo, bem como com a identificação da melhor qualidade de luz, intensidade de luz e receitas de luz para culturas agrícolas de interior.”

Antes do início do projeto OptimIA em 2019, foram realizados inquéritos às partes interessadas da indústria agrícola interior, incluindo produtores, para determinar quais são as áreas de maior necessidade de investigação.

“Uma fazenda interna é uma caixa fechada”, disse Kacira. “Você sabe o que entra e o que sai, mas isso exige recursos para controlar esse ambiente, o que inclui o controle da luz, temperatura, umidade, dióxido de carbono e todos os outros processos para fazer a cultura crescer para atender às expectativas de produção.

“Uma fazenda interna oferece um controle mais rígido do que em um ambiente de estufa. Não há o mesmo efeito da dinâmica exterior, por exemplo a intensidade da luz, a temperatura e a recirculação da água do ar. Ser capaz de colher a água do ar é mais fácil num sistema de exploração agrícola interior em comparação com um sistema de estufa. Há mais controlabilidade quando se trata de uma fazenda interna em comparação com uma estufa, é claro, com uma despesa adicional no uso de recursos para alcançar tal controle.”

Kacira e sua equipe de estudantes de pós-graduação KC Shasteen e Christopher Kaufmann, da Universidade do Arizona, contribuem significativamente nos aspectos de controle ambiental do projeto OptimIA.

“Também estamos considerando a luz porque a luz traz energia para as plantas e então a energia tem que ser liberada para resfriamento e para transpiração adequada e distribuição de nutrientes das raízes”, disse Kacira.

A equipe de Kacira conduziu simulações computacionais para ajudar a melhorar o fluxo de ar e identificar a co-otimização de variáveis ​​ambientais para economia de energia. Com base nos resultados da pesquisa de simulação computacional, Kaufmann está conduzindo experimentos nas instalações agrícolas verticais do CEAC para avaliar projetos de sistemas de fluxo de ar vertical e horizontal para mitigar queimaduras nas culturas de alface. Shasteen e Kacira trabalharam na modelagem com co-otimização de variáveis, incluindo luz, temperatura, umidade relativa e nível de dióxido de carbono.

“Conseguimos quantificar os resultados de rendimento e determinar qual seria o uso de energia para qualquer uma dessas estratégias de controle ambiental”, disse Kacira. “Esses modelos e os resultados e informações que geramos a partir desta pesquisa são usados ​​por nossos colegas do OptimIA na equipe de economia. Eles estão desenvolvendo modelos econômicos para uma variedade de cenários de lucratividade e economia para aplicações agrícolas internas e sistemas agrícolas internos.

“Estamos focados principalmente no projeto e otimização de sistemas de fluxo de ar, gerenciamento de umidade e co-otimização de variáveis ​​ambientais, principalmente para economia de energia. Nossas colaborações também incluíram Nadia Sabeh, da Dr. Greenhouse, no lado do gerenciamento de umidade no aspecto de controle ambiental.”

Alguns dos resultados da pesquisa da equipe da Universidade do Arizona relacionados a projetos, conceitos e recomendações de sistemas de fluxo de ar foram incorporados em ambientes reais de crescimento em operações comerciais.

“Conseguimos incorporar alguns dos resultados de nossas pesquisas em testes em locais comerciais por meio de nossas colaborações”, disse Kacira. “Temos mais de 20 colaboradores da indústria como parte do projeto OptimIA. Alguns dos colaboradores demonstraram interesse em implementar alguns dos projetos de sistemas de fluxo de ar, controle ambiental e co-otimização dessas variáveis ​​em suas operações. Teremos também a oportunidade, antes do final do projeto OptimIA, de implementá-los diretamente e avaliar alguns dos resultados da investigação em ambientes comerciais.”