Drones podem alavancar produção de etanol, mas não será tarefa fácil

No próximo mês, um time de pesquisadores norte-americanos soltarão em um campo com centenas de variedades de sorgo um pequeno drone aéreo e dois drones terrestres repleto de sensores. Em apenas uma varredura, os três drones, acompanhados de diversos sensores estacionários, devem reunir informações suficientes para a construção de um modelo 3D da plantação. Isso pode ajudar os pesquisadores a fazer o que, historicamente, produtores demoraram eras para alcançar: apontar quando uma única planta no campo está prosperando além das expectativas.

O sorgo é uma planta com potencial para produzir etanol e biomassa, mas as melhores variedades para a produção de bioenergia ainda não são muito conhecidas. O objetivo dessa equipe de pesquisa é usar drones e sensores automatizados para medir tantas características físicas quanto possível de cada planta individualmente – tudo, desde a altura e espessura ao ângulo de crescimento das folhas para a fotossíntese.

O drone aéreo – um helicóptero autômato de 11 kg – será equipado com um radar de laser (lidar) e com equipamentos de captação de vídeo, infravermelhos termais e câmeras hiperespectrais. Ao menos uma vez a cada duas semanas, o pequeno aparelho fará um voo de 20 minutos sobre uma área de quatro hectares, enquanto os drones terrestres andarão sobre o terreno, fazendo suas próprias medições e colocando pequenos sensores em caules e folhas.

"Uma vez que [os pesquisadores] entendam bem seus sensores aéreos, eles perceberão que possuem uma enorme tarefa computacional a frente”

“O objetivo mais amplo é conseguir uma melhora na produção do sorgo para uso em bioenergia”, explica o engenheiro de robótica sênior Paul Bartlett, da Near Earth Autonomy. A companhia é a responsável pela construção do sistema de sensores do drone aéreo nesse projeto. 

Pesquisa está sendo financiada pelo governo – e não é a única

Substituir combustíveis tradicionais irá exigir um forte aumento na produção de plantas para bioenergia, o que motivou o Departamento de Energia da Agência de Projetos de Pesquisa Avançados dos Estados Unidos (Arpa-E) a alocar US$ 30 milhões em projetos como o de Bartlett, que usa robôs e sistemas de sensores automatizados para angariar informações físicas e fenotípicas de plantas de uma maneira mais rápida do que seria alcançável por pessoas fazendo medições em um campo.

Enquanto cientistas podem gerar pilhas de dados sobre a constituição genética de uma planta graças a sequência do genoma, ainda há poucos dados sobre como aquela informação genética se traduz na fisiologia ou no fenótipo da planta

Para o fisiologista da Universidade de Wisconsin-Madison, Edgar Spalding, esse é um dos principais temas que atravanca as pesquisas em genética de plantas – Spalding não está envolvido na pesquisa de Barlett. Enquanto cientistas podem gerar pilhas de dados sobre a constituição genética de uma planta graças a sequência do genoma, ainda há poucos dados sobre como aquela informação genética se traduz na fisiologia ou no fenótipo da planta. Como a fenotipagem manual é lenta e cara, ela limita o alcance dos experimentos realizados pelos pesquisadores.

Mas isso pode mudar em breve. Trabalhando em parceria com o Instituto de Robótica Carnegie Mellon, o Centro de Ciências Botânicas Donald Danforth e os pesquisadores da Clemson University, o time de Bartlett é um dos seis grupos financiados pela Arpa-E que estarão, nos próximos dois a quatro anos, correndo para construir sistemas automatizados que podem angariar uma grande quantidade de dados precisos sobre fenótipos, análises de crescimentos de plantações e o desenvolvimento de algoritmos para a seleção das melhores plantas para reprodução. Uma equipe no Centro de Ciências Botânicas Donald Danforth irá usar pesquisas geradas por esses grupos para construir dados de código aberto sobre fenótipos que poderão ser usadas por cientistas de todo o mundo em seus próprios trabalhos.

Projetos de fenotipagem com drones poderiam eliminar o gargalo na área, de acordo com Spalding. Contudo, fazer isso irá exigir que os pesquisadores de plantas juntem forças com especialistas que poderão ajudá-los a examinar todas as informações.

“Minha impressão é que, uma vez que [os pesquisadores] entendam bem seus sensores aéreos, eles perceberão que possuem uma enorme tarefa computacional a frente”, afirma Spalding, que complementa: “Computar todos esses dados não é tarefa para um computador de mesa simples”.

Mais informações:

Os 6 projetos de biocombustíveis que receberão os US$ 30 milhões do Departamento de Energia

Programa de biocombustíveis do Departamento de Energia ARPA-E

Christina Couch

MIT Technology Review

Tradução e edição adicional novaCana.com