Notícia

Nanotecnologia e Inteligência Artificial podem ser chave para desbloquear desafio da segurança alimentar global

Fonte

Universidade de Birmingham

Data

sábado, 26 junho 2021 14:25

Áreas

Agricultura. Agronomia. Biotecnologia. Ciência e Tecnologia de Alimentos. Ciências Agrárias. Segurança Alimentar. Sustentabilidade

Mudanças climáticas, aumento das populações, demandas concorrentes de terras para a produção de biocombustíveis e declínio da qualidade do solo significam que está se tornando cada vez mais difícil alimentar populações do mundo.

A Organização das Nações Unidas (ONU) estima que 840 milhões de pessoas serão afetadas pela fome até 2030, mas pesquisadores desenvolveram um roteiro que combina a agricultura inteligente e nano com Inteligência Artificial (IA) e recursos de aprendizado de máquina que podem ajudar a reduzir esse número.

Descobertas publicadas na revista científica Nature Plants, por equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Birmingham, no Reino Unido, define as seguintes etapas necessárias para usar a IA para aproveitar o poder dos nanomateriais de forma segura, sustentável e responsável:

• Compreender o destino a longo prazo dos nanomateriais em ambientes agrícolas – como os nanomateriais podem interagir com raízes, folhas e solo;
• Avaliar o impacto do ciclo de vida de longo prazo dos nanomateriais no ecossistema agrícola, por exemplo, como a aplicação repetida de nanomateriais afetará os solos;
• Adotar uma abordagem sistémica para a agricultura nano-habilitada – utilizar os dados existentes sobre a qualidade do solo, rendimento das culturas e eficiência no uso de nutrientes (NUE) para prever como os nanomateriais se comportarão no meio ambiente; e
• Usar IA e aprendizado de máquina para identificar as principais propriedades que controlarão o comportamento dos nanomateriais em ambientes agrícolas.

A coautora do estudo Dra. Iseult Lynch, Professora de Nanociências Ambientais da Universidade de Birmingham, comentou: “As estimativas atuais mostram que quase 690 milhões de pessoas passam fome – quase nove por cento da população do planeta. Encontrar soluções agrícolas sustentáveis ​​para este problema exige que tomemos novas abordagens ousadas e integremos conhecimentos de diversos campos, como ciência de materiais e informática”.

“A agricultura de precisão, usando nanotecnologia e inteligência artificial, oferece oportunidades interessantes para a produção sustentável de alimentos. Podemos vincular os modelos existentes para ciclagem de nutrientes e produtividade da cultura com abordagens de nanoinformática para ajudar as culturas e o solo a ter um melhor desempenho – com segurança, sustentabilidade e responsabilidade ”, completou a pesquisadora.

Principal impulsionador da inovação em agrotecnologia é a necessidade de alimentar a crescente população global com uma área de terra agrícola cada vez menor, ao mesmo tempo preservando a saúde do solo e protegendo a qualidade ambiental.

Intensificação da agricultura resultou em NUE global extremamente pobre, o que representa uma séria ameaça à qualidade ambiental, pois grandes quantidades de nutrientes são perdidas para a água e o ar – aquecendo o planeta, com quase 11% das emissões globais de gases de efeito estufa provenientes da agricultura.

Particularmente preocupante é a emissão do óxido nitroso “gás hilariante” como resultado da fertilização excessiva de nitrogênio da terra, que é 300 vezes mais potente do que o dióxido de carbono na indução do aquecimento global. Cerca de 70% das emissões de óxido nitroso de origem antropogênica para a atmosfera são provenientes do setor agrícola.

Nanofertilizantes oferecem o potencial de atingir a fertilidade das culturas, aumentar o NUE e reduzir a emissão de óxido nitroso, o que pode ajudar apoiar emissão líquida zero de gases de efeito estufa até as metas de 2050 sob a Lei de Mudanças Climáticas do Reino Unido.

A equipe de pesquisa, que inclui especialistas da Academia Militar Helênica, em Vari, Grécia e Novamechanics Ltd, em Nicósia, Chipre, observou que a nanotecnologia oferece um grande potencial para melhorar a agricultura de quatro maneiras principais:

• Melhorar as taxas de produção e rendimentos das culturas;
• Aumentar a saúde do solo e a resiliência da planta;
• Melhorar a eficiência de recursos, como fertilizantes, e reduzir a poluição; e
• Desenvolver plantas com sensores inteligentes que podem alertar os agricultores sobre tensões ambientais.

O co-autor, Dr. Peng Zhang, pesquisador Marie Skłodowska-Curie da Universidade de Birmingham, comentou: “Abordagens computacionais, incluindo IA e aprendizado de máquina, terão um papel crítico na condução do progresso da agricultura nano-habilitada. Essas abordagens já estão começando a ganhar aceitação regulatória para avaliação de segurança de nanomateriais, permitindo o desenvolvimento de nanomateriais seguros desde o projeto para produtos de consumo e medicamentos.

“Integrar IA e nanotecnologia à agricultura de precisão desempenhará um papel vital na sondagem dos parâmetros de design de nanomateriais para uso em fertilizantes e distribuição de pesticidas para garantir impactos mínimos na saúde do solo, juntamente com resíduos mínimos de nanomateriais restantes nas porções de tecido comestível – ajudando a garantir a segurança e agricultura sustentável”, disse o pesquisador.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Birmingham (em inglês).

Fonte: Tony Moran, Universidade de Birmingham.  Imagem: Pixabay.

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