A Siemens anunciou que o Nemo’s Garden, startup focada no cultivo subaquático sustentável de produtos agrícolas, adotou o portfólio de software e serviços Xcelerator da Siemens para encurtar seus ciclos de inovação e avançar mais rapidamente rumo à industrialização e expansão.

“Quando vi pela primeira vez a tecnologia de gêmeos digitais da Siemens, fiquei hipnotizado. O Nemo’s Garden é um sistema único e precisamos adaptá-lo a cada ambiente onde ele será instalado. Se você puder modelar esse ambiente virtualmente antes de começar, poderá prever os desafios e enfrentá-los da melhor maneira”, disse Luca Gamberini, cofundador do Nemo’s Garden.

O que são gêmeos digitais?

Os gêmeos digitais são representações virtuais em tempo real de objetos, processos e sistemas. Embora representem algo digital, a tecnologia serve como uma ponte entre o mundo físico e o virtual. Um gêmeo digital pode, por exemplo, dar uma visão totalmente digital de uma fábrica, como os processos funcionam, onde estão os gargalos e pontos cegos. Com essa versão digital da empresa ou do produto, as organizações podem entender em quais momentos realizar uma manutenção preventiva ou prever cenários de comportamento, por exemplo.

Sergio Gamberini, fundador da Nemo’s Garden, explica sobre o uso da tecnologia na startup: “Vimos benefícios nas informações sobre o fluxo de água em torno das formas das nossas biosferas. Temos uma compreensão melhor sobre os pontos de estresse na estrutura ao redor das biosferas. Também entendemos como as diferentes interações da radiação solar, temperatura e todos os fatores físicos agem nas plantas. Tudo graças à capacidade do gêmeo digital de replicar nosso sistema”.

Cultivo subaquático

O Nemo’s Garden foi fundado em 2021 por Sergio Gamberini, presidente da Ocean Reef Group, fabricante italiana de equipamentos de mergulho, e seu filho, Luca Gamberini. Sua equipe de engenheiros, mergulhadores e cientistas trabalha para provar a viabilidade do cultivo de ervas, frutas e vegetais debaixo d’água. A principal inovação do Nemo’s Garden é um tipo único de estufa submarina, que aproveita os fatores ambientais positivos do oceano – temperatura estável, geração de água doce por evaporação, absorção de CO2 e abundância de oxigênio e proteção natural contra pragas – para criar um ambiente ideal para o cultivo de todos os tipos de produtos.

A equipe não apenas colheu uma variedade de produtos de seus protótipos de biosferas, mas também descobriu que as plantas cultivadas nesse ambiente tinham maior teor de nutrientes do que aquelas cultivadas usando métodos tradicionais. O próximo grande obstáculo para atingir seu objetivo foi transformar esse protótipo em uma solução que pudesse ser implementada globalmente.

Invernos rigorosos, verões curtos e limitações iniciais de permissão de uso do fundo do mar restringiram o Nemo’s Garden a um ciclo de crescimento por ano, o que significava apenas um ciclo de inovação por ano. Mudanças no projeto, testes físicos demorados e processos pesados de monitoramento manual durante o ciclo de crescimento levaram a startup a buscar formas de acelerar sua inovação e expandir a operação. A Siemens foi convidada a participar do projeto, usando o seu portfólio Xcelerator de softwares e serviços para ajudar a companhia a atingir o próximo estágio de desenvolvimento e se preparar para a industrialização.

Foi construído um gêmeo digital da biosfera Nemo’s Garden que abrange não apenas a evolução do projeto usando o software NX™ da Siemens, como também permite a simulação das condições de crescimento dentro dele, o impacto dos equipamentos no corpo de água, e o ambiente completo em que eles estão instalados – tudo usando o software Simcenter™ STAR-CCM+™ da Siemens.

A equipe do Nemo’s Garden não está mais limitada pelas condições climáticas, sazonalidade e estações de crescimento curtas ou limitações de mergulho e monitoramento. Adaptações nas biosferas podem ser testadas no mundo virtual, permitindo que a equipe refine o projeto em um ritmo consideravelmente acelerado.

Monitoramento na borda

Além de projetar a biosfera física, o Nemo’s Garden também precisava otimizar e expandir os processos de cultivo subaquático, rastreamento e colheita das plantas. Para criar um negócio sustentável que não dependesse de mergulhadores treinados para coletar dados, foi criada uma abordagem totalmente digital e automatizada que se baseou na vasta experiência da Siemens com o uso de software para automatizar práticas agrícolas tradicionais.

Um vídeo prévio sobre os ciclos de cultivo e dados de referência das operações agrícolas tradicionais das mesmas culturas, em vários estágios de crescimento e condições de saúde, foram analisados usando o serviço MindSphere® da Siemens. A partir dai, a Siemens conseguiu treinar um algoritmo de aprendizado de máquina para monitorar o crescimento das plantas e as condições ambientais dentro das cúpulas.

Quando esse algoritmo é implementado nos dispositivos de computação de borda industrial da Siemens em cada biosfera, as plantas podem ser monitoradas por meio de um painel baseado na nuvem durante toda a temporada, de qualquer lugar, em tempo real. Na próxima temporada, esses dispositivos de computação de borda industrial serão conectados a atuadores – para ajustar automaticamente a circulação de ar, umidade, irrigação e dosagem nutricional durante toda a temporada. Esta será a base de um serviço agrícola global, otimizado para operações submarinas e ajustado para cada um dos oceanos do mundo.

“A digitalização não é apenas para empresas de grande porte, é para todas as empresas. Na verdade, altos ganhos muitas vezes podem ser obtidos em empresas menores ou startups. O trabalho que fazemos com as startups pode ampliar o impacto que elas têm no mundo, auxiliando e acelerando a inovação”, disse Eryn Devola, vice-presidente de sustentabilidade da Siemens Digital Industries Software. “É fácil ficar empolgado quando encontramos uma equipe apaixonada com tecnologia centrada no ser humano que está trabalhando para alimentar as pessoas enquanto causa um impacto ambiental positivo”.