Linhas de Pesquisa
O PPGEA-UFV tem ao todo 12 linhas de pesquisa, sendo duas na Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas; uma na Área de Construções Rurais e Ambiência, uma na Área de Energia na Agricultura; quatro na Área de Mecanização Agrícola e quatro na Área de Recursos Hídricos e Ambientais.
Linhas de Pesquisa na Área de Concentração em Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas.
A Área de Concentração em Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas conta com duas linhas de pesquisa: a) Propriedades Físicas e Qualidade dos Produtos Agrícolas e b) Secagem e Armazenamento de Produtos Agrícolas.
Na Linha de Pesquisa Propriedades Físicas e Qualidade dos Produtos Agrícolas são realizadas pesquisas que visam determinar as propriedades físicas dos diferentes produtos agrícola e como essas propriedades são afetadas pelos processos a que os produtos são submetidos. Essas determinações são importantes porque o comportamento dos produtos em todas as etapas da pós-colheita é afetado pelas suas propriedades físicas. Além disso, essas propriedades físicas são parâmetros importantes utilizados para a modelagem matemática e a simulação dos processos que é uma das formas mais eficientes para se estudar as diferentes operações unitárias usadas no armazenamento e processamento dos produtos agrícolas. As mais diferentes técnicas são utilizadas nessas determinações, desde estudos de equilíbrio higroscópico, passando por obtenção de curvas de secagem em camada delgada, testes de compressão e de tração para determinação de propriedades mecânicas, até o uso de técnicas de visão artificial. Dependendo da finalidade e do tipo de produto são definidas as propriedades que necessitam serem caracterizadas para se definir as técnicas de armazenamento e processamento mais adequadas. Um outro foco dessa linha de pesquisa é o estudo das propriedades físicas associadas à avaliação da qualidade dos produtos agrícolas. O mercado consumidor vem exigindo cada vez mais produtos agrícolas de melhor qualidade por isso, trabalhos que levem à disponibilização de produto de melhor qualidade vêm cada vez mais sendo demandados. Ainda nessa linha de pesquisa são realizados trabalhos voltados para o monitoramento e a preservação da qualidade dos produtos agrícolas. Técnicas envolvendo o uso de princípios ativos extraídos de produtos vegetais vêm sendo estudadas para a melhor preservação dos produtos agrícolas sem promover contaminação do produto por defensivos químicos. Uma outra área que vem sendo muito estudada nessa linha de pesquisa é o uso do ozônio. O ozônio é eficaz no controle de pragas e de fungos, e para detoxificar e remover agrotóxicos produtos agrícolas. Entretanto, é preciso desenvolver os métodos mais adequados de emprego do ozônio para cada produto agrícola.
Na Linha de Pesquisa em Secagem e Armazenamento de Produtos Agrícolas são realizadas pesquisas que visam o desenvolvimento de novas técnicas de secagem e armazenamento de produtos agrícolas. Um dos focos dos trabalhos de pesquisa é a questão da qualidade, uma vez que as operações de secagem e armazenagem determinam a qualidade do produto final. Outro foco é a questão do uso de energia, as unidades de armazenamento e processamento de produtos agrícolas demandam grande quantidade de energia. Um exemplo disso é o processo de secagem: a secagem de determinados produtos chega a consumir mais de 50% de toda a energia usada na produção. Por isso, é importante se buscar sistemas que apresentem melhor eficiência energética. Nessa linha também é importante estudar a capacidade operacional dos sistemas, como no Brasil muitas regiões produzem duas safras anuais, o processo de colheita da primeira safra tem que ser feito de forma rápida o que sobrecarrega as unidades de armazenamento e processamento de produtos agrícolas. Assim, é necessário se desenvolver equipamentos com elevada capacidade operacional para atender a essa demanda. Por fim, uma demanda que o setor de pós-colheita apresenta é a de automação das operações unitárias que são utilizadas. A partir da automação é possível ajustar as condições de funcionamento das máquinas utilizadas e com isso garantir uma melhor qualidade para o produto, um uso mais eficiente da energia e uma maior capacidade operacional das máquinas. No processo de automação são utilizados uma série de sensores, que geram dados que podem ser utilizados nos sistemas de agricultura digital, permitindo que as operações e processos possam ser monitorados auxiliando a tomada de decisão e os processos de rastreabilidade dos produtos agrícolas.
Linhas de Pesquisa na Área de Concentração em Construções Rurais e Ambiência
A Área de Concentração em Construções Rurais e Ambiência conta com uma linha de pesquisa, a de Ambiência, Engenharia e Arquitetura de Sistemas Agrícolas e Agroindustriais na Produção Animal e Vegetal. Nessa linha vêm sendo conduzidos projetos de pesquisa sobre ambiência em edificações rurais, incluindo o estudo do ambiente térmico, as características das instalações e sanidade animal e local, além do estudo dos procedimentos construtivos necessários para que os espaços habitados apresentem as condições térmicas exigidas para o máximo desempenho produtivo. Um exemplo desse tipo de trabalho é o estudo de sistemas de produção Compost Barn que visam garantir um ambiente de melhor qualidade para os animais resultando em ganhos de produtividade. A análise de ciclo de vida vem sendo utilizada, por exemplo, para se verificar a sustentabilidade da cadeia de produção de ovos. Na área de zootecnia digital, trabalhos vêm sendo realizados visando desenvolver um sistema de Blockchain para rastrear a cadeia de produção de leite.
Linhas de Pesquisa na Área de Concentração em Energia na Agricultura
A Área de Concentração em Energia na Agricultura conta com uma linha de pesquisa que é a de Racionalização do Uso de Energia em Processos Agrícolas e Fontes Renováveis de Energia. Merecem destaque as pesquisas que estão sendo desenvolvidas visando à produção de biocombustíveis a partir de microalgas. Os projetos de pesquisas que são desenvolvidos nessa linha têm recebido o apoio da Petrobrás. Tem-se se buscado o desenvolvimento de sistemas de produção de microalgas que resultem em maior produtividade de matéria-prima para a produção de biocombustíveis. Para se desenvolver esses sistemas, técnicas de modelagem com base em CFD têm sido utilizadas para se garantir uma melhor condição para a produção das microalgas. Também, trabalhos têm sido realizados visando o desenvolvimento de métodos de extração de óleo e produção de biocombustível, como o biodiesel. Os resultados dessas pesquisas têm resultado em patentes depositadas junto ao INPI. Uma outra forma de biocombustível que sendo estudado nessa linha de pesquisa é a produção de biogás, seja a partir de resíduos e águas residuárias seja a partir de culturas implantadas especificamente para produção do biogás. Um outro foco das pesquisas realizadas nessa linha tem sido a produção de energia solar a partir de células fotovoltaicas. Novos sistemas de geração de energia vêm sendo investigados. O foco é se conseguir sistemas que apresentem boa eficiência e que tenham custo acessível.
Linhas de Pesquisa na Área de Concentração em Mecanização Agrícolas
A Área de Concentração em Mecanização Agrícola conta com quatro linhas de pesquisa: a) Engenharia de Aplicação de Defensivos Agrícolas; b) Agricultura de Precisão; c) Modelagem, Simulação e Projeto de Máquinas Agrícolas e d) Máquinas Agrícolas.
Na linha de pesquisa em Engenharia de Aplicação de Defensivos Agrícolas são estudados os sistemas utilizados para aplicação de produtos visando o controle de pragas e doenças das culturas. A aplicação de defensivos é uma importante operação da Mecanização Agrícola. Embora muito questionada devido aos impactos ambientais que provoca, a aplicação de defensivos agrícolas tem tido um papel importante na produção agrícola brasileira. Nessa linha são desenvolvidos projetos visando a aplicação racional de defensivos agrícolas, incluindo desenvolvimento técnicas de aplicação, dimensionamento de componentes e análise dos sistemas de aplicação visando reduzir a contaminação ambiental. Sistemas de aplicação à taxa variada e sistemas de aplicação com base na utilização de veículos aéreos não-tripulados têm sido estudados.
Na linha de pesquisa em Agricultura de Precisão são desenvolvidos sistemas para o manejo e/ou monitoramento das culturas considerando a variabilidade espacial e temporal dos sistemas de produção agrícola. Envolve o desenvolvimento de sensores, de máquinas para aplicação à taxa variada e de sistemas de apoio à decisão. Sensores para o monitoramento de diferentes atributos do solo têm sido desenvolvidos. Sensores para o monitoramento do desenvolvimento das culturas com base em propriedades espectrais também têm sido desenvolvidos. Técnicas de sensoriamento remoto e sensores proximais são desenvolvidas para caracterizar as variabilidades espaciais e temporais das culturas. Como exemplos podem ser citados os trabalhos desenvolvidos na área de uso de veículos aéreos não-tripulados para imageamento de áreas cultivadas. Sensores de posicionamento com base em GNSS (Sistemas Globais de Navegação por Satélites) são aplicados para a navegação/orientação de máquinas no campo e para o georreferenciamento de dados coletados. Sistemas para análise da variabilidade espacial e/ou para a delimitação de zonas de manejo foram criados em projetos conduzidos dentro dessa linha de pesquisa.
Na linha de pesquisa em Modelagem, Simulação e Projeto de Máquinas Agrícolas são utilizadas modernas técnicas computacionais visando o projeto e a análise das máquinas utilizadas no meio agrícola. Para aumentar a capacidade operacional, tornando assim possível a redução de custo e de uso de mão-de-obra, as máquinas agrícolas estão se tornado cada vez mais complexas. Só para citar um exemplo, nas décadas de 1970 e de 1980, a velocidade das semeadoras girava em torno de 6 km/h, enquanto hoje já se fala em semeadoras trabalhando em velocidade de 28 km/h. As máquinas de aplicação de defensivos autopropelidas também trabalham hoje em velocidades nunca imaginadas. Tudo isso, só tem sido possível graças a um trabalho intenso de modelagem do comportamento dinâmico das máquinas e ao desenvolvimento dos sistemas de piloto automático que controlam o deslocamento das máquinas. A robotização das operações mecanizadas está trazendo uma nova demanda em projeto de máquinas, que é o desenvolvimento de máquinas de elevada eficiência e que empregam sistemas sofisticados para o seu controle.
A linha de pesquisa em Máquinas Agrícolas busca desenvolver sistemas mecanizados de maior eficiência para a exploração das culturas. São realizados estudos relacionados com a avaliação do desempenho dos conjuntos mecanizados. Um outro aspecto estudado nessa linha de pesquisa diz respeito ao estudo dos fatores humanos e de segurança relacionados à operação das máquinas e implementos agrícolas.
Linhas de Pesquisa na Área de Concentração em Recursos Hídricos e Ambientais
A Área de Concentração em Recursos Hídricos e Ambientais conta com quatro linhas de pesquisa: a) Conservação do Solo e da Água; b) Manejo de Água/Planta na Agricultura Irrigada; c) Planejamento e Manejo Integrado dos Recursos Hídricos e d) Qualidade Ambiental, Tratamento de Resíduos e Recuperação de Recursos.
Na Linha de Pesquisa em Conservação do Solo e da Água busca-se modelar os processos físicos associados à erosão hídrica; desenvolver e/ou atualizar metodologias capazes de identificar, locar e dimensionar técnicas mais adequados para a conservação do solo e da água; e caracterizar a variabilidade espacial de atributos físico-hídricos do solo e a variabilidade espaço-temporal do uso e cobertura do solo. Os resultados das pesquisas desenvolvidas nessa linha são úteis para: a) identificar e minimizar a ocorrência do processo erosivo em nível de bacia hidrográfica; b) auxiliar na identificação e no dimensionamento de técnicas mais adequadas para a conservação do solo e da água em nível de bacia hidrográfica; c) obter informações de solo, as quais são fundamentais para ampliar a aplicação de modelos hidrológicos e hidrossedimentológicos em bacias hidrográficas com escassez de dados; d) avaliar o impacto das diferentes formas de uso, manejo e ocupação do solo relativo à ocorrência da erosão hídrica e às caraterísticas quali-quantitativa das águas superficiais; e e) auxiliar a gestão de recursos hídricos e o planejamento de uso e manejo conservacionista do solo e da água em nível de bacia hidrográfica. Para o desenvolvimento das pesquisas dessa linha são utilizadas técnicas avançadas de sensoriamento remoto, processamento de imagens, sistemas de informações geográficas, inteligência artificial (Machine Learning, k-Nearest Neighbors, Random Forest, redes neurais e Regressão Linear Múltipla) e análise multicritérios. A associação dessas técnicas possibilita incluir as variabilidades espacial e temporal das caraterísticas e dos processos que regem a erosão hídrica do solo nas análises e decisões quanto ao uso e manejo conservacionista do solo em nível de bacia hidrográfica.
Na Linha de Pesquisa em Manejo de Água/Planta na Agricultura Irrigada busca-se desenvolver pesquisas que visem aumentar a eficiência do uso da água e demais insumos pelas culturas irrigadas. As pesquisas desenvolvidas estão fundamentadas na premissa de que é possível utilizar os recursos hídricos na agricultura com racionalidade de tal forma a minimizar o desperdício. Para isso, os trabalhos conduzidos envolvem os diferentes métodos e sistemas de irrigação e suas eficiências, análises das diferentes formas de manejo de culturas irrigadas, o estudo das relações água-solo-planta-atmosfera e a otimização dos recursos hídricos perante a crise hídrica. Dependendo do problema a ser resolvido, sensores e sistemas de monitoramento são desenvolvidos e técnicas de modelagem com base em inteligência artificial são utilizadas.
Na Linha de Pesquisa em Planejamento e Manejo Integrado dos Recursos Hídricos busca-se desenvolver metodologias, tecnologias e obter subsídios para o planejamento e manejo integrados dos recursos hídricos no âmbito de bacias hidrográficas. Com essas informações, pretende-se: a) otimizar o dimensionamento e manejo de projetos hidroagrícolas, reduzindo o seu custo de implantação e manutenção; b) minimizar os prejuízos decorrentes da exploração agropecuária sobre os recursos naturais, principalmente no que diz respeito à utilização dos solos agrícolas conforme a sua aptidão; c) otimizar o aproveitamento da água, não só para a agricultura, mas também para diversas outras atividades em que esse recurso é fundamental; e d) desenvolver sistemas integrados para o planejamento e a gestão integrada dos recursos hídricos em acordo com as diretrizes estabelecidas na Política Nacional de Recursos Hídricos. Busca-se, também, além de desenvolver metodologias e tecnologias aplicáveis à gestão de recurso hídricos e conservação de recursos naturais, a sua fácil disponibilização aos profissionais que atuam na área. Os trabalhos de pesquisa nessa Linha envolvem o uso técnicas de sensoriamento remoto e sistemas de informação geográfica para fins de análises hidrológicas em bacias hidrográficas nos diferentes biomas brasileiros. Além disso, técnicas de inteligência artificial são utilizadas para fins de modelagem hidrológica com o objetivo de suprir a carência de informações pluviométricas e fluviométricas nas distintas bacias hidrográficas brasileiras, visando a regionalização de vazões máximas para fins de mapeamento de áreas inundáveis e dimensionamento de obras hidráulicas, mínimas de referência para fins de outorga de uso de água e médias de longa duração para fins de estudos de regularização de vazões em bacias hidrográficas.
Na Linha de Pesquisa em Qualidade Ambiental, Tratamento de Resíduos e Recuperação de Recursos são desenvolvidos trabalhos com o objetivo de estudar o manejo, o tratamento e o dimensionamento de estruturas e equipamentos adequados à captação, produção e distribuição de resíduos orgânicos. Para isso são utilizadas diferentes técnicas para análise de resíduos e técnicas computacionais para a modelagem do sistema.