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Aquacultura 4.0: a revolução tecnológica está a chegar ao cultivo de peixes e algas

07 agosto 2020
Artigo de Nelson Gonçalves, especialista em métodos numéricos aplicados à área de tecnologias para o mar no INEGI.



A indústria da aquacultura registou um crescimento galopante nas últimas décadas, passando de uma quota do consumo de 6% em 1980 a 46% em 2018. Um aumento já por si significativo, mas ainda mais notável tendo em conta que o consumo de peixe aumentou de 71 milhões de toneladas para 178 milhões de toneladas durante este período, o que significa que a produção em aquacultura aumentou cerca de 20 vezes1, 2

Em Portugal, apenas 7% do consumo tem origem na aquacultura, um valor bastante inferior ao equivalente mundial. No entanto, prevê-se que a aposta na aquacultura intensifique dado o potencial de resposta para os problemas resultantes da diminuição das populações selvagens de pescado, devido à sobrepesca e às alterações climáticas

Mais recentemente, também a produção de algas em aquacultura aumentou significativamente, com a produção mundial a triplicar em menos de 20 anos. Desde a produção de energia à alimentação, passando por aplicações na indústria química, cosmética e farmacêutica, esta matéria prima pode chegar às várias centenas de euros por kg. Também a sua capacidade de captura e sequestro de dióxido de carbono é um forte incentivo para a sua produção, principalmente por parte de empresas emissoras deste gás com efeito de estufa. 

Apesar deste sucesso, o setor enfrenta vários desafios, desde custos operacionais elevados a condições ambientais cada vez mais deterioradas, que põem em causa o seu crescimento. O advento de sistemas de automação e tecnologias emergentes da indústria 4.0 promete, no entanto, ter um impacto profundo e melhorar significativamente o desempenho do setor, à medida que este avança para um futuro em que a procura pelos seus produtos irá presumivelmente continuar a aumentar.  

Tecnologias de monitorização e controlo são as que acrescentam mais valor à produção 

O aumento da produção, que só por si contribui para a redução de custos pelo fator de escala, a par da adoção de tecnologias de controlo de sistemas de produção e otimização de processos tem vindo a traduzir-se no aumento do valor dos peixes e algas produzidos.  

Estas transformações e a evolução da indústria exige o desenvolvimento não só de estruturas para a produção (jaulas, sistemas de amarração, sistemas de distribuição de alimentos, sistemas de captura de peixes, entre outros), mas também outros componentes mais recentes. Sistemas de monitorização das condições atmosféricas, recursos naturais (peixes, algas, minerais, hidrocarbonetos) têm vindo a ser integrados em sistemas de produção menos controlados, com a finalidade de se prever a produção, e regular o fornecimento de alimentação de modo a evitar desperdício ou escassez. Outros parâmetros, como concentrações de oxigénio, dióxido de carbono, amónia, nitrato, etc., e medições de temperatura, pH, ou turbidez, são também fulcrais para o controlo destes sistemas de produção.  

Nos casos de aquacultura em águas interiores há também a necessidade de bombear água, monitorizando-a e tratando-a, quer em modelos mais simples, quer nos mais complexos sistemas de recirculação de água (RAS) que necessitam de renovações de menores quantidades de água, diminuindo assim a necessidade de captação de água exterior ao sistema.  

E se antes estes sistemas eram monitorizados ponto a ponto, tornam-se agora sistemas integrados, interdependentes, auxiliados por modelos complexos de machine learning (redes neuronais, por exemplo). Uma mudança que se traduz numa maior confiança na tomada de decisões, permitindo controlar e reduzir custos em toda a cadeia de produção.  

Tecnologias da indústria 4.0 apoiam tomadas de decisão, mas ainda há desafios a superar 

As tecnologias da indústria 4.0 estão neste momento a impulsionar uma autêntica revolução, seja na produção de peixe e de algas, como moluscos e crustáceos.  

Entre os vários benefícios conta-se, por exemplo, a possibilidade de substituir as manutenções periódicas preventivas, por intervenções requisitadas pelos sistemas, apenas quando são detetadas situações indicadoras dessa necessidade. Sensores recolhem informação em tempo real, processando-a para gerar informação complementar, dando origem a sistemas digitais (digital twin), ferramentas valiosas no auxílio para a tomada de decisões. A estes sistemas, se for adicionada inteligência artificial, juntamente com a conectividade entre equipamentos, formam-se sistemas capazes de responder de modo automático e tendo em consideração experiências anteriores. Com a proliferação de estruturas offshore, a comunicação e automação destes sistemas têm uma importância decisiva para a sua operabilidade.  

Associado ao offshore, também a crescente utilização de veículos autónomos não tripulados (USVs) cria novos desafios tecnológicos, nomeadamente ao nível da produção de energia no local, uma vez que a ligação à rede elétrica teria custos proibitivos. Entre as possíveis soluções, em estudo, estão os sistemas fotovoltaicos, turbinas eólicas, e também sistemas mais disruptivos como produção de energia a partir das ondas ou marés, e de gradientes térmicos, gradientes de salinidade, ou utilização de materiais piezoelétricos que convertem energia mecânica em energia elétrica. Também o desenvolvimento de sistemas de docagem que permitam a troca de energia e dados é um desafio na mira do sistema de I&D. 

Também no processamento de dados as tecnologias tecnologia associadas à indústria 4.0 desempenham um papel importante. A monitorização do ambiente e das cadeias de produção gera enormes quantidades de informação, sendo necessário recorrer a tecnologias de data mining para identificar padrões e correlações entre parâmetros. No decorrer desta análise, os modelos de machine learning permitem o teste automático de vários modelos, levando à modelação dos sistemas, fornecendo informações valiosas para tomada de decisões, quer de forma automática por interconectividade de equipamentos, quer para a identificação de possibilidades de expansão de áreas de atividade das empresas. 

Futuro do setor é traçado a par dos avanços tecnológicos  

Embora o setor da aquacultura esteja entre os mais lentos a adotar novas tecnologias2, é cada vez mais visível o entusiasmo focado nas oportunidades que os recentes avanços podem oferecer ao setor. 

O relatório das Nações Unidas intitulado Situação Mundial da Pesca e Aquacultura 2020 (em inglês, State of World Fisheries and Aquaculture 2020) aponta para um salto do volume da produção em aquacultura de 32% até 2030, o que exigirá sem dúvida uma aposta redobrada na inovação. O advento de um novo paradigma é inevitável, e o futuro desta indústria desenha-se cada vez mais sustentável e lucrativo.  


Referências: