Produção de hortaliças 100% controlada - A Lavoura
Produção de hortaliças 100% controlada
Um sistema de produção para diferentes espécies de hortaliças cultivadas em um ambiente controlado e fechado está sendo elaborado pela Embrapa Hortaliças em parceria com a 100% Livre, empresa do ramo de comércio varejista de hortifrutigranjeiros.
"Este sistema de produção também faz o controle de diversas variáveis meteorológicas no interior da estrutura de ambiente, como temperatura e umidade relativa do ar, radiação líquida e global, concentração de CO2 (gás carbônico), entre outras", ele ressalta.
Segundo Guedes, uma unidade produtiva desse sistema de agricultura indoor do tipo fazenda vertical e plant factory deve entrar em atividade até novembro, na cidade de São Paulo.
"Os experimentos, iniciados em abril deste ano, estão sendo realizados no Laboratório de Agricultura em Ambiente Controlado da Embrapa Hortaliças, uma estrutura de 90 metros, composta por dois contêineres acoplados e modificados, com paredes feitas com placas de termopainel para isolamento térmico e totalmente equipada com sensores para monitoramento das condições ambientais.
Mundialmente, esse modelo de agricultura indoor é conhecido como controlled environment agriculture ou pela sigla CEA", explica o especialista da Embrapa.
Ítalo Guedes, pesquisador da Embrapa, na produção de folhosas da fazenda vertical. Foto: Embrapa
O objetivo principal da pesquisa, de acordo com Ítalo Guedes, é definir sistemas de produção para hortaliças folhosas, como alface e rúcula; hortaliças de fruto, como tomate, morango e pimentão; hortaliças condimentares, como manjericão, coentro e salsa; e em uma segunda etapa, sistema para cultivo de brotos ou microgreens.
"Nossa proposta é aplicar o conhecimento científico sobre a fisiologia de cultivos hortícolas para modificar fatores do ambiente interno e maximizar a produção", enfatiza o coordenador do projeto.
Guedes salienta que pesquisa vai considerar a produtividade em um único nível ou camada, no que se entende como plant factory, segundo ele, modelo mais adequado para cultivo de hortaliças de fruto. "E também a produtividade do cultivo em andares, conhecido como fazenda vertical, formato mais recomendado para folhosas e condimentares".
Para avaliar o desempenho produtivo dos sistemas de produção, a equipe de pesquisa faz o monitoramento periódico das espécies cultivadas. "Assim, são acompanhados parâmetros como a altura das plantas, diâmetro de caule, produtividade total e produtividade comercial, produção por planta, peso médio dos frutos ou peso da massa fresca das folhas", relata o especialista da Embrapa.
Guedes explica que a agricultura em ambiente controlado permite a reprodução das condições climáticas ideais para o cultivo de cada espécie de hortaliça. "Um dos focos de nossa pesquisa é o aumento da produtividade e, quanto a isso, a verticalização da produção é importante para o aproveitamento máximo de cada metro quadrado", sublinha.
Cultivo de hortaliças, como alfaces, em ambiente fechado e controlado. Fotos: Diego Gomes
De acordo com o coordenador do projeto, os experimentos também estão avaliando qual é o melhor sistema de cultivo sem solo, a partir de duas possibilidades de manejo da nutrição e da irrigação (fertirrigação) das hortaliças: hidroponia e aeroponia.
"Ambas as técnicas utilizam a mesma solução nutritiva, com nutrientes minerais solúveis em água, mas há diferença na forma de aplicação. Na hidroponia, a solução nutritiva percorre o fundo das calhas, enquanto na aeroponia a solução nutritiva é injetada sob pressão com equipamentos tipo nebulizador que jogam a névoa da solução diretamente nas raízes das plantas", esclarece.
A hidroponia já é uma técnica conhecida pela economia de água e nutrientes que, em relação ao cultivo em solo e campo aberto, pode reduzir em até 90% o uso de água e até 70% o de adubos. "No caso da aeroponia, quando comparada à hidroponia, a economia de água e nutrientes pode alcançar até 30%, dependendo do cultivo", revela o pesquisador da Embrapa Hortaliças.
"Além disso, estamos fazendo a coleta da evapotranspiração dentro do ambiente, utilizando desumidificadores e, assim, conseguimos um reúso de quase 100% da água aplicada no sistema de produção. Só não é a totalidade porque parte da água é absorvida pela planta e passa a integrar a estrutura de seus tecidos", ressalta Guedes.
Morangos colhidos após produção na fazenda vertical. Foto: Ítalo Guedes
Para o pesquisador, a economia de insumos nos modelos de agricultura indoor é uma importante vantagem, especialmente para os grandes centros urbanos localizados em regiões semi-áridas e que enfrentam problemas de seca e escassez de água.
"Fazendas verticais e outros exemplos de agricultura em ambiente controlado, podem possibilitar a produção de hortaliças de qualidade em locais que não tenham terra ou clima favorável ou água disponível", destaca.
Os testes preliminares feitos com morango e algumas hortaliças folhosas foram promissores segundo Guedes, mas o pesquisador enfatiza que formatar um sistema de produção para essas condições de agricultura em ambiente controlado é um grande desafio, mesmo com a experiência prévia da equipe com cultivo protegido em estufas e casas de vegetação.
"Em comparação com o cultivo em campo aberto, por exemplo, há diversos fatores novos que devem ser avaliados como tipos de lâmpadas LED, diferenças no espectro eletromagnético visível (frequências que vão da luz vermelha até a luz violeta), tempo de exposição das plantas à luz (fotoperíodo), quantidade de trocas do ar dentro da estrutura, homogeneidade da temperatura no ambiente, entre outros", revela o especialista.
Ele acentua que, "em uma analogia com computadores, podemos dizer que os contêineres e sua infraestrutura funcionam como o hardware, e que estamos na fase de desenvolver os softwares necessários para o funcionamento de todo o sistema. Por isso, os experimentos buscam respostas para que tenhamos as instruções e as técnicas que resultem na produção otimizada de hortaliças em ambiente controlado".
O pesquisador acrescenta: "Engana-se quem acha possível produzir sem essas instruções, pois a tecnologia dará resultados apenas se acompanhada de um sistema de produção compatível".
Iluminação artificial através de painéis de LED. Fotos: Ítalo Guedes
Para o sucesso da produção de hortaliças em ambiente controlado, é preciso, de acordo com Guedes, sempre monitorar as plantas para que elas recebam a água e os nutrientes necessários para seu pleno desenvolvimento. "Por exemplo, a checagem dos nutrientes da solução é feita a cada dois dias, assim como a análise da qualidade da água e do fluxo de injeção e drenagem da solução nutritiva", afirma.
Nos primeiros meses de pesquisa, os agrônomos observaram que as plantas apresentam um desenvolvimento mais acelerado e precoce dentro do contêiner, em um ambiente interno totalmente controlado.
"Estudos iniciais com hortaliças folhosas, por exemplo, resultaram na diminuição do ciclo de produção. Variedades de alface atingiram o ponto de colheita com 25 dias após o transplante das mudas, um período dez dias inferior ao do cultivo protegido em estufas", aponta o coordenador do projeto.
Ante câmera para controle de acesso na fazenda vertical. Foto: Ítalo Guedes
O agrônomo Juscimar da Silva, pesquisador da área de nutrição vegetal da Embrapa, constatou que a precocidade é desejável "porque impacta na otimização da produtividade dos cultivos. Contudo, o desenvolvimento mais acelerado das plantas no ambiente indoor resultou em sintomas de deficiência de nutrientes como cálcio e boro, que ocasionam queimaduras na borda das folhas".
Segundo ele, o desafio agora é ajustar a oferta de nutrientes para a planta, seja aumentando a concentração na solução nutritiva ou reduzindo a periodicidade dos fluxos da fertirrigação. "É preciso alimentar as plantas no tempo exato e na quantidade correta para maximizar a produção", orienta.
A equipe de pesquisadores também estima que o crescimento mais acelerado das plantas, quando comparado ao cultivo em campo aberto, aconteça por causa da intensidade luminosa do ambiente controlado.
"Nós observamos que é possível modular os espectros de luz para indução de precocidade nas plantas, mas esse ajuste deve considerar que os nutrientes e demais fatores de produção devem estar também em equilíbrio para que se tenha a máxima eficiência produtiva", observa Silva.
Ítalo Guedes reforça que, "além da água, dos nutrientes e da luz, entre os ingredientes essenciais para o desenvolvimento das hortaliças está o gás carbônico (CO2), uma substância primordial para a realização da fotossíntese pelas plantas".
Por isso, de acordo com o pesquisador, a modelagem de um sistema de produção para hortaliças em ambiente controlado deve considerar o fornecimento e a concentração de CO2 na atmosfera interna e os pesquisadores estudam qual é a melhor maneira de aportar o gás carbônico para as plantas se desenvolverem bem.
Modelo de comercialização B2C (business to consumer), ou seja, as hortaliças serão vendidas diretamente ao cliente final prontas para o consumo. Imagem: Embrapa
Os sistemas de produção que estão sendo desenvolvidos pelos pesquisadores da Embrapa, em parceria com a equipe técnica da empresa 100% Livre, prevêem um modelo de comercialização B2C (business to consumer), ou seja, as hortaliças serão vendidas diretamente ao cliente final prontas para o consumo, sem qualquer necessidade de sanitização. Por isso, fatores relacionados à segurança e à qualidade do alimento são muito importantes.
Ítalo Guedes relata que "a cada três dias, por exemplo, é feita uma inspeção aleatória das folhas para detecção de pragas e, para evitar a ocorrência de doenças, a equipe coleta mensalmente amostras de plantas da área cultivada e, no caso de algum sintoma, elas são isoladas e encaminhadas para o laboratório para um diagnóstico preciso".
Para ele, esse monitoramento periódico é fundamental porque os sistemas de produção propostos para o modelo de agricultura indoor, que está fisicamente isolado do mundo exterior, dispensam qualquer aplicação de agrotóxicos, o que garante hortaliças livres de resíduos e seguras para o consumo.
Além disso, a equipe pretende definir um protocolo de acesso e de fluxo das rotinas de trabalho para evitar a contaminação por quaisquer agentes externos ao contêiner. "O desenho da planta da fazenda vertical baseia-se em normas internacionais de qualidade, como a ISO 22000, que estabelece padrões para produção de alimentos seguros", revela o coordenador do projeto.
A estrutura possui uma antecâmara para descontaminação de trabalhadores e visitantes antes do ingresso nas áreas de produção para evitar a entrada de insetos e microrganismos que possam ser nocivos às hortaliças.
"A produção terá que obedecer a aspectos de higiene e de manipulação para garantir a oferta de hortaliças limpas, livres de agrotóxicos e sem contaminação biológica", pondera Guedes, que também enumera os atributos de qualidade que serão analisados, como aparência, textura, sabor, aroma e valor nutritivo.
Na agricultura indoor, há uma total independência da produção quanto às condições de temperatura. Foto: Diego Gomes
A produção de hortaliças em campo aberto, de uma forma geral, depende muito de condições climáticas ideais para ser bem-sucedida.
"No Brasil, a predominância do clima tropical é um fator impeditivo para o cultivo de várias espécies de hortaliças originárias de regiões de clima mais ameno e temperado, muito embora o esforço das pesquisas na área de melhoramento genético para obter cultivares mais adaptadas às condições brasileiras minimize esse problema", destaca Ítalo Guedes.
Ele salienta que "com as projeções futuras de mudanças do clima, como aumento da temperatura média ou maior intensidade e frequência de chuvas em algumas regiões do País, é consenso que polos tradicionais de produção de hortaliças – incluindo cinturões verdes – possam, no intervalo das próximas décadas, encontrar dificuldades para manter seus níveis de produtividade, sendo obrigados a migrar para áreas com condições ambientais mais favoráveis".
Entretanto, na agricultura indoor, há uma total independência da produção quanto às condições de temperatura, umidade do ar ou precipitação pluviométrica.
"Ao longo do tempo, a adoção de tecnologias vem mudando o perfil da agricultura brasileira e, diante do risco de desabastecimento dos centros urbanos pela distância entre polos de produção e locais de consumo, ganham força os modelos de cultivo em ambiente controlado, ainda mais para hortaliças, que são alimentos frágeis e muito perecíveis", aponta o pesquisador da Embrapa.
Ele ainda enfatiza que a agricultura indoor é apenas mais uma forma de se cultivar hortaliças, um nicho de mercado que não pretende substituir a agricultura convencional e orgânica ou o cultivo protegido em estufas e casas de vegetação.
"Com a proposta de economizar insumos, aproveitar espaços urbanos subutilizados e anular os gastos com logística (e combustíveis fósseis) para escoar a produção do local de plantio até o centro consumidor, a agricultura indoor em metrópoles também ganha pontos porque facilita o acesso ao alimento fresco e de qualidade", acentua Guedes.
Projeto inicial é focado no cultivo de folhas e temperos. Foto: Embrapa
As hortaliças produzidas em uma fazenda vertical podem ser consumidas poucas horas – ou mesmo minutos – após colhidas. "Isso acontece porque o próprio local de produção se torna o local de comercialização e, até mesmo, de consumo", sublinha o coordenador do projeto.
Outro benefício apontado por Guedes é que acaba a alta incidência de folhas e frutos danificados e as perdas pós-colheita que, para algumas hortaliças, podem alcançar até 50% do volume colhido.
"A proposta de um modelo de produção de hortaliças frescas e nutritivas, ao alcance imediato dos consumidores e localizado em grandes centros urbanos alinha-se, dessa forma, a alguns dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidades, entre eles o ODS nº 11, que versa sobre cidades e comunidades mais resilientes e sustentáveis", reforça o pesquisador.
E complementa: "Mas alinha-se principalmente ao ODS nº 12, que fala sobre padrões de produção e consumos sustentáveis, com metas referentes ao uso eficiente dos recursos naturais; à redução do desperdício de alimentos e das perdas ao longo das cadeias de produção e de abastecimento; e à redução do uso de produtos químicos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana".
Segundo o coordenador do projeto, o interesse agora não é apenas na quantidade e na qualidade do alimento, mas na forma como essa produção impacta o meio ambiente, os recursos naturais e o futuro do planeta.
"A agricultura indoor é uma alternativa para tornar nossas cidades mais resilientes e sustentáveis, em resposta aos crescentes desafios de escassez de recurso, pressão populacional e mudanças climáticas", frisa Guedes, ao afirmar que, em países desenvolvidos, a agricultura urbana responde por quase um quarto da produção de hortaliças e frutas.
Em sua opinião, em países de clima tropical, as experiências com produção de hortaliças em ambiente controlado são bastante escassas, "por isso, a necessidade de a pesquisa científica desenvolver e aprimorar sistemas de produção de alimentos a partir de nossas especificidades, principalmente ao que se refere a adaptações para redução dos custos de produção que possibilitem a ampliação do acesso de hortaliças de qualidade para parcelas cada vez mais expressivas da população".
As pesquisas com produção de hortaliças em ambiente controlado foram viabilizadas por meio de uma parceria público-privada (PPP) entre a Embrapa Hortaliças e empresa 100% Livre, que já está construindo uma fazenda vertical na cidade de São Paulo. A previsão é que entre em funcionamento até novembro deste ano.
"Nossa programação inicial é cultivar folhas e temperos, mas a cada ciclo de pesquisas na Embrapa, a proposta é ampliar nossa atuação. No laboratório, os pesquisadores realizam testes do modelo de cultivo vertical em pequena escala em termos de viabilidade técnica e, conforme se obtêm resultados bem-sucedidos, nós conseguimos colocar em prática em uma escala muito maior, em um patamar comercial", afirma Diego Gomes, sócio-fundador da 100% Livre.
Na opinião do empresário, o maior ganho da parceria é com a complementariedade de visão, uma vez que as pesquisas com foco nos aspectos agronômicos e os estudos de viabilidade econômica da produção fornecem embasamento para a atuação da empresa com o público consumidor.
"Nosso objetivo maior é entregar praticidade e conveniência, com hortaliças de qualidade e nutritivas, livres de qualquer agrotóxico ou contaminação e prontas para o consumo", ressalta Gomes, ao enfatizar que a fazenda vertical não se limita por clima, temperatura ou sazonalidade.
O empresário esclarece que a parceria público-privada para essa área de estudo é pioneira no País e até mesmo no mundo. No Japão, segundo ele, há diversas iniciativas de fazenda vertical funcionando comercialmente, principalmente por causa do incidente nuclear em Fukushima, que resultou na contaminação do solo e mananciais de água, muito embora os produtores sigam modelos empíricos, pois não há aproximação com universidades e empresas de pesquisa.
"É uma seara nova, com pouca literatura científica e conhecimento consolidado, por isso, cada avanço que temos realizado nos últimos meses é um passo em direção à inovação com selo da pesquisa pública brasileira", celebra.
Há vários tipos de agricultura indoor. Foto: Diego Gomes
 Agricultura em ambiente controlado (controlled environment agriculture): forma de cultivo em ambiente fechado em que se otimiza artificialmente todos os fatores ambientais que afetam o crescimento e a produção vegetal (nutrientes, água, temperatura, umidade relativa, iluminação, composição do ar). Também conhecida como agricultura indoor.
 Agricultura de teto (rooftop farming): cultivo, geralmente sem solo, realizado sobre o teto de edifícios como arranha-céus e shoppings, aproveitando a iluminação natural. O plantio pode ser a céu aberto ou protegido.
 Agricultura vertical (vertical farming): cultivo de plantas em camadas verticais com iluminação artificial em cada camada. Normalmente são usadas lâmpadas de menor potência. A agricultura vertical pode ser realizada em edifícios com um só andar, como armazéns, ou em vários andares. O edifício é chamado de fazenda vertical (vertical farm).
 Fábrica de plantas (plant factory): ambiente de agricultura em ambiente controlado em que o cultivo é feito em uma só camada com iluminação artificial no teto. Utiliza-se normalmente lâmpadas de maior potência.