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O Futuro da Agricultura: Entre Alta Tecnologia e Ecologia

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A Necessidade de uma Nova Revolução Agrícola

Farming is the central technology that has allowed human civilizations to thrive. In the modern era, it has become more mechanized and industrialized and is a distant concern for most of the population. Only 2% of the US population works in farms and ranches today. On average, one U.S. farm feeds 169 people annually in the U.S. and abroad.

Industrial farming freed up labor for industries and services and to feed an ever-growing global population. But it also comes with a wide array of issues:

  • Queda no valor nutricional dos alimentos.
  • Poluição dos recursos hídricos e da cadeia alimentar por pesticidas, herbicidas e fertilizantes.
  • Danos ao ecossistema, desde a população de insetos até a biodiversidade global.
  • Erosão do solo, ameaçando terras aráveis e a fertilidade das áreas agrícolas.
  • Emissões de gases de efeito estufa, com 22% das emissões globais provenientes da agricultura, silvicultura e outros usos da terra.

It is becoming increasingly clear that the Green Revolution, while alleviating the 1970s fear of global famines, needs an upgrade to tackle these problems. Luckily, the trend of bigger tractors, bigger farms, and more chemicals is being reversed by progress in biotech, robotics, software, and even space technology.

Robôs e Drones

Maybe the upcoming largest change in farming practice is the emergence of farming robots and drones. This sudden arrival of new machinery on the farm is due to a few technological leap in recent years:

  • Sensores e peças mecânicas mais baratos, reduzindo custos.
  • Visão computacional, permitindo que os robôs realmente vejam as culturas.
  • Baterias, aumentando a autonomia dos sistemas.
  • IA, tornando-os semiautônomos e provavelmente em breve totalmente autônomos.

This can help replace a lot of labor that cannot be mechanized with bigger, heavier tractors, like fruit picking, weeding, removal of insects, etc.

Fonte: Corteva

O menor tamanho dos robôs agrícolas e sua autonomia baseada em IA podem criar novos métodos de cultivo também.

Por exemplo, o laser pode ser usado para “eliminar” ervas daninhas em vez de removê‑las mecanicamente. Ou herbicidas podem ser pulverizados em plantas individuais identificadas com visão computacional, em vez de em todo o campo.

Drones voadores de grande porte também podem ser usados em operações agrícolas, desde transportar cargas pesadas como sacos de fertilizante e colheita (especialmente em terrenos montanhosos) até até mesmo polinizar artificialmente campos de milho.

You can read more details about this technology, its applications and leading companies in this field in “Investidores Devem Prestar Atenção: A Robótica Está Dominando a Agricultura”.

Dados

Farming is becoming increasingly a data-driven business. Instead of relying on the experience and instinct of individual farmers, data can now drive the decision-making on irrigation, chemical uses, etc.

Um elemento chave aqui é a imagem multiespectral ou a imagem sintética das culturas em múltiplos comprimentos de onda de luz. Ela ajuda a identificar qual segmento de um campo precisa de água, está atacado por uma doença, e pode antecipar os rendimentos futuros das culturas.

These images are most of the time generated from above, either through a long-range drone or satellite. They can be complemented by in-field sensors measuring nutrients in the soil or its moisture content.

Software / IA

Farms are also increasingly using software to manage their day-to-day operations. This includes data like multi-spectral images but also day-to-day operations handled by ERP software, like payroll, schedule, machine maintenance, billing, etc.

Fonte: AgriERP

Quanto mais dados disponíveis e centralizados na fazenda, mais a análise de IA pode ajudar. Por exemplo, a combinação de previsões meteorológicas, dados das culturas e maquinário disponível pode otimizar o cronograma da temporada de colheita.

It could do many other things, for example, detecting leaks in irrigation systems, optimizing fertilizer and pesticide use, monitoring livestock location and health, automating the sorting of the harvest, etc.

Engenharia Genética

While farming practices have stayed unchanged for a long time, humans have always worked hard at developing new crop varieties that were superior in one way or another: more productive, more resistant, more nutritious, etc.

Tradicionalmente, isso só podia ser feito em um ritmo muito lento, usando apenas mutações que ocorriam naturalmente. Mesmo a maioria dos métodos recentes para desenvolver novas variedades dependia principalmente de mutações aleatórias (induzidas) selecionadas.

A biotecnologia moderna mudou nossa abordagem. Embora controversas, as culturas transgênicas provavelmente serão uma ferramenta central da medicina futura, especialmente à medida que nos afastamos da primeira geração projetada em torno do uso de pesticidas e herbicidas químicos.

Instead, newer generations of GMO crops will be able to:

  • Resistir aos efeitos da instabilidade climática usando menos água, resistindo a calor intenso, seca, etc.
  • Suportar níveis mais altos de salinidade, permitindo o cultivo em água ligeiramente salina, uma preocupação particular para o cultivo de arroz e campos fortemente irrigados.
  • Resistir a pragas e doenças com genes modificados em vez de apenas produzir toxinas como as transgênicas de 1ªgeração.

Lastly, in “Microbiomas de Plantas Engenharia – Protegendo Culturas com Bactérias”, we also discussed how GMOs could be engineered to nurture a better and richer bacteria ecosystem in the soil, which in turn would help make the crops more resistant and more productive.

Domesticação De Novo

Most of the plants we consume were initially wild plants that got domesticated. This was done in just a handful of locations, which strongly indicates that probably quite a few other plants could be domesticated.

Então surge uma nova opção, chamada “domesticação de novo”. A ideia é que, em vez de pegar culturas modernas de alto rendimento e tentar torná‑las tão resistentes quanto ervas daninhas selvagens, por que não pegar ervas daninhas já resistentes e torná‑las tão produtivas quanto as culturas modernas?

We discussed in detail this idea in “Avançando a Agricultura com IA e Engenharia Genética – O Futuro do Cultivo“, including how it could be combined with multi-spectral imaging so that farming robots could zap all the weeds without the modified “tag”.

Novos Tipos de Alimentos

Another option to improve farming is to create new types of food products. For example, we covered in “Usando CRISPR-Cas9 para Hackear Geneticamente Micélio Comestível em Substitutos de Carne” how fungi can be genetically modified to look and taste like meat while being even healthier.

Over time, adding more nutrients, like in the Golden Rice project, or improving taste could be a great way to boost farming productivity.

Novo Método de Agricultura

While technology-focused approaches, like robotic, data/AI-driven, or GMOs are going to be part of the future of farming, this is not all. The more we understand the complexity of our ecosystems, and the interactions between all its components, the more we realize how to make better farms as well.

This is at the center of a silent revolution in agriculture, covered by many labels like permaculture, regenerative agriculture, biodynamic farming, etc.

Permacultura & Agricultura Regenerativa

Initially, more of a counter-movement rejecting modern farming methods, permaculture has evolved into a respected scientific field and demonstrated its ability to create more ecologically friendly farms that are also profitable and productive.

A ideia é integrar juntos o efeito de solos saudáveis na sobrevivência das plantas, as sinergias entre diferentes espécies vegetais, predadores de pragas das culturas, o conteúdo de carbono dos solos, etc.

Muitos rótulos semelhantes aos mais conhecidos “agricultura orgânica” estão surgindo agora para a agricultura regenerativa.

Este método resulta em um design de fazenda mais complexo, integrando em um único sistema árvores, arbustos, sebes e lagoas sobre linhas de culturas. O método é muito produtivo, mas na maioria dos casos pode ser difícil de integrar com os gigantescos tratores da agricultura industrial moderna.

Felizmente, é muito mais fácil de implementar aproveitando as tendências de eletrificação, robótica e drones. E, como é mais complexo, uma abordagem orientada por dados tende a ter bom desempenho também na agricultura regenerativa.

Agroflorestamento, Agricultura de Carbono e Biochar

The carbon emissions of agriculture are often a concern. And the more we understand the cycle of carbon, the more it is clear that soils are a key part, and that keeping carbon locked in soils rich in organic matter can be one of the most efficient methods for carbon capture.

A agricultura moderna, com aração profunda e solos expostos, tende a esgotar o conteúdo de carbono dos solos. Isso não só libera CO₂, mas também reduz a capacidade do solo de reter água e nutrientes, levando a uma necessidade maior de irrigação e fertilizantes custosos.

Portanto, “agricultura de carbono” é uma nova tendência, onde os agricultores trabalham a terra de forma que o carbono seja capturado em vez de liberado.

O primeiro método é o agroflorestamento, onde culturas ou animais de fazenda são cultivados em conjunto com uma fileira de árvores. Dessa forma, a árvore fornece sombra, umidade, folhas caídas e captura de carbono enquanto as culturas continuam cultivadas. Após várias décadas, as árvores podem gerar renda adicional na forma de madeira.

Em seguida vem a agricultura de carbono. Em geral, toda prática agrícola que adiciona matéria orgânica ao solo contribui para captura de carbono. Muitos países e blocos econômicos, incluindo a UE, estão agora oferecendo incentivos para a “agricultura de carbono” a fim de melhorar a sequestro e armazenamento de carbono em florestas e solos, bem como reduzir as emissões de gases de efeito estufa dos solos.

Fonte: Stop Waste

Por fim, uma nova tecnologia está sendo explorada por cientistas, amadores e agricultores: biochar. Isso ocorre quando matéria orgânica como resíduos de culturas ou madeira é queimada por pirólise. Em vez de queimar completamente até virar cinza, isso deixa um resíduo de carvão muito poroso.

Esta forma de carbono sólido é muito estável e pode permanecer inalterada por milhares de anos. Também fornece um refúgio para bactérias e fungos benéficos. O biochar está começando a ser usado em larga escala, por exemplo por campos de golfe para reduzir a necessidade de irrigação em 30%.

Energias Renováveis

Farms are progressively adopting renewable energy, especially solar and wind. In 2022, a total of 153.101 US farms and ranches used renewable energy-producing systems, compared to 57.299 in 2012, a 167% increase over 10 years.

Essas instalações solares também podem ser integradas com culturas em vez de cobrir terras agrícolas de alta qualidade, uma técnica chamada agrivoltaics, que explicamos em “Agrivoltaics para Unir Fazendas “Reais” com Fazendas Solares”.

Os agricultores também estão começando a incorporar digestores de metano para reciclar resíduos agrícolas em biogás, especialmente em ranchos que produzem grandes quantidades de resíduos animais.

Outra nova fonte de energia é a geotermia, que abordamos com mais detalhes em “Geotermia e Estufas Passivas – Reduzindo as Emissões de Carbono da Agricultura”.

Fertilizantes Zero-Carbono

Among the main fertilizers, phosphorus and potassium (the P and K in NPK fertilizers) are natural elements that are mined. So ultimately, for these fertilizers to be carbon neutral, it will require that the mining operations are themselves electrified and use green energy to produce the required power.

Nitrogen fertilizer is another story, as it is currently produced mostly from natural gas or other fossil fuels. Or to be exact, fossil fuels are powering the chemical reactions that turn atmospheric N2 into ammonia.

Afortunadamente, toda uma cadeia de suprimentos para produzir amônia verde está se desenvolvendo. Isso pode incluir a descentralização da produção de amônia a partir de sistemas modulares, como a oferta da FuelPositive Corporation e da AmmPower Corp. que apresentamos em “O Outro Combustível de Hidrogênio – Top 5 Ações de Amônia Verde”.

Pode até um dia ser uma parte importante da equação para substituir combustíveis fósseis como fonte de energia, como investigamos em “Descarbonizando Rotas de Navegação Global através de Amônia Verde”

e talvez alimentar equipamentos agrícolas também.

Alternativamente, o nitrogênio poderia ser adicionado ao solo diretamente por microrganismos especialmente engenheirados.

Agricultura Sem Solo

Farming is quickly evolving, and not only by caring better for soils or incorporating new technology. Some methods are now looking to remove entirely the need for fields and soil to produce food.

This can be done in urban farms, a new trend looking to bring food production closer to consumption centers, which we explored in “Escalando a Agricultura Urbana para Trazer Muitos Benefícios”.

Agricultura Vertical

One way to do farming in cities is vertical farming, where artificial light and indoor greenhouses look to replace traditional farming entirely.

Esta é uma ideia promissora, que, no entanto, pode precisar ser otimizada para ser competitiva com a agricultura tradicional.

Você pode aprender mais sobre isso em “Um Mergulho Profundo na Agricultura Vertical e seu Impacto Global”, assim como “5 Melhores Empresas de Agricultura Vertical” & “Top 10 Empresas de Agricultura Indoor”.

A maioria dos métodos de agricultura indoor e vertical depende da hidroponia, onde os nutrientes necessários às plantas não são fornecidos pelo solo, mas por água em fluxo. Explicamos como funciona em “Hidroponia – Tudo o Que Você Precisa Saber”.

Métodos ainda mais avançados removem até a água, limitando o cultivo a uma névoa de aerossol, um método chamado aeroponia.

Um passo adicional é combinar a criação de peixes com o cultivo de plantas, usando os resíduos dos peixes como fertilizante e as plantas como sistemas de purificação de água, um conceito chamado aquaponia.

Finalmente, algumas formas novas de alimentos podem ser cultivadas, como microalgas, que são ricas em proteínas e antioxidantes e podem então ser usadas para fazer suplementos alimentares ou incorporadas em bebidas.

Agricultura para Materiais Renováveis & Energia

Biocombustíveis

Farming could also become not just about food but about replacing many non-renewable materials with naturally grown alternatives.

For now, this has been done through the first generations of biofuels. In the future, cultivar algas para biocombustível pode ser um novo modelo de negócio agrícola.

Biomateriais

Many materials are today either made from non-renewable sources or are toxic in one way or another. A nova biotecnologia pode tornar possíveis alternativas mais naturais e saudáveis.

Isto é ainda mais verdadeiro para o bioplástico, com muitas empresas liderando o esforço para tornar nosso vício em plástico um problema muito menor.

Outro material com grandes promessas é a madeira. Enquanto a madeira e a silvicultura já são uma indústria maciça, valendo US$ 1,16 trilhão em 2024, a genética aprimorada poderia aumentar a produção de madeira e a captura de carbono.

A madeira pode ser um material muito mais potente do que o esperado. Pesquisadores estão descobrindo que condições alcalinas, altas temperaturas e biopolímeros podem transformar a madeira em “madeira aumentada que pode ter a resistência do aço e uma rigidez 23 vezes maior que o concreto”.

Investindo na Agricultura

There are many possible ways to invest in food and biomaterial production. And this is a major sector, with $9.09T in revenues globally.

Este também é um setor muito fragmentado, com a maior parte da atividade agrícola realizada por empresas relativamente pequenas, negócios familiares, etc. No geral, a agricultura raramente é verticalmente integrada, com diferentes empresas fornecendo insumos em diferentes estágios da cadeia de valor: equipamentos, sementes, químicos, mão‑de‑obra, processamento, revenda & marketing, etc.

Você pode investir em empresas relacionadas a alimentos através de várias corretoras, e pode encontrar aqui, em securities.io, nossas recomendações para as melhores corretoras nos EUA, Canadá, Austrália, Reino Unido, bem como muitos outros países.

Se você não está interessado em investir em uma empresa específica, também pode considerar ETFs de biotecnologia como o Global X AgTech & Food Innovation ETF (KROP), o iShares MSCI Agriculture Producers ETF (VEGI), ou o VanEck Agribusiness ETF (MOO), que proporcionarão exposição mais diversificada para capitalizar a vital indústria de produção de alimentos.

Empresa de Produção de Alimentos & Inovação Agrícola

(CTVA )

A Corteva é líder global em tecnologia agrícola, especialmente em químicos e sementes. Também está muito ativa em novas tecnologias agrícolas como a robótica.

Com US$ 17,2 bilhões em vendas líquidas em 2023, mais de 22.500 funcionários e mais de 10.000.000 de clientes, a empresa está entre as maiores de seu setor, junto com os concorrentes norte‑americanos Bayer e Syngenta.

No geral, e talvez refletindo uma tendência mais profunda de consumo reduzido e competição aumentada, as vendas de químicos (pesticidas, herbicidas, etc.) diminuíram em 2024, enquanto as vendas de sementes cresceram.

Fonte: Corteva

Em uma análise mais profunda, o negócio principal da Corteva em sementes está no milho e na soja, representando a maior parte da receita da empresa neste segmento. Mais notavelmente, soja “Enlist E3” da Corteva, com resistência a 3 herbicidas (2,4‑D colina, glifosato e glufosinato), cresceu de menos de 5% em 2019 para representar >65% do mercado dos EUA.

Fonte: Corteva

Na proteção de culturas/químicos, mais da metade das vendas foram de herbicidas, com o restante composto principalmente por inseticidas e fungicidas.

Fonte: Corteva

A Corteva construiu seu negócio atual em torno da agricultura industrial tradicional, que ainda é uma atividade muito lucrativa que sustenta o orçamento atual de P&D.

No entanto, também estamos olhando para o futuro da agricultura, que discutimos neste artigo. Notavelmente, a Corteva tem trabalhado em:

A Corteva também está ativamente buscando atender à futura demanda crescente por biocombustíveis verdes e proteínas especiais, cada um com um mercado endereçável de US$ 10‑30 bilhões até 2035.

Fonte: Corteva

Portanto, no geral, embora a Corteva seja um gigante dos métodos agrícolas “antigos” industriais, ela também está claramente ciente das mudanças no setor e se posicionando para se tornar uma empresa igualmente grande e bem‑sucedida, adaptada às práticas agrícolas que mudam rapidamente.

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Jonathan é um ex-pesquisador bioquímico que trabalhou em análise genética e ensaios clínicos. Ele agora é um analista de ações e escritor de finanças com foco em inovação, ciclos de mercado e geopolítica em sua publicação The Eurasian Century.