Projeto português deteta infeção patogénica em fase inicial

TOM.ESCA:Apertando o cerco à esca com a tomografia | Closing down on esca with thomography

1. Síntese

O projeto visou a criação de um aparelho portátil para a deteção de plantas infetadas com esca em estádios precoces, que permitisse o tratamento posterior dos tecidos infetados, bem como a deteção de plantas infetadas em estádios avançados, que permitisse a sua remoção da vinha.

O objetivo central do projeto é o de desenvolver métodos tomográficos que permitam detetar, através de um processo não-destrutivo, a fase inicial da esca e a esca propriamente dita.

Trata-se, assim, da primeira tecnologia não destrutiva para deteção da esca em fase inicial, evitando o arranque da videira, através da deteção de toda a gradação da doença através da parametrização do dispositivo portátil, possibilitando, eventualmente, a cura da planta e a salvação da vinha.

2. Apoio do COMPETE

Consórcio

O projeto "TOM.ESCA” foi promovido pelo consórcio liderado pela empresa Exatronic - Engenharia Electrónica, Lda e copromovido pela Universidade de Lisboa com o apoio de um grupo de investigação do Sistema cientifico e Tecnológico (SCT), o grupo da Biologia do Stresse e da Doença do Instituto Superior de Agronomia.

Sistema de Incentivos à I&DT

Inserido no Sistema de Incentivos à I&DT (Investigação e Desenvolvimento Tecnológico), o projeto “TOM.ESCA” envolveu um investimento elegível de 596 mil euros, correspondendo a um incentivo FEDER de cerca de 461 mil euros.

Testemunho

Conforme refere Nuno Gomes, CEO da Exatronic “a empresa diferencia-se por privilegiar a utilização intensiva do conhecimento e da inovação como fonte de aumento da sua competitividade.

O COMPETE permitiu dar dimensão a este pilar fundamental através do financiamento do projeto TOM.ESCA.

O projeto TOM.ESCA, para além dos resultados objetivos nele alcançados, permitiu o reforço das competências de I&DT da Exatronic quer no desenvolvimento e teste de novas tecnologias, quer na investigação de novas aplicações de tecnologias existentes".

3. Enquadramento

Os agentes patogénicos constituem um problema principal no cultivo da videira em todo o mundo. As infeções causadas por fungos decrescem a produção e a qualidade de uvas e vinho, devido a reduções no vigor e produtividade das plantas ou à infeção direta dos frutos.

Convém distinguir dois grupos principais de fungos patogénicos que afetam a videira:

(i) os que atacam as folhas e as uvas e que são, por isso, normalmente controlados pela aplicação generalizada de fungicidas químicos. Os elevadíssimos custos económicos, bem como o impacte ambiental negativo, associados a essas aplicações têm conduzido a uma pesquisa recente de estratégias alternativas, envolvendo a manipulação dos mecanismos de defesa do hospedeiro e o desenvolvimento de fungicidas de largo espectro e inócuos para o Homem e o ambiente.

(ii) Os fungos responsáveis pelas chamadas doenças do lenho da videira, onde se destacam a esca, a escoriose e a eutipiose. Ao contrário das micoses anteriores, que atacam tipicamente cachos e folhas e para as quais existem tratamentos químicos, a esca, como outras doenças do lenho, não pode ser controlada por meio de pulverizações das plantas infetadas, já que estes fungicidas não atingem a parte central dos troncos e ramos, onde se encontram os fungos.

Ao longo dos últimos 20 anos observou-se como que uma explosão das vinhas infetadas com esca, coincidente com o estabelecimento de numerosas vinhas, especialmente nas regiões do sul da Europa.

Esta intensificação da doença tem sido atribuída a vários fatores, como sejam, as práticas culturais e a condução das vinhas, uma redução do estado sanitário de porta-enxertos e restante material para a propagação da vinha, a quase eliminação da proteção das feridas da poda devido aos custos elevados da mão-de-obra e à abolição das aplicações com arsenito devido à sua tremenda toxicidade. O único meio totalmente eficaz de combater a esca continua a ser arrancar e queimar as plantas infetadas.

No entanto, colocam-se dois problemas principais relativamente à esca e às outras doenças do lenho que afetam a videira: (i) não se vislumbra a possibilidade de ser desenvolvido um método eficaz de a combater e/ou controlar; (ii) a sua disseminação parece inevitável e indissociável da mecanização (máquinas de pré-poda, despampanadeiras e máquinas de vindima), sendo uma questão de décadas até que todas as vinhas possam estar infetadas.

4. Sinopse do Projeto

5. Resultados

Foi na obtenção de resultados para as medições efetuadas com os protótipos desenvolvidos que o vitivinicultor Campolargo se constituiu como um parceiro fundamental. Demonstra-se desta forma a pertinência de um requisito determinante em projetos de I&DT aplicada: envolver os utilizadores últimos da tecnologia onde se espera que o impacto económico seja mais expressivo. As videiras utilizadas nas medições pertenciam às castas Touriga Nacional, Chardonnay e Bical, dominantes na Campolargo.

O projeto permitiu o estudo das caraterísticas químicas dos compostos de cor escura caraterística da doença esca; de uma metodologia para isolar esta substância; e a perceção do seu mecanismo de ação no organismo das videiras.

A otimização do método para investigação de compostos com atividade antifúngica permitiu testar diferentes fungicidas com os diferentes fungos envolvidos no complexo da esca, de forma a perceber qual a melhor combinação contra o desenvolvimento destes fungos.

No decorrer do projeto foram investigadas várias técnicas tomográficas: espetroscopia de impedância elétrica, raios-X por transmissão e espetroscopia.

Os desenvolvimentos de aplicabilidade destas técnicas, tanto a estádios iniciais da doença como a mais avançados, decorreram praticamente ao longo de todo o projeto, recorrendo a testes nas videiras da Campolargo.

Do projeto TOM.ESCA resultou a criação de dois novos métodos de diagnóstico não intrusivos com características inovadoras: raios-X de transmissão, sendo esta pouco passível de miniaturizar para efeitos de portabilidade, e a espetroscopia de impedância elétrica.

A estratégia de valorização económica deste novo método de espetroscopia de impedância elétrica inclui:

• Aplicação Industrial – Desenvolvimento e industrialização de um equipamento de baixo custo direccionado ao sector vitivinícola para o diagnóstico da ESCA e, sucedaneamente e a confirmar,  ao sector florestal para o diagnóstico possível do nemátodo do pinheiro, promovendo um projecto que demonstre a viabilidade da tecnologia e meça o impacto económico da sua aplicação numa perspetiva de custo/benefício.
• Aplicação em instrumentação científica – Desenvolvimento e industrialização de um equipamento de Teste e medida (T&M), de elevada precisão, que produza medidas de impedância eléctrica como função da frequência e produção automática de diagramas de cole-cole, que é outra forma de designar a espectrografia de impedância elétrica.

Dando seguimento ao trabalho desenvolvido e face aos resultados obtidos é possível iniciar o processo de pré-industrialização, para aplicação das técnicas e do método desenvolvido que demonstraram ser passíveis de aplicação industrial. Para tal é necessário identificar os principais players internacionais e nacionais de forma a angariar parceiros interessados em utilizar técnicas de espectrografia de impedância elétrica.

Será ainda necessário criar uma equipa multidisciplinar para se dar inicio à construção da pré-serie de unidades de aquisição e controlo baseadas no protótipo construído em sede de projecto.
Esta pré-serie servirá para verificar e confirmar o método e a sua repetibilidade e usabilidade nos cenários de utilização considerados (vinha, floresta e laboratório).

Tendo por base os resultados obtidos serão definidos os requisitos do sistema/equipamento a industrializar.

Utilizando a tecnologia desenvolvida e endogeneizada na Exatronic pensamos que será  possível, com poucas alterações de hardware e algumas alterações nos algoritmos de processamento dos dados adquiridos, desenvolver técnicas para aplicação em outros sectores (e outros tipos de plantas com características fisiológicas semelhantes às da videira), como por exemplo:

• Pinheiro - despiste do nemátodo (fileira florestal);
• Polímeros – controlo da qualidade de granulados de termoplásticos (em laboratório ou em linha de produção).

Mantendo as duas vertentes a decorrer em paralelo será possível, no final da validação da pré-serie, dotar os equipamentos de características que garantam a sua utilização em novas áreas de aplicação, bastando para isso que o método tenha sido validado.

O facto de apenas serem elegíveis despesas com a divulgação dos resultados do projeto, se realizadas em feiras e exposições com stand próprio, e de não serem elegíveis despesas de deslocações em missões de carácter comercial, condicionou fortemente a possibilidade de encontrar parceiros e clientes para esta nova fase de exploração dos resultados de um forte investimento em I&DT aplicada. Trata-se claramente de um critério a rever.

6. Conclusão

O projeto visou a criação de um aparelho portátil para a deteção, não invasiva e precoce, de plantas infetadas com a doença esca em estádios iniciais, que permita identificar e tratar posteriormente os tecidos infetados, sempre que tal se revele possível e economicamente viável. O método selecionado para ensaios em campo consiste, essencialmente, na aplicação de tensão ou corrente elétrica no caule da videira e na avaliação da impedância elétrica, como função da frequência, ao longo de algum tempo, de modo a obter um espectro e, desse espectro, inferir a presença da esca. Foram desenvolvidos várias versões protótipo de impedancímetros que foram testados nas videiras da empresa Campolargo, em Anadia, e foram obtidos resultados conclusivos sobre o diagnóstico, através da deteção de um perfil de normalidade associado à condição saudável da videira.

Concluiu-se igualmente que a espetroscopia de impedância elétrica é o método passível de desenvolvimento industrial futuro para utilização em ações de diagnóstico na vinha.
Do ponto de vista bioquímico conseguiu-se, também, concluir sobre a atuação de alguns fungicidas para controlo dos fungos causadores da doença.

7. A empresa 

A Exatronic é uma PME sediada em Aveiro, fundada há 19 anos e cujo core business consiste no desenvolvimento de produtos e soluções de Engenharia Eletrónica.

Vista como uma empresa jovem e dinâmica, rege-se por princípios de gestão, qualidade e inovação, sendo atualmente certificada pelas normas ISO9001 (Qualidade), NP4457 (Inovação), ISO27001 (Segurança da Informação), e ISO13485 (Dispositivos Médicos). Desenvolve projetos sob encomenda para cliente Portugueses e internacionais nos setores da automação e controlo embutido, eletrónica automóvel, iluminação LED e dispositivos médicos.

Na construção da inovação e posicionamento em novas áreas do mercado, criou em 2010 um Núcleo de I&DT focado nos domínios dos sensores e dispositivos médicos.

Desde 2005 a Exatronic desenvolve projetos de investigação em regime de consórcio com entidades do Sistema Científico e Tecnológico Nacional.

8. Links

Website: www.exatronic.pt
Facebook: www.facebook.com/exatronic

Para conhecer mais projetos apoiados pelo COMPETE no âmbito do Sistema de Incentivos à I&DT, consulte o menu "Áreas/Incentivos às Empresas/I&DT/Projetos que Apoiamos".
 
Por: Cátia Silva Pinto | Núcleo de Imagem e Comunicação
 
Este artigo foi escrito ao abrigo do novo acordo ortográfico.