Solução simplifica processos demorados, reduz custos e pode acelerar iniciativas de créditos de carbono

Coleta de amostras deformadas. Foto: Embrapa

Em um momento em que o enfrentamento às mudanças climáticas ganha espaço nas agendas globais, pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP) desenvolveram um método que usa laser e inteligência artificial para estimar, em uma única análise, a densidade do solo e o teor de carbono, transformando a forma como se calcula o carbono armazenado nos solos. 

A solução simplifica processos tradicionais demorados, reduz custos e pode acelerar iniciativas ligadas a mercados de créditos de carbono.

Combinando técnica fotônica e modelo de aprendizado de máquina, o método estima com rapidez e eficiência a densidade aparente do solo e o teor de carbono. A solução é adequada para aplicações de campo em larga escala, como na agricultura de precisão e monitoramento ambiental. A técnica é embasada na espectroscopia de emissão por plasma induzido por laser (LIBS, na sigla em inglês), e substitui, em uma única análise, medições separadas de densidade aparente e a concentração de carbono.

Para superar os desafios de métodos tradicionais, como o anel volumétrico, que requer amostras não perturbadas ou indeformadas (foto acima) e impõe etapas longas de coleta e preparo (veja quadro abaixo), o pesquisador Paulino Ribeiro Villas-Boas, em coautoria com Ladislau Martin Neto e Débora Milori, desenvolveu um modelo baseado em LIBS para estimativa eficiente e econômica da densidade aparente e do estoque de carbono no solo.

O método já está com pedido de patente depositado no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) e em processo de licenciamento junto ao setor privado. A solução tecnológica será apresentada no Simpósio Nacional de Instrumentação Agropecuária (Siagro), que será realizado de 14 a 16 de outubro, em São Carlos (SP).

Método une eficiência, rapidez e economia

“O método proposto emprega modelos de regressão de aprendizado de máquina calibrados com espectros LIBS de amostras de solo com densidade aparente e concentração de carbono conhecidas. Treinamos e avaliamos o modelo usando um conjunto de 880 amostras diversas de solo brasileiro, divididas aleatoriamente em 70% para treinamento e 30% para teste”, conta Villas-Boas.

As amostras foram coletadas em experimentos de campo de longa duração, em instituições de pesquisa, propriedades agrícolas e áreas de floresta nativa, com maior representatividade dos biomas Cerrado e Mata Atlântica. As coletas ocorreram em trincheiras de 0 a 100 cm de profundidade, para captar variações de matéria orgânica da superfície ao subsolo.

“O método desenvolvido estima não apenas a densidade aparente do solo, como também o teor de carbono, o que permite calcular o estoque de carbono com uma única análise feita por LIBS. Com a metodologia desenvolvida, o processo de coleta de amostras de solo é facilitado, pois podem ser coletadas amostras deformadas – que sofreram alterações em sua estrutura durante a coleta”, esclarece o pesquisador.

Técnica beneficia diferentes usuários

Para Villas-Boas, os resultados do estudo ressaltam o potencial do LIBS para estimar múltiplas propriedades do solo simultaneamente, ampliando a sua utilidade na ciência do solo para além da composição elementar, ao incluir parâmetros físicos e químicos críticos, como a densidade aparente.

“A análise contribui para o manejo sustentável do solo e para a mitigação e adaptação às mudanças climáticas, além de impulsionar iniciativas de monitoramento e mercados de créditos de carbono”, prevê o pesquisador.

A tecnologia pode ser usada por laboratórios de solos, produtores rurais, que se beneficiarão do método, uma vez que ele viabilizará estimativas mais frequentes de estoques de carbono de suas propriedades agrícolas, além das certificadoras de crédito de carbono que terão suas atividades e verificações facilitadas.