A conservação da água é uma preocupação crescente em todo o mundo, e particularmente para fazendeiros nos EUA, onde décadas de irrigação de enormes campos esgotaram os recursos vitais de água doce superficial e subterrânea. Um spin-off da ESA que pode ajudar a preservar o abastecimento de água ao mesmo tempo que garante a irrigação das colheitas está agora em teste final.

O plano ambicioso do ex-funcionário da ESA Javier Marti é combater o uso excessivo da irrigação, baseado em um conceito desenvolvido no centro de tecnologia da agência na Holanda:usar sinais de navegação por satélite refletidos para detectar remotamente a superfície da Terra.

Economizando água e aumentando o rendimento das safras

Com menos de oito estados na região central dos EUA, o vasto aquífero Ogallala fornece quase um terço da água subterrânea para a irrigação das culturas no país - mas uma grande parte do aquífero, particularmente nos estados do Novo México, Texas e Oklahoma, pode secar dentro de uma geração ou duas se nenhuma ação for tomada.

Dois terços da água do aquífero encontram-se sob Nebraska, tornando o estado um foco para testar a abordagem que a Divirod, empresa de Javier, desenvolveu.

Nos próximos meses, várias fazendas vão regular e otimizar sua irrigação usando a nova técnica para reduzir o consumo de água.

"Nosso sistema compara sinais de satnav refletidos e diretos para revelar o teor de umidade do solo e das colheitas, "explicou Javier, CEO da Divirod.

“Prevemos que nosso sistema pode economizar cerca de 30% dos custos operacionais dos agricultores em termos de água e energia. O rendimento das safras depende de muitos fatores, mas estimamos que também podemos melhorar os rendimentos em 10-12%. "

Usando sinais de navsat para sensoriamento remoto

Javier trabalhou com o engenheiro da ESA, Manuel Martin-Neira, no satélite SMOS de umidade do solo e salinidade do oceano da Agência. Aqui, ele teve a ideia de usar sinais satnav refletidos de um projeto proposto por Manuel para sensoriamento remoto. Manuel propôs usar os sinais de microondas para medir características terrestres, como a topografia dos oceanos.

"Satélites carregando altímetros que usam radar só podem medir ao longo da linha de vôo, considerando que percebi que usar sinais de satnav refletidos nos permitiria fazer medições de vários pontos diferentes, "explicou Manuel.

Spin-off do espaço

"O trabalho de Javier e Manuel resultou em três patentes da ESA para o uso de sinais satnav refletidos, um avanço agora disponível para o desenvolvimento de novas aplicações terrestres, "disse a responsável do Programa de Transferência de Tecnologia da ESA, Mercedes Sánchez Álvarez.

"É ótimo ver que Javier adotou a mesma abordagem de sinal e a usou de outra maneira para desenvolver um sistema prático para medições de solo de umidade da superfície, níveis de água nos reservatórios, neve e pântanos, entre outras aplicações. "

Manuel adicionou, "Embora os princípios de como o SMOS mede a umidade do solo sejam diferentes da abordagem do Divirod, ambas as técnicas fornecem essencialmente a mesma coisa.

"Mas o que é bom aqui é que a própria navegação por satélite é o foco de muito desenvolvimento, portanto, basear nele um sistema de medição de umidade do solo deve permitir resultados econômicos. "

Javier explicou que a chave é como os sinais de satnav são processados. "Usar satnav para sensoriamento remoto não é único, mas desenvolvemos um software que nos permite medir variações em um campo enorme até uma resolução de cerca de 5x5 m ou menos, usando apenas um sensor em um poste no centro do campo.

"Para alguns aplicativos, poderíamos reduzir essa resolução para menos de um metro quadrado no futuro."

Esta cobertura detalhada pode ser integrada aos sistemas de irrigação para que a água seja distribuída precisamente para diferentes áreas em cada campo, conforme necessário.

Os sensores também podem ser integrados aos sistemas de irrigação do pivô do centro industrial amplamente usados ​​nos EUA e combinados com o aprendizado de máquina para criar um sistema autônomo, esquema de malha fechada.

Melhor cultivo em Nebraska

"Estou muito animado com a perspectiva de usar a tecnologia Divirod para refinar a forma como usamos a água em nossa fazenda, "disse Roric Paulman, proprietário da Paulman Farms em Nebraska, um dos primeiros locais de teste.

"Estamos localizados em uma área de gerenciamento de restrição de água agora. A legislação de Nebraska reconhece que as necessidades de água superficial e subterrânea no futuro são importantes para a sustentabilidade do aquífero."

Os métodos alternativos de avaliação da umidade do solo são sondas físicas e imagens de satélite. Contudo, uma sonda mede apenas o valor em um ponto, e extrapolar isso pode ser complicado pelos diferentes tipos de solo, declives e elevação variável do solo - mesmo em um único campo.

"Os problemas com imagens de satélite não são apenas resolução e custo, mas também o tempo que leva para reunir os dados e traduzi-los em um ambiente para a ferramenta de irrigação. Isso pode levar dias, mas em uma fazenda estamos trabalhando em tempo real, "acrescentou Roric.

Rumo ao uso eficiente da água

Divirod está realizando testes de sensor na Estação Experimental de Lincoln da Universidade de Nebraska para confirmar as medições do sensor. Será também uma das tecnologias investigadas pelo Projeto de Agricultura Coordenada pela Água de Ogallala, que pode envolver milhares de sensores.

Embora a agricultura seja um foco para Divirod, a empresa já está explorando outras aplicações. A partir de maio, sensores serão testados em dois locais em Boulder, Colorado, por seu potencial para moderar o uso de água em paisagens municipais. Também houve interesse do Oriente Médio. Uma patente provisória foi depositada e mais poderia vir.