O impacto crescente das alterações climáticas no setor vitivinícola – um setor com papel estratégico no desenvolvimento regional e na economia portuguesa – tornou imperativa a criação de uma nova estratégica para os modelos de produção que contemplasse os desafios emergentes. Fenómenos como geadas, secas prolongadas ou chuvas intensas representam ameaças para a produtividade e qualidade das uvas, comprometendo colheitas – ao mesmo tempo que se regista uma tendência global de quebra na produção e na área vitícola. Este é um cenário que se agrava com a diminuição do consumo de vinho, nomeadamente em mercados tradicionais.
Estão, por isso reunidas as condições – e as necessidades, a nível ambiental, agronómico e económico – para a transição e implementação de uma gestão mais eficiente, orientada para a criação de valor no setor, baseada em princípios de diferenciação e valorização da qualidade. “A degradação dos solos, a escassez de recursos hídricos, a perda de biodiversidade e os efeitos das alterações climáticas exigem uma transformação profunda dos sistemas produtivos, com foco na resiliência, regeneração ecológica e eficiência agronómica”, aponta Rui Martins, investigador do INESC TEC.
É neste cenário que surge o projeto REGESMART+, uma iniciativa composta por representantes da indústria biofarmacêutica de origem vegetal e por instituições de investigação nas áreas de bioengenharia vegetal, biossistemas e bioengenharia, e agricultura de precisão, que visa “integrar práticas regenerativas e tecnologias digitais de monitorização para promover uma viticultura mais sustentável e resiliente”. A proposta passa por uma nova geração de viticultura de precisão, assente numa abordagem “holística e regenerativa”, que interpreta o binómio planta-solo como “unidade funcional de diagnóstico e gestão”.
De acordo com Rui Martins, “através de uma monitorização em tempo real dos “sinais vitais” da videira – possível com recurso a sensores inteligentes (wearables), tecnologias óticas, deteção remota e modelos digital twin –, serão desenvolvidas ferramentas de “diagnóstico fisiológico para prescrição agronómica personalizada”. Recolhida a informação, será possível implementar uma gestão “mais eficiente, resiliente e adaptada às condições específicas de cada planta e do seu ecossistema”.
O projeto, prossegue o investigador, tem quatro eixos principais. O primeiro prevê “o desenvolvimento de indicadores fisiológicos com impacto na gestão vitícola”; o segundo visa a criação de “modelos de diagnóstico digital com tecnologias óticas e sensores avançados”; o terceiro passa pela “conceção de uma plataforma digital integrada para apoio à decisão”; e, por último, o “desenho de soluções biológicas de nova geração”.
Phenoware, o sistema made in INESC TEC
No centro da transformação que se antecipa que o projeto venha a operar está a tecnologia Phenoware. Desenvolvida no INESC TEC, esta solução combina a monitorização metabólica e fisiológica multiescala da planta, do solo e do microbioma. Este acompanhamento é feito através de wearables – os mesmos dispositivos que serão utilizados durante o projeto –, juntamente com gémeos digitais capazes de “reconstruir o estado biológico da planta desde os processos moleculares e celulares até ao comportamento fisiológico da planta em campo”.
Até aqui, a “instrumentação monoparamétrica” dominava a investigação neste tópico, com “medições descontínuas” ou marcadas pela “ausência de informação causal sobre os processos fisiológicos ou sobre os fluxos metabólicos e termodinâmica da” planta. Por outras palavras, apenas era possível um retrato do momento, uma espécie de fotografia, do estado da planta – aquando da medição – e não um acompanhamento contínuo, com potencialidade de otimização.
A abordagem sugerida pelo Phenoware permitiu, pela primeira vez, “observar e inferir, em tempo real, os processos metabólicos críticos que determinam o desempenho fisiológico das culturas”. Abre-se, assim, caminho para a otimização da eficiência fotossintética e termodinâmica, da utilização dos recursos e da regeneração. Paralelamente, é feita uma integração de modelos metabólicos à escala genómica, processo que possibilita a identificação dos mecanismos moleculares subjacentes às respostas fisiológicas observadas. Desta forma, é feita uma “caracterização contínua do estado do fenótipo e metabólico das células vegetais”.
Segundo o mesmo investigador, “a utilização de modelos multiescala (célula, tecido, estrutura e planta), permite compreender de que forma a plasticidade fenótipa adaptativa reorganiza o metabolismo vegetal em resposta às condições ambientais”, com os resultados a constituírem uma base científica para uma “gestão agrícola individualizada, preditiva e orientada para a maximização da produtividade e da sustentabilidade dos sistemas agrícolas”.
Uma cadeia de valor focada na transferência de conhecimento
Com um consórcio que engloba dez instituições portuguesas e abrange toda a cadeira de valor de biotecnologia aplicada à agricultura – potenciando a transferência de conhecimento científico para a prática –, o REGESMART+, a fim de concretizar a visão defendida, também desenvolverá “plataformas de upscaling que permitam acelerar a transferência de soluções” que se encontram em fase laboratorial, incluindo bioestimulantes, biopesticidades (a partir de extratos bioativos de subprodutos da vinha, como é o caso da lenha de poda, mostos e bagaços) e tecnologias baseadas no microbioma (bactérias promotoras de crescimento vegetal e fundos microrrízicos)..
A Inteligência Artificial (IA), tecnologia central nos dias de hoje, também desempenhará um papel determinante no projeto, nomeadamente na criação de indicadores de diagnóstico para apoio à decisão, na análise de dados complexos – óticos, metabolómicos, climáticos e agronómicos – e na prescrição personalizada de soluções de base biológica, partindo de modelos preditivos e machine learning.
Ainda que de olhos postos na prescrição agronómica inteligente, considerando o objetivo estratégico final e um desígnio deep tech ambicioso, o projeto pretende dar os primeiros passos em Portugal nesta área. Alinhado com os objetivos estratégicos do PT2030, do Pacto Ecológico Europeu (Green Deal), da Missão Solo da União Europeia e dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas – que visam uma transição sustentável do setor vitivinícola – o projeto conta com os contributos do INESC TEC na “pivotagem e no upscaling de tecnologias avançadas de biotecnologia e bioengenharia para agricultura regenerativa”.
Entre as tarefas que serão materializadas pelos investigadores do instituto, incluem-se o desenho de tecnologias que permitem otimizar e acelerar a criação de produtos biotecnológicos, recorrendo a plataformas experimentais de alto débito (high-throughput), assim como o co-desenvolvimento de metodologias upscaling para a transferência destas soluções para o campo, recorrendo a gémeos digitais e sistemas avançados de monitorização e simulação para validação e projeção da implementação quantitativa e eficiente de sistemas agrícolas regenerativos. Também a construção de sistemas avançados de plant-driven agriculture, com a integração de monitorização metabólica, modelação multiescala e gémeos digitais terá contributos do INESC TEC.
A validação de indicações fisiológicos e metabólicos, assim como a respetiva disponibilização numa plataforma de apoio à decisão e, em paralelo, o desenvolvimento de testes de bioestimulantes de nova geração, com potencial de integração futura num sistema de prescrição inteligente, são, por isso, algumas das etapas previstas no âmbito da estratégia do REGESMART+ e que tiveram a sua génese no agenda Fotónica Inteligente para Fenotipagem de Culturas Agro-alimentares (PhenoBot) do Plano de Recuperação e Resiliência.
Os novos desafios, aponta Rui Martins, darão origem a uma “plataforma tecnológica de referência, com potencial para desempenhar um papel estratégico na transformação da agricultura portuguesa e europeia”. Simultaneamente, a solução também permitirá acelerar a adoção de “sistemas regenerativos inteligentes, sustentáveis e orientados para o desempenho individual de cada planta”, a reconhecida “agricultura de precisão 5.0”.
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