A Problemática Atual
A água é um recurso finito e vulnerável, essencial para sustentação da vida, do desenvolvimento e do meio ambiente. Atualmente de toda água retirada da natureza, 80% são destinados à agricultura irrigada, 12% aos processos industriais e 8% ao consumo humano. Sendo que do volume total destinado à agricultura apenas uma pequena parte é efetivamente utilizada pelas plantações, o restante perde-se por deficiências nas instalações de irrigação, negligências nestas operações ou simplesmente por mau uso da água destinada para este fim.
O elevado subsidio a eletricidade destinada à agricultura, quando usada durante a noite, induz os usuários de irrigação na agricultura intensiva, a promoverem um grande aporte de água durante este período, esperando que os solos a retenham até o momento de sua utilização pelas plantações. Isto, na realidade não ocorre, por conta da porosidade dos solos, que promove a drenagem da maior parte desta água antes do início das irradiações solares que promovem a fotossíntese e geram a energia necessária à circulação da água e dos nutrientes pelo interior das plantas. Além do que, existe o hábito de irrigar plantações durante a noite no anseio equivocado de que assim, não havendo evaporação e com o solo frio, haja economia de água.
Assim, verifica-se que está havendo consumo desnecessário de água potável pela agricultura irrigada.
Como agravante, constata-se que a água usada em excesso pela irrigação, promove a lixiviação dos nutrientes do solo, contribuindo com os processos de desertificação que atualmente atinge 20% de toda área irrigada do planeta. Acrescente-se a isto o fato de que este excesso de água já contém altas taxas de fertilizantes e pesticidas que vão contaminar as reservas subterrâneas de água potável.
Em resposta a esta problemática foi desenvolvido no Brasil um sistema inteligente de controle do uso da água na irrigação. O Sistema Fotossíntese, que atua utilizando fenômenos e reações da natureza para controlar a aplicação da água de tal forma que só permite que se retire do meio ambiente a quantidade de água necessária no momento ideal para o plantio que se deseja irrigar. O funcionamento do Sistema Fotossíntese está sustentado em três princípios essenciais à vida vegetal, ou seja:
- A Fotossíntese
- A Dinâmica da Água no Solo e
- A Irrigação Inteligente.
Os Parâmetros
A Fotossíntese
A fotossíntese é um fenômeno muito complexo. Com a ajuda imprescindível da energia luminosa e da clorofila, processa-se nas folhas e partes verdes de uma planta a síntese de aúcares (glicose), hidratos de carbono (amido) e outras substâncias a partir de CO2 (dióxido de carbono), proveniente do ar atmosférico e que penetra na planta através dos estômatos, e do H2O (água), que vem das raízes. Ver Figura 1.
Figura 1 Processo de Fotossíntese
Os estômatos (estômato = boca) são pequeníssimas aberturas que se encontram principalmente nas bordas das folhas. Estes poros se abrem quando há luz suficiente, para permitir a entrada de CO2 ao interior da folha e deixar sair o vapor de água proveniente da transpiração. Os estômatos se fecham quando não há luz suficiente ou quando a planta corre o risco de secar por não chegar água suficiente nas folhas. Se estiverem fechados, os mecanismos de crescimento não funcionam e a planta não cresce; se permanecerem abertos muito tempo, a planta cresce mais. Os estômatos não são elementos binários, porque é possível que alcancem estados intermediários de abertura. (Julio Guri, Barcelona-Es. 2000).
Dinâmica da água no solo
A água e os sais minerais estão em constante movimento no solo. Eles imigram das zonas de menor gradiente para as zonas de maior gradiente até atingirem o equilíbrio. Assim, durante as horas de maior calor dos dias de verão, as raízes extraem água e nutrientes do solo à sua volta enquanto à noite, quando param de absorver a água, o solo tende a se uniformizar novamente para equilibrar os gradientes de concentração.
Assim, somos levados a dizer que as plantas é que promovem os movimentos de água e nutrientes do solo, sendo que a gravidade, a tensão superficial, a evaporação e a condensação, as pressões hidráulicas e o atrito controlam os movimentos da água no solo.
Destes fatores, depreendem-se duas importantes informações:
- A ferti-irrigação deve ser feita ao final da tarde, pois, como as plantas páram de absorver água do solo à noite, haverá tempo suficiente para que os movimentos dos nutrientes no solo conduzam ao equilíbrio, espalhando melhor os adubos.
- A irrigação, se o sistema escolhido permitir, é mais eficiente no início e durante os processos fotossintéticos e antes dos horários de pico de insolação, pois evitam a exaustão hídrica temporária na zona radicular.
Irrigação Inteligente
Uma irrigação é inteligente quando maneja a água disponível de modo a manter a umidade do solo em um nível ótimo, sem agredir o meio ambiente.
Caso a umidade não seja mantida em níveis ótimos, pode-se ter duas alternativas:
- Em excesso: Se não houver limitação da água disponível, deixamos de irrigar mais áreas com a mesma disponibilidade.
- Em falta: As plantas não desenvolvem todo seu potencial.
Para se obter um bom controle da umidade do solo é necessário ter aparelhos que indiquem os valores obtidos e programas de irrigação baseados nestes controles. Partindo de um controle eficiente da umidade, veremos que os ciclos de irrigação variam muito no espaço e no tempo, como também variam as quantidades de água a serem disponibilizadas por ciclo.
A irrigação convencional se caracteriza por ter um ciclo de rega definido, com uma quantidade fixa e predeterminada de água a ser utilizada, sendo estes parâmetros definidos pela média dos gastos previstos para a cultura. Este procedimento provoca falta de umidade nos horários de pico de transpiração, e excesso de água nos períodos de menor transpiração.
A irrigação inteligente se caracteriza por liberar quantidades diferenciadas de água com intervalos entre os ciclos e tempo dos ciclos diferentes para cada ocasião.
A chave da irrigação inteligente é ter um teor de umidade constante nos períodos críticos de absorção das plantas.
A Contribuição
Projeto Fotossíntese
Consubstanciado nesta realidade e nos parâmetros acima, foi desenvolvido o Sistema Fotossíntese, constituído de um micro processador, programável, assistido por Sensor Osmótico de Umidade de Solo que atua por osmose segundo a permeabilidade de cada tipo de solo; Sensor de Luminosidade que identifica o início dos processos fotossintéticos das plantas e Sensor de Chuvas que impede a aplicação da água durante as precipitações pluviométricas.
Este Sistema é destinado a proporcionar a Automatização do Manejo da Irrigação e assegurar a aplicação da água na quantidade e no momento ideal para o plantio que se deseja irrigar, impedindo o uso desnecessário da água pelos sistemas de irrigação e proporcionando maior eficiência por gota de água aplicada.
O Sistema é aplicável também na Proteção dos Mananciais de Águas Subterrâneas identificando infiltrações contaminantes antes que estas alcancem e contaminem o lençol freático.
Para tanto, são dotados de um Software que processa os sinais digitais emitidos pelos sensores através do micro processador, condicionando o consumo de água pelos sistemas de Irrigação às solicitações hídricas das plantas durante as irradiações solares, de acordo com as condições de umidade do solo na ausência de chuvas.
O Software gerencia as informações originadas pelos sensores de Luminosidade, de Umidade do Solo e de Chuvas. Estes sinais são recebidos pelo micro processador que habilita ou desabilita as funções das Válvulas de Irrigação.
O Sistema possui saídas digitais para monitoramento remoto e permite o acionamento de conjuntos moto bombas para ferti-irrigação e/ou pressurização de sistemas de irrigação.
Com estas características o Sistema não permite que haja consumo de água para irrigação em períodos em que não há as irradiações solares que fornecem a energia necessária à fotossíntese e à circulação da água e dos nutrientes pelo interior das plantas. Porque neste momento as plantas necessitam respirar através da porosidade do solo e a água impede esta respiração e contribui para acelerar a lixiviação dos nutrientes do solo. E não permitem que a aplicação da água supere a capacidade de campo. Impedindo a exaustão e o déficit hídrico das raízes.
O diferencial tecnológico contido neste Sistema é que seu funcionamento promove a interação entre a aplicação da água pelos sistemas de irrigação com a ocorrência das irradiações solares que promovem a fotossíntese, as condições de umidade do solo e a presença de chuvas.
A figura 2 ilustra o Sistema Fotossíntese.
Figura 2. Sistema Fotossíntese
Os Benefícios
- Redução do Consumo de Água e de Energia na Irrigação
- Aumento da Produtividade de Água e do Plantio
- Melhora da Qualidade da Produção Agrícola
- Evita a Saturação do Solo
- Evita o Déficit e a Exaustão Hídrica das Raízes
- Evita a Lixiviaçãodos Nutrientes do Solo
- Evita a Salinização e a Desertificação de Áreas Agriculturáveis
- Protege os Mananciais de Águas Subterrâneas
Ver Appendix
