Tendências do mercado de iluminação artificial

Simone da Costa Mello
Engenheira agrônoma, mestre, doutora e professora – ESALQ/USP
scmello@usp.br

Todas as espécies comerciais em ambientes protegidos podem se beneficiar do uso da iluminação artificial. As hortaliças de frutos, como tomate, pepino e pimentão, têm um elevado valor agregado, assim como as folhosas cultivadas em sistemas hidropônicos.
Dentre as folhosas, a alface é um dos principais destaques, seguida pela rúcula. Outras hortaliças, como chicória, salsinha, cebolinha, coentro, manjericão e couve também são muito cultivadas em sistemas hidropônicas e todas elas podem se beneficiar com iluminação artificial. Esse tipo de ambiente permite suplementar a luz proveniente do sol e também aumentar o comprimento do dia.

Contornando as adversidades

Quando o objetivo é suplementar a luz, é importante considerar que as adversidades climáticas estão cada vez mais frequentes, ocasionado mudanças na atmosfera que podem gerar vários dias nublados durante o ciclo da sua cultura, mesmo na primavera e verão.
Essas variações podem ocorrer ao longo do dia e também ao longo do tempo, afetando as diferentes fases fenológicas das culturas.
A falta de luminosidade adequada proveniente do sol afeta tanto a produtividade quanto a qualidade dos produtos, sendo que as espécies têm exigências por luminosidade diferentes.
Em hortaliças de frutos, como tomate, pimentão e pepino, as exigências por luminosidade variam entre as fases fenológicas das culturas, desde a fase vegetativa, florescimento até o período reprodutivo pleno, onde ocorre a produção de frutos. Para essas culturas, a exigência luminosa varia de aproximadamente 8,0 a 30 mols de fótons por metro quadrado por dia, dependendo da fase de desenvolvimento da planta. Quando o produtor não tem no ambiente protegido a intensidade luminosa adequada para cada período de desenvolvimento das plantas, pode ocorrer, dependendo da duração do período com baixa luminosidade estiolamento das plantas, aumento do comprimento dos internódios, menor produção de flores, e frutos menores, o que pode resultar em redução da produtividade.

Do jeito certo

A suplementação luminosa pode ser realizada de várias formas. Uma das alternativas mais simples de suplementar a luz é utilizando a iluminação artificial por um período ao longo dia, de forma permanente. Nesse caso, a iluminação artificial permanece ligada por um determinado número de horas, independentemente da quantidade de radiação solar que chega para as plantas.
É importante ressaltar que, ao utilizar essa suplementação, não é levado em consideração as variações naturais na intensidade da radiação solar ao longo do dia. Isso ocorre porque, ao utilizar luminárias não dimerizáveis, não é possível controlar a intensidade luminosa e a composição espectral da luz artificial.
Portanto, a iluminação artificial permanece em uma intensidade constante durante o período determinado.

Suplementação inteligente

Outra forma de suplementar seria através da suplementação inteligente. Nessa condição, o produtor precisa utilizar um sensor que meça a radiação fotossinteticamente ativa proveniente do Sol.
Quando o ambiente não atinge a intensidade luminosa necessária para cada fase fenológica da cultura em questão, o sistema é acionado para que as luminárias com luz artificial suplementem a quantidade de radiação que está faltando no ambiente.
Para isso, é necessário automatizar o sistema de iluminação artificial, que não será mais permanente por um determinado número de horas por dia, mas sim acionado de acordo com a necessidade ditada pela intensidade luminosa proveniente do Sol. Essa é uma forma de economizar energia e aumentar a vida útil das luminárias.

Dias maiores

Também é possível utilizar iluminação artificial para aumentar a duração do dia. Nesse caso, você adiciona horas de luz além das horas de luz natural provenientes do sol. Ao fazer isso, você está aumentando o comprimento do dia. A alteração do comprimento do dia pode gerar mudanças morfológicas, fisiológicas e bioquímicas que resultam em aumento da produtividade e qualidade das culturas.
O aumento de produtividade é variável em função da espécie e/ou cultivar, das condições ambientais (temperatura, radiação solar, umidade relativa do ar e concentrações de gases) e das práticas de manejo. As principais práticas de manejo que afetam a resposta da planta à iluminação artificial são o manejo da nutrição e da irrigação.
A interação entre estes fatores, então, pode levar a ganhos diferentes de produtividade. Assim, por exemplo, um produtor de uma região de temperaturas mais elevadas , adotando o mesmo material genético, pode ter aumento de produtividade diferente de um produtor de um região mais fria, mesmo adotando práticas de manejo da nutrição e irrigação adequadas para a sua região.

Relação com a produtividade

Em média, o uso de iluminação artificial na produção de hortaliças de frutos tem resultado em aumento de produtividade que pode variar de 12 a 30%. Maiores ganhos para essas culturas tutoradas são alcançados quando a iluminação é aplicada no topo o dossel e entre o dossel. Isso acontece porque plantas tutoradas a iluminação artificial entre o dossel refere-se à colocação de luminárias ou barras de iluminação artificial entre a porção mediana e inferior da planta, com o objetivo de iluminar as folhas que estão mais sombreadas.
Essas folhas sombreadas geralmente apresentam menor capacidade fotossintética, e ao iluminar essa região, é possível aumentar a produtividade das plantas. Combinando a iluminação entre o dossel com a iluminação no topo do dossel, o incremento na produtividade pode chegar a 30% em comparação com culturas que não recebem iluminação artificial. Esse aumento de produtividade é especialmente significativo para hortaliças de frutos de alto valor agregado.

O caso das HF

Para hortaliças folhosas, a resposta à iluminação artificial também depende da espécie e de outros fatores que já foram mencionados. O aumento na produtividade durante a fase vegetativa dessas culturas pode variar de aproximadamente 15 a 45%. Essa variação ocorre devido às diferentes respostas das espécies à iluminação artificial.
Algumas espécies de hortaliças folhosas respondem de forma mais rápida ao uso da iluminação artificial, apresentando um desenvolvimento que pode ser o dobro em comparação com plantas que não recebem iluminação artificial.
Essa alta produtividade, que pode chegar ao dobro ou até mais, é especialmente observada em hortaliças como alface, rúcula, espinafre, salsinha, cebolinha, entre outras.
de cada uma, também dependerá da cultivar utilizada.

A rúcula

É importante ressaltar que algumas espécies respondem ao uso da iluminação artificial levando em consideração não só seu crescimento vegetativo, mas também a transição da fase vegetativa para a reprodutiva. Isso ocorre principalmente com a rúcula, uma das principais folhosas cultivadas.
A rúcula é estimulada pela luz, temperatura e pelo aumento do comprimento do dia, para passar da fase vegetativa para a reprodutiva. Em período de alta luminosidade e temperaturas elevadas, materiais genéticos menos tolerantes ao pendoamento (inicio do florescimento) podem florescer. Porém no período inicial de crescimento, a rúcula sob iluminação artificial tem seu crescimento acelerado, até completar 14 a 18 dias de cultivo.
No entanto, se prolongarmos o uso da iluminação artificial, especialmente em materiais genéticos que florescem rapidamente, devemos estar atentos, pois a planta pode florescer precocemente e se tornar imprópria para o consumo.

Cuidados

Portanto, ao utilizar a iluminação artificial na produção de rúcula, é importante considerar as características do material genético utilizado e sua resposta à radiação luminosa. Em períodos mais quentes, devemos trabalhar com materiais genéticos mais tolerantes ao pendoamento, que é o processo de transição da fase vegetativa para a reprodutiva.
Então, neste caso, podemos dizer que a iluminação artificial deve ser utilizada na fase inicial da rúcula, até cerca de 14 dias. Durante essa fase, observamos que o crescimento da planta é dobrado ou até mesmo superior em comparação com uma planta que não recebe iluminação artificial. No entanto, a partir desse período, a iluminação artificial não deve mais ser utilizada, pois pode induzir o processo reprodutivo da planta.
Para outras espécies, como coentro, alface, manjericão, almeirão e chicória, também é possível observar um aumento na produtividade. No entanto, em várias situações, esse aumento também é mais evidente na fase inicial de desenvolvimento das plantas, entre 15 e 20 dias.
Após esse período, se o ciclo produtivo for prolongado para 25 a 30 dias, podemos observar que as plantas sob iluminação não mantem ganhos de produtividade tão altos quanto aos alancados na fase inicial.

Respostas imediatas

A iluminação artificial, no cultivo de folhosas, pode aumentar o peso das plantas. Um dos principais motivos para o uso, nesse caso, é obter maior precocidade, ou seja, permitir que o produtor colha as plantas antes do ciclo vegetativo completo, possibilitando assim um maior número de ciclos anuais.
No cultivo indoor, o uso da iluminação artificial é empregado em espécies de maior valor agregado devido ao alto custo de produção nesse ambiente em comparação ao cultivo protegido. A energia elétrica é um dos principais gargalos do processo produtivo, juntamente com a necessidade de equipamentos.

Ferramentas úteis

Para garantir o controle total dos fatores ambientais em um ambiente fechado, é necessário utilizar mecanismos de ventilação, umidificação, iluminação e controle de temperatura.
Isso cria um microclima adequado e evita problemas de redução de produtividade e qualidade das plantas. No entanto, esses mecanismos de controle e a necessidade de utilizar apenas iluminação artificial como fonte de energia luminosa encarecem significativamente o custo de produção.
Por isso, no cultivo indoor são utilizadas espécies ou segmentos de alto valor agregado, como a produção de microverdes e plantas de alto valor, como a cannabis. Além disso, ao longo desse processo produtivo, podem surgir outras espécies que se adaptam bem a esse ambiente controlado.

Versatilidade do sistema

É possível produzir não apenas microverdes, mas também cultivar folhosas denominadas baby. Vale a pena lembrar que, nesse tipo de ambiente, se você não trabalhar com culturas de alto valor agregado, seu custo de produção não será competitivo no mercado.
O comprimento de ondas específico, utilizado na iluminação artificial, pode aumentar a produção de compostos bioativos que combatem o estresse, como carotenoides, antocianinas, clorofilas, vitamina C, vitamina E, etc.
Isso pode levar a um aumento positivo na qualidade dos alimentos para a saúde humana. Essa estimulação do metabolismo ocorre por meio de diferentes cores na composição da iluminação, como vermelho, azul e verde.
Esses comprimentos de onda também podem aumentar a composição de outros compostos, como carotenoides e flavonoides, incluindo a quercetina, que é importante no combate ao estresse e na prevenção de doenças, como o câncer. Portanto, a suplementação luminosa pode ter um impacto positivo na qualidade dos alimentos.

O que você precisa saber

As luminárias devem ser monitoradas para garantir luminosidade uniforme em todo o ambiente de cultivo. Portanto, é interessante que o produtor se preocupe com o sistema de instalação e proteção das luminárias.

Sustentabilidade da cadeia produtiva de alimentos

Com a utilização de iluminação artificial, é possível obter um aumento significativo na produtividade e qualidade dos cultivos. Isso permite redirecionar recursos que seriam utilizados em outras áreas de produção, resultando em aumento que varia de 10 a 80% de produtividade.
Além disso, a eliminação artificial pode promover a resistência das plantas contra pragas e doenças, devido ao estímulo do metabolismo secundário por meio de determinados comprimentos de onda.
Esses estímulos podem resultar em uma maior produção de compostos que melhoram a resistência da planta, como enzimas antioxidantes, que ajudam a aliviar o estresse causado por fatores como temperaturas extremas e oscilações na disponibilidade de água no ambiente de cultivo.
Dessa forma, o uso da iluminação artificial possibilita a produção de plantas mais saudáveis, que podem ser gerenciadas de forma diferenciada, principalmente através do controle dos comprimentos de onda, como a faixa do VC, UVA, UVB e azul. Esses comprimentos de onda estimulam o metabolismo secundário das plantas, tornando-as menos suscetíveis a ataques de patógenos e pragas.
Atualmente, contamos com luminárias dimerizáveis, tanto em termos de sua composição espectral quanto de sua intensidade luminosa. Isso permite ajustar a intensidade de luz que as plantas recebem e também variar a composição espectral.
Esses tipos de luminárias podem ser aplicados de maneira mais inteligente, resultando em economia para os produtores e aumentando o rendimento.

Tendências do mercado

As tendências do setor estão naturalmente ligadas às pesquisas que buscam aprender mais sobre a composição espectral ideal, a intensidade luminosa adequada e os métodos de aplicação de luz para espécies de alto valor agregado.
Já estão sendo desenvolvidos protocolos avançados para o manejo da iluminação artificial em culturas de altíssimo valor agregado. Esses protocolos têm o potencial de garantir um aumento significativo na produtividade das lavouras.

Desafios

Os principais desafios enfrentados pelo mercado de iluminação artificial no Brasil estão intrinsecamente ligados à diversidade da produção agrícola no país. A produção de produtos agrícolas no Brasil é realizada por uma ampla gama de pequenos, médios e grandes produtores, com diferentes níveis de tecnologia e custos de produção.
Essa diversidade produtiva cria um cenário no qual a adoção de tecnologias, como a iluminação artificial, depende principalmente do custo de aquisição dessas tecnologias e do potencial retorno em termos de aumento de produtividade.
Para que a adoção da iluminação artificial seja economicamente viável para os produtores, é essencial que eles tenham a garantia de que esse investimento resultará em um aumento tangível na produtividade das culturas.
A falta de uniformidade no processo de produção de hortaliças e outros produtos agrícolas de alto valor agrega complexidade ao mercado. Isso significa que diferentes produtores possuem variadas capacidades de investimento em tecnologias como a iluminação artificial.
A decisão de adotar essa tecnologia muitas vezes está vinculada à capacidade do produtor de alcançar um nível de produtividade que justifique os custos de produção associados à iluminação artificial, visando uma maior lucratividade.
Outro desafio significativo está relacionado à determinação da composição espectral e intensidade luminosa ideais para uma espécie ou variedade cultivada. As respostas a esses parâmetros têm mostrado uma variabilidade considerável, como já mencionado.
Esse obstáculo se torna limitante para o processo produtivo como um todo, uma vez que exige um profundo entendimento das características individuais de cada planta.

A inovação

A necessidade de compreender as particularidades de cada espécie ou cultivar é crucial para que os produtores possam assegurar um nível mínimo de produtividade. Essa tendência realmente coloca em questão o uso da luz artificial para agregar valor em termos de qualidade.
Em outras palavras, é fundamental determinar até que ponto o consumidor estaria disposto a pagar mais pelo aumento na qualidade do produto, como, por exemplo, teor mais elevado de vitamina C.
Isso exige que o mercado se organize nesse aspecto, coordenando esforços para realizar uma série de estudos e criar tabelas que demonstrem claramente as diferenças entre as plantas que não são iluminadas por LEDs e aquelas que são.
Esses estudos precisam identificar quanto de valor agregado é possível alcançar e se esse acréscimo realmente justifica o investimento, tanto para o produtor quanto para o consumidor.
Um exemplo claro é a produção de microverdes, que pode concentrar compostos bioativos em quantidades muito maiores em comparação com plantas adultas, como o brócolis, que pode ter compostos bioativos como sulforafano concentrados até 60 vezes mais, com a iluminação artificial. Por outro lado, o brócolis adulto pode ter maior concentração de cálcio.
Na produção de microverdes, é essencial direcionar o foco para uma determinada espécie ou cultivar, já que não é possível ter microverdes ricos em todos os compostos. No entanto, o desafio reside em determinar a partir de que ponto essa otimização é significativa, tanto para o produtor quanto para o consumidor.

Tudo sob controle

A iluminação artificial é uma grande revolução na agricultura. Isso se deve à capacidade de criar composições espectrais específicas e controlar o uso da luz artificial, levando em consideração não apenas a composição em si, mas também o tempo de exposição e o período durante o qual a cultura será iluminada.
Além disso, é fundamental considerar o manejo da iluminação artificial nas diferentes fases de crescimento da cultura. Essa abordagem meticulosa resulta em melhorias crescentes, tanto em produtividade quanto em qualidade das colheitas.
É crucial realizar o mapeamento das espécies, inclusive considerando diferentes materiais genéticos dentro da mesma espécie. Isso é necessário para desenvolver protocolos de manejo da iluminação artificial que possam ser eficazes para os produtores.
A finalidade é não apenas fornecer aos produtores diretrizes claras para a aplicação da iluminação artificial, mas também garantir que elas se traduzam em respostas economicamente viáveis e nutricionalmente benéficas para os consumidores.