Com o rápido crescimento e desenvolvimento de big data, inteligência artificial e computação em nuvem nas últimas décadas, o campo da agricultura passou por uma transformação radical e entrou na era da agricultura inteligente.
Enquanto a agricultura tradicional analisa e resume principalmente o crescimento das culturas por meio de inspeção visual ou experiência de trabalho, a agricultura inteligente monitora principalmente as informações nas atividades de produção agrícola, como pH, temperatura ambiente e umidade em tempo real por meio de sensores distribuídos.
Do ponto de vista do meio ambiente, economia e confiabilidade a longo prazo, o desenvolvimento de fontes de energia renováveis no ambiente agrícola é ideal para fornecer energia aos sensores agrícolas.
A utilização atual da energia solar é principalmente através de células solares para alcançar a geração de energia fotovoltaica. No entanto, a eficiência de conversão fotoelétrica atual é muito baixa para formar um sistema de geração de alta potência devido à baixa densidade de potência da geração de energia fotovoltaica.
Além disso, as desvantagens da geração de energia fotovoltaica, como limitação pelo clima, alto custo de materiais à base de silício e alta poluição ambiental, limitam o uso generalizado da geração de energia fotovoltaica na agricultura.
Os TENGs (triboelectric nanogenerators - nanogerador triboelétrico) é uma tecnologia emergente de coleta de energia e atraiu o interesse de pesquisa de muitos estudiosos devido à sua estrutura simples, alto rendimento, baixo custo, diversas opções de materiais e capacidade de coletar energia mecânica irregular, distribuída e de baixa frequência, que estão presentes no ambiente agrícola.
Como uma tecnologia promissora para colheita de energia mecânica, o nanogerador tem várias vantagens sobre os geradores eletromagnéticos tradicionais, como tamanho pequeno, peso leve, baixo custo de fabricação, estrutura diversificada, alta densidade de potência e alta eficiência.
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia, esses nanogeradores que podem colher simultaneamente energia do vento, gotas de chuva e do fluxo da água é proposta e demonstrada pelos autores, desde que toda e qualquer energia no ambiente possa ser usada para atender à demanda de energia para qualquer clima.
Figura 1: TENGs para detecção auto alimentada de informações agrícolas; diagrama esquemático da energia gerada por filmes poliméricos multicamadas que alimenta a operação do sistema de estufa. Fonte: (Dai et al. 2022).
Em seguida, os autores realizaram testes mecânicos nas amostras e chegaram à conclusão de que a viabilidade do processo proposto é comprovada pela produção bem-sucedida dos compósitos com estruturas altamente ordenadas de fibras alinhadas.
O artigo apresenta vários setores além da onde esses nanogeradores podem ser aplicados, tais como: fixação de nitrogênio (para a produção de fertilizantes), crescimento de colheita (para garantir que os produtores agrícolas possam obter os benefícios econômicos desejados por meio do cultivo agrícola), purificação do ar (que afetam muito o crescimento de plantações e animais) e purificação da água.
As amplas aplicações de sensores inteligentes na agricultura levaram ao desenvolvimento da agricultura em direção à modernização, informatização e inteligência. Sensores sustentáveis, sem manutenção e amplamente distribuídos são o pré-requisito e a chave para obter informações agrícolas em uma grande área.
Sendo assim, os autores apontam alguns conjuntos principais para a aplicação desses nanogeradores são a integração e miniaturização do sistema, estabilidade e durabilidade, precisão de detecção, performance e demanda comercial.
Concluindo, mesmo a agricultura ser uma técnica milenar, ela não está restrita ao avanço da humanidade e, com isso, da tecnologia. Desenvolver e aperfeiçoar equipamentos (com diferentes materiais) para vencer condições climáticas mais diversas para garantir a produtividade agrícola é uma atribuição extremamente importante e reforça a importância do papel do engenheiro de materiais na nossa sociedade.
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