Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) criaram um software que orienta com precisão a poda de árvores em áreas urbanas, reduzindo o risco de queda de árvores. Com os eventos climáticos mais frequentes e extremos, os temporais em grandes cidades têm derrubado um maior número de árvores, provocando perdas econômicas e de vidas.
Somente em São Paulo, após fortes chuvas na capital, a prefeitura contabilizou em um único dia deste mês (12 de março) 330 quedas – em uma delas um carro foi atingido, matando o motorista. Por ano, estima-se que o município tenha cerca de 2 mil quedas de árvores urbanas – excluindo parques públicos e áreas de proteção ambiental.
Segundo os cientistas, o primeiro passo é fazer um escaneamento das árvores, com o uso de equipamento a laser, para captar em pontos diferentes imagens tridimensionais que são colocadas em um modelo computacional. Para fazer a modelagem, o grupo desenvolveu uma combinação de software e chegou a um “algoritmo de poda”, com o objetivo de manter o equilíbrio da árvore.
O trabalho une biologia, matemática e mecatrônica, e está sendo desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados (IEA-USP), do Instituto de Biociências (IB-USP) e da Escola Politécnica (Poli-USP) no âmbito do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell, com apoio de diversas outras empresas, voltado a estudos avançados em bioenergia, agricultura e ciências ambientais para mitigar efeitos das mudanças climáticas.
Imagem da árvore escaneada no campus da USP (Créditos: Reprodução/Agência FAPESP)
“As árvores, assim como outras formas na natureza, são estruturas otimizadas, que utilizam apenas o material essencial em sua configuração física. Se você faz uma poda errada, pode provocar fraqueza nessa estrutura. Com o software que desenvolvemos, conseguimos avaliar as deformações, até mesmo a deflexão das árvores devido aos ventos. Com isso, é possível ter um diagnóstico e orientar a poda de forma mais precisa”, diz à Agência FAPESP Emílio Carlos Nelli Silva, professor do Departamento de Engenharia Mecatrônica e Sistemas Mecânicos da USP e vice-diretor científico do RCGI.
Nas primeiras análises, realizadas no campus da USP em São Paulo, os pesquisadores fizeram uma poda de até 20% da copa com base no algoritmo e conseguiram manter o equilíbrio da árvore. Em outro ensaio, com outro tipo de corte, houve aumento dos pontos de fraqueza, com mais possibilidade de queda.
Normalmente, a poda em área urbana é realizada dentro de um plano de manejo ambiental dos municípios para compatibilizar a estrutura do vegetal ao convívio humano, com foco na saúde da árvore, mantendo sua resiliência e equilíbrio. A definição de como será a poda em cada árvore é feita por técnicos ou profissional responsável pelo serviço, no limite de 30% da copa.
“O ser humano não tem a capacidade de fazer essa poda tão precisa como conseguimos usando o escaneamento com algoritmo. Ainda não calculamos o porcentual que o software é capaz de evitar de queda de árvores com a poda mais precisa, mas conseguiremos em breve”, afirma Marcos Buckeridge, professor do Departamento de Botânica do IB-USP e vice-diretor do IEA.
E complementa: “Essa ferramenta vem de uma sequência de trabalhos, que agora conta também com a equipe da engenharia. O próximo passo é uma aproximação com a meteorologia para estudar a velocidade e o direcionamento dos ventos em tempestades. Isso nos ajudará a detectar o lado mais fraco da copa ou se a árvore está em uma área de canalização de vento. Assim, poderemos melhorar a poda e evitar plantio em locais de vento mais forte”.
Pesquisa publicada no ano passado mostrou que as podas drásticas, juntamente com o estado da madeira e o estrangulamento da raiz pelas calçadas, podem ser usadas como preditores de queda de árvores em cidades.
Entre os principais fatores em áreas urbanas que influenciam a queda estão a altura dos prédios no entorno, a idade do bairro, a largura da calçada e a altura da árvore. Com a verticalização, elas enfrentam condições desfavoráveis nos chamados “cânions urbanos”, ou seja, fileiras contínuas de edifícios altos que alteram a velocidade do vento local, a dispersão da poluição e os padrões de iluminação e microclima, contribuindo com a queda precoce.
‘A maçã de Newton’
Nelli Silva conta que a ideia do software surgiu durante um almoço com Buckeridge em um restaurante de São Paulo – o local abriga em seu interior uma centenária Figueira-de-bengala (Ficus benghalensis), cujo plantio é estimado na década de 1890. Do gênero Ficus, ela tem altura de cerca de 6 metros, com diâmetro da copa de aproximadamente 46 metros.
“Sabia que o Buckeridge trabalhava com essa linha de estudo e eu sempre tive curiosidade sobre as árvores, com estruturas complexas e difíceis de modelar em computador. Então pensamos: por que não usar um algoritmo para restaurar a otimização dessas estruturas por meio da repoda? Foi aí a inspiração da pesquisa”, relembra o professor, especialista em mecânica computacional.
Nelli Silva explica que a natureza frequentemente inspira estudos de otimização estrutural e frutos como a maçã podem servir de modelo para análises. “O formato da maçã é uma estrutura que possui a menor tensão mecânica sujeito a peso próprio. Ela tem uma massa apoiada em um ponto que é o caule. Partimos da ideia de que, se é possível analisar a estrutura otimizada da maçã, seria também com a árvore.”
Na ciência, uma história famosa envolvendo o fruto e que até hoje rende pesquisas e dúvidas é a do físico inglês Isaac Newton, que teria concebido a Lei da Gravitação Universal ao observar a queda de uma maçã de sua árvore. A lei estabelece que a força de atração de dois corpos deve ser proporcional ao produto de suas massas dividido pela distância entre eles ao quadrado.
Próximos passos do programa que reduz queda de árvores
Ao fazer a modelagem a partir das imagens obtidas pelo equipamento a laser, é possível chegar a uma espécie de “arquitetura” da árvore – etapa que contou com a colaboração do professor da USP Marcelo Zuffo, um dos pesquisadores do projeto “CID-SP EMERGÊNCIAS: Centro de Inteligência de Dados em Saúde Pública”, apoiado pela FAPESP por meio do programa Centros de Ciência para o Desenvolvimento (CCD-SP).
Nessa primeira etapa, as análises foram realizadas pela copa. O grupo pretende agora inserir informações das raízes. “A metodologia abre uma perspectiva para fazermos novas simulações computacionais, customizadas para cada espécie e com outros tipos de dados. O método é escalável para mapear árvores de uma cidade toda”, conta Nelli Silva.
De acordo com Buckeridge, algumas prefeituras, entre elas a de São Paulo, já procuraram o grupo para viabilizar o uso do software. “Estamos conectando a ciência ao desenvolvimento da tecnologia para enfrentarmos as mudanças climáticas. Queremos aumentar a velocidade de análise do software e reduzir o custo. Isso abre caminho para startups que queiram ajudar no serviço. Quanto mais árvores tivermos melhor será a resiliência das cidades às mudanças climáticas”, completa o vice-diretor do IEA, que integra o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) do Bioetanol, financiado pela FAPESP e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Procurada pela reportagem, a Secretaria do Verde e do Meio Ambiente (SVMA) da Prefeitura de São Paulo informou estar “em tratativas para conhecer o software e avaliar sua aplicabilidade nos serviços de manejo arbóreo da cidade” dentro do compromisso com a adoção de tecnologias que aprimorem a gestão ambiental.
A secretaria diz que pretende analisar de que forma a ferramenta pode contribuir com a poda preventiva e a redução do risco de queda de árvores, especialmente durante temporais.
*por Luciana Constantino | Agência FAPESP
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** Este texto não reflete, necessariamente, a opinião do Portal UAI.