Introdução

Defensivos agrícolas, também conhecidos como agroquímicos, geralmente são aplicados em campos de cultivo agrícola para aumentar a produtividade, melhorar a qualidade e reduzir os custos de produção. Se, por um lado, o uso aumenta a eficiência do campo, conferindo ao Brasil a liderança na produção de importantes culturas agrícolas, por outro gera preocupação pelos prejuízos que podem causar ao ambiente, em função dos riscos de contaminação do solo e de mananciais, e à saúde da população, notadamente a dos trabalhadores que lidam com essas substâncias e a de comunidades rurais situadas próximas às plantações. Estima-se que cerca de 2,5 milhões de toneladas de agroquímicos são usados a cada ano ao longo do mundo . No Brasil o consumo anual tem sido superior a 300 mil toneladas. Nos últimos quarenta anos, houve um aumento no consumo de agroquimicos de 700% enquanto a área agrícola aumentou 78% no mesmo período (PIGNATI, et.al 2017). Muito desses agroquimicos também são desperdiçados durante o processo de pulverização devido ao tipo de tecnologias empregadas. Existem evidências que mostram que a deriva de agroquimicos é geralmente encontrada a uma distância de 48 m e 800 m do campo de cultivo alvo, esse desvio pode atingir uma distância de 5 km a 32 km, na direção do vento (AMAND, et.al 2019).

A pulverização de agroquímicos em campos de cultivo agrícola é geralmente realizada de duas maneiras (SAMMONS et al., 2005): (i) terrestre e (ii) aérea. Na forma terrestre, que é amplamente baseada em veículos terrestres, caminhos são necessários dentro do campo de cultivo, pois os veículos necessitam permanecer em contato com o solo durante a sua locomoção. O sistema de pulverização deve ser próximo à cultura, o que reduz o deslocamento de pesticidas para áreas vizinhas. Por outro lado, esse sistema de pulverização é geralmente lento e tem contato com a cultura, o que diminui a área de produção devido ao amassamento e aumenta a compactação do solo. Em contraste, a pulverização aérea permite uma pulverização mais rápida sem a necessidade de caminhos dentro do campo de cultivo. No entanto, quanto maior distância entre o sistema de pulverização e a área cultivada maior a deriva dos agroquimicos (NÁDASI E SZABÓ, 2011).

As aeronaves normalmente utilizadas para pulverização são tripuladas, necessitando, portanto, a presença de um piloto durante a atividade de pulverização. Como a maior parte da pulverização aérea ocorre próximo ao solo (cerca de 3 metros de altura), aumenta o risco de acidente fatal.

Uma alternativa para reduzir o risco de acidentes, reduzir o contato humano com os produtos químicos, preservar o meio ambiente e melhor a pecisão da pulverização, evitando a presença de produtos químicos fora das áreas projetadas, é utilizar os Veículos Aréo Não Tripulados (Vants) pulverizadores.

O Vants, ou popularmente conhecidos, como drone, começaram a ser usados na pulverização de agroquímicos no Brasil recentemente. Ainda em processo de regulamentação, essa ferramenta mostrou eficiência operacional 30 vezes a mais da máquina pulverizadora e 100 vezes da mão de obra em estudo na cultura de arroz na China (ZHOU, et al. 2013). São utilizados para aplicação localizada com maior precisão, em difícil acesso onde o maquinário agrícola não consegue aplicar, são mais precisos, eficientes e de fácil manuseio.

Drones Pulverizadores

Atualmente, os Vants agrícolas realizam inúmeras tarefas em vários ambientes de trabalho. Eles são usados na soja, trigo, milho, cana-de-açucar, em pomares, florestas, para monitoramento, mapeamento, pulverização e as demandas estão aumentando constantemente.

Os Vants reduziram significativamente as horas de trabalho, resultando em maior estabilidade, precisão de medição e produtividade. Os Vants além de serem economicamente mais baratos quando comparados com o maquinário agricola, são também mais fáceis de serem operados. Além disso, seus aplicativos tem contribuido para a expansão de muitas áreas da agricultura incluindo prospecção e pulverização de inseticidas e fertilizantes, plantio de sementes, reconhecimento de ervas daninhas, avaliação de fertilidade, mapeamento e previsão de safras (MOGILI & DEEPACK, 2018).

Tratando-se da pulverização, muito estudos estão sendo desenvolvidos na área, desde aplicação até o desenvolvimento de novos protótipos ganhando destaque os drones pulverizador da DJI – AGRAS MG1-P (figura 1), o AGRAS T16 e recentemente lançado (novembro de 2020) o AGRAS T20.

O drone pulverizador DJI AGRAS MG1P foi desenvolvido como uma solução para pulverizações aéreas de forma rápida e eficiente, sendo um drone com grande desempenho capaz automatizar as operações de pulverização no plantio, definir a quantidade de insumos agrícolas para pulverização a ser aplicada, possui sensores de ante colisão e GPS de alta precisão para garantir o máximo de acurácia em campo. Isso se deve ao fato de que várias tecnologias de ponta foram integradas ao drone para fornecer confiabilidade suficiente durante um voo, trazendo segurança, eficiência e produtividade.

Esse drone pulverizador tem a capacidade de sobrevoar áreas de forma automatizada, aplicando insumos, controlando automaticamente a densidade do insumo presente e gerando níveis mais avançados de eficiência.

Sua estrutura é resistente e durável feita em fibra de carbono, capaz de operar em condições extremas de voo, possui proteção IP67, sendo resistente a poeira, água e diferentes níveis climáticos, sendo desenvolvido especialmente para o uso no campo. Suas placas internas são completamente lacradas, e não corre o risco de objetos externos entrarem no sistema e danificá-los de alguma forma. O Drone possui um sistema de refrigeração específico, prevenindo aquecimento dos motores e aumentando em até três (3) vezes sua vida útil. Após sua utilização, devido a poeira levantada em campo e todos os materiais que podem sujar o equioamento, é possível lavá-lo com água comum, para sempre manter o Drone pulverizador pronto e limpo para operação.

O tanque do drone pulverizador está localizado abaixo de seu corpo, com uma capacidade de até 10 litros de insumos agrícolas, como pesticidas, fertilizantes ou herbicidas (Figura 2A). O Drone pulverizador ajusta o nível de pulverização de acordo com a velocidade programada, aplicando os insumos de forma precisa, cobrindo cerca de quatro (4) hectares por hora, sendo até 60 vezes mais rápido que uma aplicação manual terrestre.

As pontas de pulverização podem ser trocados de acordo com as propriedades liquidas de cada produto, otimizando a pulverização. Ao todo, são quatro (4) saídas das mangueiras pulverizadoras, cada mangueira possui o bico do spray (Figura 2B) localizado abaixo dos motores, com isso a aplicação do insumo se torna mais eficiente, pois é utilizado o vento causado pelos motores para uma aplicação mais uniforme, acelerando a pulverização e aumentando o alcance.

O nível de insumos agrícolas despejado pelo drone pulverizador AGRAS MG1P é configurado através do software no rádio controle, e deve ser configurado de acordo com a densidade do insumo agrícola disponível no tanque de pulverização. O mínimo pulverizado é de 1,2 litros e no máximo 1,7 litros por minuto, nos quatro (4) bicos.

O novo rádio controle inteligente (Figura 2D) amplia a faixa de alcance para até três (3) km além de suportar transmissão de vídeo de alta resolução dentro dessa faixa, garantindo a segurança de voo. O novo radio controle também suporta comunicações sem fio 4G para melhorar o posicionamento do drone de pulverização e permite controlar até cinco (5) AGRAS MG1-P ao mesmo tempo.

A bateria (Figura 2C) do drone pulverizador AGRAS MG-1P possui uma capacidade de 12.000mAh e pesa cerca de 4kg. Cada bateria possui uma autonomia de até 24 minutos de voo, carregando apenas o drone pulverizador, porem se o tanque pulverizador estiver cheio a autonomia cai para 10 minutos, cobrindo cerca de 6.000m² (0,6 ha) dependendo da velocidade de voo que foi programado, por isso ter mais baterias é necessário para que se tenha máxima eficiência nas operações em campo.

Com oito rotores, o drone pulverizador AGRAS MG1P emprega algoritmos avançados de propulsão e controle para garantir a segurança de voo, mesmo que um braço ou motor quebre durante o voo ainda sim é possível pousar em segurança, pois o sistema de acionamento do motor possui um mecanismo de comunicação redundante que permite ao sistema redirecionar os sinais de controle durante a operação, se necessário. Possui ainda um sistema de ante colisão aprimorado, integrando três radares de alta precisão para detectar o nível do terreno e possíveis obstáculos, permitindo uma visão multidirecional, aumentando a capacidade da aeronave de detectar obstáculos e seguir o terreno automaticamente, detectando linhas de energia, galhos de árvores e outros obstáculos presentes no campo a uma distância de até 15m tanto durante o dia quanto a noite.

O AGRAS T16 (figura 3) possui uma nova estrutura quando comparado com o drone pulverizador AGRAS MG1P, apresentando um tanque maior, um novo sistema de propulsão e um novo sistema de baterias.

O tanque do AGRAS T16 (figura 4A) tem capacidade para carregar até 16 litros de insumos agrícolas e a largura do spray (figura 4 B) aumentou para 6,5 m. O sistema de pulverização possui quatro (4) bombas de entrega e oito (8) aspersores com uma taxa de pulverização máxima de 4,8 l/min. O T16 pode pulverizar 24,7 acres (10 hectares) por hora. O sistema de pulverização também possui um medidor de vazão eletromagnético totalmente novo, proporcionando maior precisão e estabilidade do que os medidores de vazão convencionais.

A bateria (figura 4C) de vôo inteligente T16 tem capacidade para 17.500 mAh e um sistema de alta tensão 14s que reduz o consumo de energia. Ele foi projetado com uma caixa toda em metal com classificação IP54 e a eficiência da dissipação de calor aumentou 140% em relação à geração MG1P. Suportada pela tecnologia de balanceamento de célula, a bateria possui um ciclo de carregamento aumentado de até 400, (4)100% superior à geração anterior, reduzindo significativamente os custos operacionais. O carregador tem capacidade para carregar até quatro (4) baterias simultaneamente. Ao usar o modo de carregamento rápido de canal único, uma carga completa leva apenas 20 minutos, um aumento de 50% na velocidade da geração anterior.

O novo sistema eletrônico de antena modular (figura 4D) no T16 possui duas imus e barômetros e adota um design de redundância de sinal de propulsão para garantir a segurança do voo. O sistema de dupla redundância gnss + rtk suporta o posicionamento em nível de centímetro. Ele também suporta a tecnologia de antena dupla que oferece forte resistência contra interferências magnéticas.

O sistema de radar atualizado pode detectar o ambiente operacional durante o dia ou a noite, sem ser afetado pela luz ou poeira. Ele melhorou bastante a segurança de vôo com a prevenção de obstáculos para frente e para trás e um FOV horizontal (campo de visão) de 100 °, o dobro do dos drones agrícolas DJI anteriores. Ele também pode detectar o ângulo de uma inclinação e ajustá-la automaticamente, mesmo em terrenos montanhosos. Este inovador sistema de radar adota a tecnologia digital Beam Forming (DBF), que suporta imagens em nuvem de pontos 3D que detectam efetivamente o ambiente e ajudam a contornar obstáculos.

Em novembro de 2020 a DJI lançou drone pulverizador AGRAS T20 (figura 5). O AGRAS T20 possui um radar digital omnidirecional (Figura 6A) e detecta obstáculos em todas as direções horizontais. Além disso, ao voar sobre terrenos acentuados, os sensores fazem com que o drone eleve o voo automaticamente de acordo com o terreno tornando a operação segura. Ele é equipado com uma câmera FPV (First Person View) (Figura 6B) capaz de transmitir em tempo real as imagens e dois faróis de luzes capaz de fornecer uma visão abrangente ao vivo, mesmo à noite.

O AGRAS T20 possui um tanque (figura 6C) com vinte (20) litros e uma largura máxima de pulverização de sete (7) metros. A eficiência da pulverização é cerca de duas vezes maior que a do Agras MG-1P. Esse drone trouxe muitas melhorias e otimizações para o módulo de pulverização de precisão. Equipado com oito (8) bicos e quatro (4) bombas de grande capacidade, apresenta capacidade de pulverizar até seis (6) litros por minuto, permitindo que as gotas sejam despejadas de maneira uniforme cobrindo facilmente ambos os lados do plantio. O AGRAS T20 também é equipado com um novo medidor de vazão eletromagnético de quatro (4) canais (figura 6D), que monitora e controla quatro mangueiras individualmente, garantindo uma vazão eficiente para cada bico.

A estrutura geral desse drone também foi otimizada, com um aumento de 30% na resistência e uma redução significativa nos encargos de manutenção. Ele é equipado com IMU duplo, barômetro duplo e sistema redundante duplo GNSS + RTK como equipamento padrão. Além disso, todos os módulos principais são compatíveis com a classe de proteção IP67, são duráveis contra respingos de água durante a limpeza do corpo principal da aeronave e podem ser limpos com água.

Uma novidade que esse pulverizador traz é a capacidade de pulverizar granulados, um máximo de 16 Kg de grânulos podem ser carregados no tanque de 20 litros, pulverizando até 15 Kg por minuto. Esse sistema pode ser utilzado para ressemadura de culturas, aplicação de fertilizantes granulados, alimentação de peixes e camarões para cultivo de arroz, entre outros.

Portanto, a aplicação de defensivos agrícolas com drones é uma realidade que já está ao alcance do produtor rural, para qualquer tamanho de área e em diferentes culturas. Além de oferecer aplicações precisas e mais segurança ao aplicador, principalmente, quando comparado ao método usual, a aplicação com drone permite ainda uma gestão inteligente dos recursos, pois o software do equipamento possibilita o monitoramento e armazenamento de todas os dados das operações durante a safra. Com este recurso digital é possível analisar a evolução nos manejos fitossanitários safra após safra, realizar adequações técnicas e comprovar a positividade do custo benefício, isto é, qual a relação do custo da aplicação com drones e o seu impacto no aumento da produtividade das cultivares por hectare.