CBA: Transformando dados em sustentabilidade com monitoramento do solo em Manaus

No Polo Industrial de Manaus, inovação não é apenas sobre eficiência industrial. Em muitos casos, ela também está conectada à sustentabilidade, à biodiversidade e ao uso inteligente dos recursos naturais da Amazônia.

Foi a partir dessa lógica que o Centro de Bionegócios da Amazônia (CBA) se conectou ao Lab IIoT Manaus, iniciativa do CESAR com atuação local na região, para desenvolver uma Prova de Conceito (PoC) que une Internet das Coisas, dados e agricultura sustentável.

O desafio era claro: como acompanhar, em tempo real, se os nutrientes aplicados ao solo amazônico estão, de fato, chegando às plantas e como usar tecnologia para tornar esse processo mais eficiente, previsível e sustentável.

O desafio: quando o nutriente não chega à planta

O CBA atua em pesquisas voltadas ao aproveitamento sustentável da biodiversidade amazônica, incluindo o cultivo de plantas utilizadas para extração de fibras vegetais. Nesse contexto, um problema recorrente chamou atenção.

O solo amazônico é naturalmente pobre em nutrientes e altamente fissurado. Quando fertilizantes tradicionais são aplicados em pó e o solo é irrigado, grande parte desses nutrientes se perde por lixiviação: eles descem rapidamente pelas fissuras do solo antes de serem absorvidos pela planta.

O resultado é um paradoxo: o nutriente está no solo, mas a planta continua apresentando sinais de carência. Até então, o acompanhamento desse processo era feito por coletas pontuais e análises laboratoriais, sem visibilidade contínua do que realmente acontecia entre o solo e a planta ao longo do tempo.

A oportunidade: unir bioinsumos e IoT para enxergar o invisível

Antes da PoC com o CESAR, o CBA já vinha avançando em uma solução promissora: o desenvolvimento de bioesferas de liberação controlada, feitas a partir de resíduos e biopolímeros. Essas esferas aumentam a resistência à dissolução, fazendo com que os nutrientes permaneçam disponíveis por mais tempo no entorno da planta.

O próximo passo era entender, com precisão:

• se esses nutrientes estavam sendo liberados no ritmo esperado,
• se estavam chegando efetivamente à planta,
• e como ajustar o processo a partir de dados reais.

Foi aí que o Lab IIoT Manaus entrou como parceiro tecnológico.

A solução: um dispositivo enterrado no solo que transforma dados em decisão

A PoC desenvolvida pelo CESAR propôs algo simples na ideia, mas sofisticado na execução: um dispositivo IoT enterrado ao lado da planta, capaz de monitorar continuamente variáveis químicas e físicas do solo.

O protótipo integrou sensores multifuncionais capazes de medir grandezas como:

• umidade,
• pH,
• acidez,
• nutrientes (NPK),
• temperatura,
• entre outros indicadores críticos.

Esses sensores foram conectados a uma unidade de processamento, inicialmente baseada em Arduino e, posteriormente, migrada para Raspberry, que envia os dados para um dashboard de monitoramento em tempo real.

Pela primeira vez, o CBA passou a ter visibilidade contínua do que antes só era observado em recortes isolados de laboratório.

Construção colaborativa: tecnologia, botânica e experimentação

Desde o início, a PoC foi construída de forma conjunta. O time envolvido reuniu especialistas em:

• hardware,
• pesquisa científica,
• design,
• análise de dados,
• visão computacional.

Um dos primeiros desafios foi definir o que fazia sentido automatizar e o que ainda exigia análise laboratorial. Outro ponto crítico foi estudar o comportamento da planta, seus ciclos e taxas de crescimento, exigindo uma imersão em botânica para que a tecnologia fizesse sentido no contexto biológico.

Não existia um protocolo pronto de monitoramento em tempo real para esse tipo de cultivo. Parte do valor da PoC esteve justamente em descobrir essas correlações, entender relações entre variáveis e começar a estruturar alertas e padrões a partir dos dados.

Tudo isso foi conduzido em ciclos iterativos, com uso de metodologias ágeis e abordagem de design inspirada no Duplo Diamante + Terceiro Diamante do CESAR.

O papel da Visão Computacional

O algoritmo de visão computacional foi incluído no processo de análise do projeto CBA para ser utilizado como double check (ou aplicável somente no laboratório, não fazendo parte do dispositivo construído para o usuário final).

Abaixo temos 2 exemplos da análise visual feita por visão computacional, onde a primeira imagem indica Deficiência de potássio e a segunda imagem Deficiência nitrogênio.

Os critérios objetivos e mensuráveis para avaliar se uma planta está saudável ou não usando Visão Computacional (VC).

1. Cor da folha e índice de verde (Greenness Index). Sinais de problema detectados por VC:

• Amarelo: deficiência nutricional / estresse hídrico.
• Marrom: necrose.
• Roxo: deficiência de fósforo.
• Manchas pretas/brancas: fungos.

2. Detecção de Doenças e Lesões. Técnicas utilizadas:

• Segmentação de manchas por threshold adaptativo.

O que a Visão Computacional detecta:

• Pontos escuros → antracnose
• Bordas queimadas → deficiência hídrica
• Manchas irregulares → pragas
• Mofo branco/cinza → fungos

Testes, dados e aprendizados

Durante a fase de testes, o sistema passou por validações em bancada e em ambiente real. Como se trata de uma solução baseada em algoritmos e análise de dados, as métricas utilizadas incluíram:

• acurácia, para avaliar o desempenho geral do modelo,
• precisão, para identificar falsos positivos,
• recall (sensibilidade), para entender se o sistema estava conseguindo captar corretamente os eventos reais.

Mais do que números, o principal insight foi qualitativo: o monitoramento contínuo abriu novas possibilidades de ajuste fino do processo, algo que normalmente não era possível com coletas pontuais.

Resultados: quando uma PoC vira caminho para produto

A PoC foi aprovada pelo CBA e avançou para uma segunda etapa de validação, indicando que a solução não apenas funcionou tecnicamente, como também gerou valor estratégico.

Hoje, o CBA já avalia:

• a evolução do protótipo para uma solução em escala maior,
• o registro de patentes associadas à tecnologia,
• e a construção conjunta de novas propostas para captação de recursos e continuidade do projeto.

O que começou como um experimento de laboratório passou a ser visto como um possível produto, com aplicação prática no contexto amazônico.

Impacto: tecnologia desenvolvida em Manaus, para desafios da Amazônia

Este projeto reforça algo central para o CESAR: inovação relevante nasce quando tecnologia encontra contexto real.

Ao desenvolver essa PoC a partir da unidade do CESAR em Manaus, o Lab IIoT mostrou como é possível criar soluções de alto valor tecnológico diretamente no Polo Industrial de Manaus conectando indústria, ciência, sustentabilidade e biodiversidade.

Mais do que monitorar solo, a PoC com o CBA demonstra como IoT, dados e experimentação podem ajudar a construir uma Amazônia mais produtiva, eficiente e sustentável, com tecnologia desenvolvida localmente e impacto que pode escalar.

Projetos como este mostram como o CESAR atua junto a instituições e indústrias do Polo Industrial para transformar desafios reais em soluções tecnológicas aplicadas conectando inovação, sustentabilidade e impacto direto no território. Quer inovar com foco em sustentabilidade? Fale com o CESAR.