Tecnologia utilizada na exploração de Marte pode ajudar os agricultores brasileiros


Pesquisadores brasileiros, da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)  instrumentação e da Universidade de São Paulo (USP) do campus de São Carlos, pretendem reproduzir a tecnologia desenvolvida pela NASA na exploração de Marte, em solos paulistas.

A intenção é criar um robô análogo ao Curiosity (“Jipe-robô da NASA”), que foi responsável por realizar as análises de solo e rochas do planeta Marte in loco.

“Ele poderá medir a quantidade de matéria orgânica do solo, sua umidade e fertilidade, bem como fazer análise nutricional das plantas e até detectar doenças”, explica a professora Débora Milori, pesquisadora do laboratório de óptica e lasers da Embrapa em entrevista para a Folha de São Paulo. “Se a NASA mandou um equipamento desses para Marte, não vejo porque a gente não conseguiria fazer trabalho de campo com ele aqui na Terra. Com certeza vai ser menos complexo, até porque não precisaremos protegê-lo do impacto do pouso.” Completa a professora.

O robô da NASA utiliza a técnica conhecida como espectroscopia de emissão com plasma induzido por laser (Libs na sigla em inglês) na verificação de elementos como ferro, carbono e alumínio das rochas marcianas. O protótipo construído pela EMBRAPA é o primeiro a utilizar está técnica no Brasil.

No robô, um laser pulsado é focalizado em amostras de folhas ou do solo. O local é aquecido e a temperatura chega aos 50.000 Kelvins (K). O efeito térmico provoca uma quebra das moléculas presentes no material e uma evaporação, formando assim um plasma, ou seja, uma densa nuvem gasosa de átomos, íons e elétrons. Depois de alguns microssegundos, o plasma esfria para temperaturas da ordem de 5 a 15.000 K e aparecem linhas de emissão de luz características de cada elemento químico presente na amostra. Essa luminosidade é captada por um conjunto de lentes instaladas no equipamento e focadas em um espectrômetro.

No espectrômetro a luz será detectada por um sistema optoeletrônico também presente em câmeras fotográficas digitais para captar as imagens. Conforme o espectro de luz emitido, é possível classificar no aparelho os elementos presentes na amostra, como fósforo, carbono e cobre, por exemplo. “As emissões produzidas pelos átomos e íons representam a impressão digital de cada elemento químico”, diz Débora.

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Fonte: Foto: Débora Milori / Infográfico: Ana Paula Campos / Ilustração: Alexandre Affonso – http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2014/01/072-073_Laser-Embrapa_215.p

 Em setembro de 2013, um pequeno protótipo foi montado e testado em laboratório. “Agora, estamos construindo um robô um pouco maior, robusto o suficiente para ir a campo em terreno acidentado”, explica Débora. O aparelho terá cerca de 1.5 metro de comprimento, 1 de largura e 0.8 de altura.

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Fonte: Foto: Débora Milori / Infográfico: Ana Paula Campos / Ilustração: Alexandre Affonso – http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2014/01/072-073_Laser-Embrapa_215.pdf

Uma versão mais sofisticada da técnica Libs é a com duplo pulso. Neste caso, existe um atraso entre os dois feixes de lasers de nanossegundos a microssegundos. A vantagem sobre o sistema de um pulso, mais utilizado pela comunidade científica, é a possibilidade de aumentar em várias vezes a intensidade do sinal, melhorando o limite de detecção da técnica para quantificação dos elementos. A Embrapa foi a primeira do país a empregar um sistema Libs com duplo pulso com a colaboração do físico Gustavo Nicolodelli.

A vantagem da utilização do Libs, é que não é necessária uma preparação prévia da amostra de solo a ser analisada. A ideia é que o jipe-robô que está sendo desenvolvido em parceria com os engenheiros Marcelo Becker e Daniel Magalhães, da USP de São Carlos, receba também um GPS e use o Libs para examinar tanto a qualidade do solo quanto as necessidades nutricionais de plantas, mapeando esses dados conforme viaja pelas fazendas.

As técnicas de detecção utilizando laser e espectrômetros capazes de analisar rapidamente o conteúdo atômico e molecular de diversos tipos de amostras têm ganhado cada vez mais espaço principalmente na agricultura. (ver publicação https://portalbiossistemas.wordpress.com/2014/07/08/scio-um-sensor-de-bolso-que-pode-mudar-nossa-visao-do-mundo/). A análise com laser se insere dentro do conceito de agricultura de precisão, que utiliza cada vez mais instrumentos e recursos da tecnologia da informação como computadores, GPS e redes sem fio para implementar melhorias no âmbito da produção agrícola. 

Referências:

http://www.folhabaiana.com/noticias/robos-e-drones-chegam-ao-campo/

http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2014/01/072-073_Laser-Embrapa_215.pdf

http://www1.folha.uol.com.br/ciencia/2013/12/1386059-jipe-robo-investiga-composicao-do-solo-no-interior-paulista.shtml

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Sobre Keylla Guiguer
Estudante de Engenharia de Biossistemas. Bolsista do Programa Aprender com Cultura e Extensão (2013/14), orientada pelo Prof. Dr. Fabrício Rossi.

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