Como o Uso de Laser e Inteligência Artificial Simplifica a Avaliação de Estoque de Carbono no Solo

Método Inovador de Análise de Solo com Laser e Inteligência Artificial

Pesquisadores da Embrapa Instrumentação, em São Carlos, desenvolveram um método inovador que combina laser e inteligência artificial para estimar, em uma única análise, a densidade do solo e o teor de carbono. Essa abordagem simplifica processos tradicionais que são demorados e custosos, acelerando as iniciativas relacionadas aos mercados de créditos de carbono.

Importância da Densidade do Solo

A densidade do solo é fundamental para medir a massa seca do material em um determinado volume, incluindo frações minerais e orgânicas. Essa métrica é um indicador da estrutura do solo, refletindo a compactação e sendo crucial para cálculos precisos do estoque de carbono e nutrientes. É importante notar que a relação entre a densidade do solo e o estoque de carbono não é direta, pois depende da concentração de carbono orgânico e da densidade.

Inovação Tecnológica: LIBS

A nova técnica, que possui pedido de patente registrado no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), utiliza espectroscopia de emissão por plasma induzido por laser (LIBS), ideal para aplicações de campo em larga escala, como agricultura de precisão e monitoramento ambiental. Esse método supera as limitações de técnicas tradicionais, como o anel volumétrico, que exigem amostras inteiras e longos procedimentos de coleta.

Desenvolvimento e Validação

O projeto foi desenvolvido por Paulino Ribeiro Villas-Boas, em coautoria com Ladislau Martin Neto e Débora Milori, com apoio da FAPESP. O método emprega modelos de aprendizado de máquina calibrados com espectros LIBS de amostras de solo. Foram utilizadas 880 amostras de solo brasileiro, gerando um método eficiente para a coleta de amostras, incluindo aquelas que sofreram deformações.

As amostras foram coletadas em experimentos de campo que abrangem diferentes biomas, como Cerrado e Mata Atlântica, analisando variações de matéria orgânica até 100 cm de profundidade.

Vantagens do LIBS

A espectroscopia LIBS envolve a focalização de um pulso laser em uma amostra, criando um microplasma que emite luz característica do material analisado. Essa "impressão digital" permite identificar elementos químicos, como carbono e silício, essenciais para a estimativa da densidade aparente do solo. O uso de modelos de aprendizado de máquina aliado ao LIBS amplia a utilidade das análises de solo, incluindo tanto a composição elementar quanto parâmetros físicos e químicos críticos.

Desafios dos Métodos Tradicionais

Os métodos convencionais de análise de solo requerem a abertura de trincheiras profundas, geralmente exigindo retroescavadeiras e gerando impacto nas culturas ao redor. O uso de anéis volumétricos é complicado, especialmente em solos arenosos ou secos, aumentando os custos de amostragem e o tempo de trabalho das equipes.

Conclusão

A tecnologia desenvolvida deve ser um progresso significativo para laboratórios de solos, produtores rurais e agentes de certificação de créditos de carbono, promovendo eficiência e precisão nas análises. Para maiores informações, o artigo "LIBS for rapid soil bulk density and carbon stock estimations: toward scalable soil carbon monitoring" pode ser acessado aqui.

Informações da Agência FAPESP