Benchmarking e desenvolvimento de protocolo para avaliação de tecnologias de monitoramento limnológico em sistemas aquícolas

Abstract

O crescimento exponencial da aquicultura nos últimos anos evidencia que, para atender de forma sustentável à crescente demanda por proteína aquática, o setor dependerá cada vez mais de inovações tecnológicas orientadas à eficiência produtiva, previsão operacional, automação e gestão ágil. Essas soluções tornam-se essenciais diante dos desafios globais emergentes, como as mudanças climáticas, os impactos ambientais e a escassez de mão de obra qualificada. Neste contexto, esta dissertação foi estruturada em dois capítulos complementares. No primeiro, realizou-se um benchmarking de tecnologias e inovações de baixo custo aplicadas ao monitoramento climático, meteorológico e limnológico em empreendimentos aquícolas comerciais, por meio de uma revisão sistemática, segundo o protocolo PRISMA (Web of Science, 2020–2025). Dos 187 estudos identificados, 26 atenderam aos critérios de inclusão. Observou-se predominância de pesquisas na Ásia (69,23%), com baixa representatividade latino-americana (7,69%), o que reforça as oportunidades regionais para a adoção tecnológica. Destacaram-se tendências relacionadas à Internet das Coisas (IoT), sensores inteligentes, aprendizado de máquina e plataformas acessíveis como Arduino e ESP32. No segundo capítulo, desenvolveu-se um protocolo para a validação e o aprimoramento das tecnologias empregadas pelas empresas do setor da aquicultura. Este foi baseado em um sistema de radar de prontidão (SRP), com oito dimensões avaliadas em cinco níveis (1 a 5). Para validação, um MVP foi testado em três ambientes relevantes de maturidade tecnológica (TRL 4 - laboratório, 5 - viveiro de terra em piscicultura e 6 - tanques-rede em reservatório), com cinco réplicas por ambiente e comparação a instrumentos profissionais (controle). O protocolo desenvolvido constitui uma ferramenta robusta para a validação de produtos tecnológicos voltados à aquicultura, contribuindo para o aprimoramento de processos produtivos e para o desenvolvimento de soluções inovadoras no setor.

The exponential growth of aquaculture in recent years demonstrates that, to sustainably meet the increasing global demand for aquatic protein, the sector will increasingly depend on technological innovations focused on production efficiency, operational forecasting, automation, and agile management. These solutions are essential in the face of emerging global challenges such as climate change, environmental impacts, and the availability of qualified labor. In this context, this dissertation was structured into two complementary chapters. The first chapter presents a benchmarking analysis of low-cost technologies and innovations for climatic and limnological monitoring in commercial aquaculture operations, conducted through a systematic review following the PRISMA protocol (Web of Science, 2020–2025). Of the 187 studies identified, 26 met the inclusion criteria. Most research was concentrated in Asia (69.23%), with low representation in Latin America (7.69%), highlighting regional opportunities for technological adoption. Key trends included the Internet of Things (IoT), smart sensors, machine-learning-based systems, and accessible platforms such as Arduino and ESP32. In the second chapter, a protocol was developed to validate and improve technologies used by companies in the aquaculture sector. This protocol was based on a Readiness Radar Scoring System (RRSS) comprising eight dimensions assessed on a five-level scale (1 to 5). For validation, a Minimum Viable Product (MVP) was tested in three relevant environments corresponding to progressive Technology Readiness Levels (TRLs): TRL 4 - laboratory, TRL 5 - earthen pond aquaculture facility, and TRL 6 - cage-culture system in a reservoir, with five replications per environment and comparison against professional reference instruments (control). The developed protocol proved to be a robust tool for validating aquaculture technological products, contributing to the improvement of production processes and the development of innovative solutions for the sector.