O Aquecimento Global e a Economia Parte VI

Vertical Farming (fazendas verticais) são uma das alternativas propostas para uma forma de cultivo controlada em ambientes fechados tendo uma estrutura de irrigação, controle óptico de luz vermelha e azul (essenciais no cultivo em frequências de onda) para adaptá-las aos ciclos circadianos de cada tipo de commodity sendo cultivada. As mesmas poderiam ser construídas no ambiente urbano em grandes torres focadas apenas nisso, com diversos andares focados em tipos de plantações diferentes.

Ambientalistas podem tender a curtir formas alternativas de cultivo como esse, quero através deste artigo mostrar que no curto–médio prazo, essas formas de cultivo não atenderão a demanda internacional por comida, e que mesmo no longo prazo, ser a principal forma de cultivo, é algo quase impossível do ponto de vista urbano.

Rooftop farming e Hydroponics

A primeira que quero discutir, é o cultivo nas partes mais altas de prédios (como existem exemplos em New York), onde a plantação fica diretamente exposta à luz solar. Naturalmente isso ocorre num ambiente urbano, onde é necessário expandir esse empreendimento apenas verticalmente por razões óbvias do custo do metro quadrado na região, onde você pode criar vários desses prédios conjuntamente (comprando uma área relativamente grande) dividindo eles entre foco de produção. Isso é importante, pois seria impossível escalar isso apenas com um prédio, afinal, estamos falando de uma competição com o mercado tradicional de produção em fazendas horizontais, é claro que há uma demanda diferente talvez para alimentos “ambientalistas” em todas as suas características, o que tende a criar um nicho que tende no fim a ser mais caro que o tradicional.

O problema real é que tipo de commodities podem ser produzidas dessa forma, se estamos falando apenas de tomates, pepinos, pimentas, melões, tipos de saladas em suas variantes (que são várias), temos apenas um pequeno repertório que pode atender uma grande demanda do mercado, de fato se possuem maior qualidade (teoricamente) há sim uma oportunidade de lucro nessa forma de cultivo, o problema é que se o repertório foi muito baixo do que você pode plantar, no máximo será um mercado nichado, dizer que você vai suprir a demanda de comida global de legumes, frutas e verduras dessa forma é no mínimo questionável.

Sobre o cultivo hidropônico:

“A hidroponia tem sido bem desenvolvida e amplamente utilizada em laboratórios e estufas devido aos seus benefícios. Ela permite um melhor controle de nutrientes, pH da água e condições de crescimento como temperatura e luminosidade. Consequentemente, a produtividade das plantas pode ser aumentada. Além disso, a hidroponia utiliza menos água em comparação com os métodos de irrigação tradicionais, possibilitando um melhor controle e reutilização dos recursos hídricos. A hidroponia também permite o cultivo local em espaços reduzidos, possibilitando um melhor planejamento do sistema” (Lin Ma, Chunxiao Chai, Wenna Wu, Ping Qi, Xingcen Liu, Jingcheng Hao,Hydrogels as the plant culture substrates: A review,Carbohydrate Polymers,Volume 305,2023).

Os autores continuam dizendo que ainda sim existem diversas limitações no próprio design possível hidropônico, que limita por razões fisiológicas que tipo de plantação pode ser feita. Outro problema é que algumas commodities inelásticas e extremamente populares como arroz, trigo e milho não podem ser realizadas com facilidade em Vertical Farming, de fato existem empresas que conseguem cultivar arroz nessas condições, mas de forma diferenciada.

Como pode ser visto em (Lubna et, al. 2022):

“Portanto, é provável que a agricultura vertical continue focada na produção de hortaliças folhosas, ervas e algumas frutas (como morangos, tomates e pimentões), ou seja, produtos que não se conservam bem durante o transporte ou armazenamento. Assim, acreditamos que a agricultura vertical contribuirá para o nosso sistema de abastecimento alimentar, mas apenas em relação a um número limitado de culturas” (Lubna, Farzana A., et al. "What you may not realize about vertical farming." Horticulturae 8.4 (2022): 322).

De forma interessante para minha visão anterior sobre “aquaponics” que usa peixes no processo de cultivo de forma simbiótica numa estrutura hidropônica (como no transporte de amônia a ser usada no cultivo durante o ciclo de nitrogênio de peixes em que nitrobactérias convertem nitrito para nitrato), os autores do artigo supracitado citam como aquaponics não seria tão ideal do ponto de vista comercial para o cultivo, por diversos problemas operacionais de escalar essa estrutura. E obviamente empresas nesse setor querem lucro, e logo, modelos que tendem a não permitir isso de forma escalável podem ser um problema.

Sobre o funcionamento desse modelo:

“Um sistema de recirculação aquícola padrão filtra e remove a matéria orgânica ("resíduos") que se acumula na água, mantendo-a limpa para os peixes. Já um sistema aquapônico filtra o efluente rico em nutrientes através de um substrato inerte contendo plantas. Nesse sistema, bactérias metabolizam os resíduos dos peixes e as plantas assimilam os nutrientes resultantes, com a água purificada retornando aos tanques de peixes. O resultado são produtos de valor agregado, como peixes e vegetais, além de menor poluição por nutrientes nas bacias hidrográficas” (Chapter 28 - Integrated Aquaculture and Aquaponics,Editor(s): Clayton Campanhola, Shivaji Pandey,Sustainable Food and Agriculture,Academic Press,2019,Pages 251-257).

É um modelo realmente interessante, porém o que pode ser cultivado nele com eficiência e escalabilidade é limitado e similar às commodities que vimos antes, então sim, deve ter como ganhar dinheiro através do foco no nicho que pode ser atendido por essa forma de produção, porém escalar para outros tipos de commodities relevantes, faz mas sentido manter a forma de cultivo horizontal tradicional em custo–benefício. Tilápias são muito populares neste design aquapônico, assim como o peixe–gato e outras espécies.

Genetically Modified Foods (GMO’s)

Creio ser necessário citar os GMO’s nesse contexto, pois dentro do contexto de Vertical Farming pode ser útil adaptar plantas geneticamente para serem cultivadas num ambiente diferente com mais facilidade, seja para atender demandas de consumidores (como melancias sem sementes, uvas sem semente e etc, com formas hormonais de gerar isso) ou para proteger elas de patógenos que podem danificar sua qualidade ou crescimento, gerando prejuízo para o produtor.

Sobre esse tipo de plantas:

“Diversas variedades geneticamente modificadas (GM) que foram comercializadas incluem soja, milho, beterraba sacarina, algodão, canola, mamão e abóbora (Tabela 2.15). A aplicação potencial da tecnologia GM reside na produção de produtos industriais (aminoácidos, vitaminas, hormônios, enzimas, ácidos orgânicos, álcoois, etc.) por meio da alteração genética de microrganismos, na produção de variedades de plantas resistentes a pragas e herbicidas, no aumento do valor nutricional e da produtividade de produtos agrícolas e no incremento da produtividade animal em termos de carne, leite e valor nutricional” (Pradeep Kumar Singh, Rajat Pratap Singh, Pankaj Singh, Ram Lakhan Singh,Chapter 2 - Food Hazards: Physical, Chemical, and Biological,Editor(s): Ram Lakhan Singh, Sukanta Mondal,Food Safety and Human Health,Academic Press,2019,Pages 15-65).

Porém, nem todos os que adotam essa forma alternativa de cultivo curtem a ideia de GMO’s, a visão ambientalista é meio que contra no geral mudanças genéticas em organismos, crendo num uma potencialidade para danos à saúde (embora não provados essencialmente). Existem até grupos focados em lutar contra GMO’s, como a “Non–GMO Project”, que tenta demonstrar porque apenas uma forma de cultivo orgânica poderia ser vista como dando uma potencialidade de saúde maior para a sociedade, desprezando alimentos geneticamente modificados. Eles tendem a argumentar que GMO’s têm menor valor nutricional, menor custo–benefício, e que não há como saber os problemas que eles podem causar ao ser humano.

Porém, alterar proteínas específicas com uma expressão fenóptica funcional singular, não necessariamente alteraria a estrutura geral dessas plantas de uma forma danosa,, é claro que mudanças funcionais em proteínas podem alterar a cadeia entre elas de n formas, porém, deve ser provado isso experimentalmente para diferentes tipos de commodities se isso pode ser danoso em alimentos, e usar exceções para generalizar esse conceito, é uma falácia em si mesma.

Sobre isso:

“A regulação alostérica é um mecanismo clássico e amplamente difundido de controle da função proteica; os efetores se ligam a sítios regulatórios distintos do sítio ativo, induzindo alterações conformacionais que influenciam profundamente a atividade. Os efetores alostéricos tipicamente não apresentam semelhança estrutural com o substrato da proteína alvo. Essa forma de regulação explica como os produtos finais das vias metabólicas podem atuar em etapas iniciais da via para exercer controle por retroalimentação” (Bostjan Kobe, Bruce E. Kemp,CHAPTER 89 - Principles of Kinase Regulation,Editor(s): Ralph A. Bradshaw, Edward A. Dennis,Handbook of Cell Signaling,Academic Press,2003,Pages 539-542).

Essa tal da regulação alostérica pode mudar a função da proteína (existe também a regulação intra–estérica que pode inibir a função de proteínas por exemplo, sendo pós-traducional por sinal), e pode estar ligada a fatores externos e mesmo do ambiente (até porque já é conhecido no debate nature vs. nurture, que o ambiente também implica em relações genéticas e vice–versa). O próprio método de CRISPR-Cas9 (fundamental na pesquisa de edição genética) é realizado através de uma regulação alostérica, onde você tem relações conformacionais (conformational shifts) que tem várias implicações nessa questão do quanto é modificado realmente em GMO’s.

Porém, é um fato que o mesmo pode afetar positivamente a produção dessas commodities:

“O sistema CRISPR-Cas9 possui o potencial e a flexibilidade para ser usado como uma ferramenta de edição genética para modificar genes de resistência a antibióticos ou genes de manutenção celular exclusivos em plasmídeos ou genomas de patógenos específicos, re–sensitivisando eles aos antibióticos ou até mesmo eliminando-os. Como o sistema é altamente específico em sua ação, ele pode inclusive atingir bactérias patogênicas específicas no local da infecção sem prejudicar toda a população microbiana” (Arka Moitra, Abhinaba Chakraborty, Bomba Dam,CRISPR-Cas9 system: A potent tool to fight antibiotic resistance in bacteria,The Microbe,Volume 5,2024).

Esse foco em demonizar os GMO’s é simplesmente sem sentido quando não existem provas concretas contra eles de forma palpável. Creio que no contexto de Vertical Farming, fazer tudo orgânico sem usar dos avanços em edição genética, pode na verdade ser algo que tira um lucro potencial futuro de bons avanços nesse setor. E é contraditório, visto que os ambientalistas mesmos desejam formas de cultivo com menos emissões e coisas similares, e se a edição genética ajudasse eles nisso, não seria bom? Então creio que tudo parece ir contra eles mesmos por razões ambientalistas que no fim são falácias sem lógica e sentido. O artigo de José L. Domingo intitulado “Safety assessment of GM plants: An updated review of the scientific literature” é um excelente exemplo que são necessários mais estudos de efeitos de longo prazo de GMO’s, e que elas não são ruins assim como alguns buscam salientar sem evidência.

O alto custo energético

As plantações numa fazenda vertical precisando de uma grande quantidade de energia, visto que a luz na forma de LED’s na frequência de azul e vermelho rodando continuamente (embora tem formas de usar aqueles que gastam menos energia em eficiência) todos os dias para toda essa infraestrutura com milhares de plantas é uma quantidade significativa, e é um custo operacional contínuo de uma luz artificial (e existem podemos híbridos nessa questão onde parte da luz do sol também é aproveitada).

Sobre esse custo, (Miserocchi, 2025) nos fala categoricamente tanto para cada tipo de commodity sendo plantada como no geral:

“Sem fazer distinção entre estufas e fazendas verticais, um relatório sobre agricultura em ambiente controlado avaliou que instalações pequenas (<1000 m² de área de cultivo), médias (1000–5000 m²) e grandes (>5000 m²) têm um consumo médio de energia de 34,2 kWh kg⁻¹, 14,9 kWh kg⁻¹ e 8,3 kWh kg⁻¹, respectivamente” (Lorenzo Miserocchi, Alessandro Franco,Benchmarking energy efficiency in vertical farming: Status and prospects,Thermal Science and Engineering Progress,Volume 58,2025).

Além dos LED’s, é necessário controlar a temperatura nesse ambiente, o que também vira um custo operacional fixo relevante. Assim como em Data Centers, isso pode limitar o escopo de locais regionalmente em que um empreendimento como esse pode ser construído, visto que existem regiões em cada país em que o preço da eletricidade tende a ser maior, e isso pode impactar o custo de produção de forma significativa, então ao escalar a produção essa condição energética deve ser considerada.

Em outro artigo em ainda mais detalhes sobre essa parte de iluminação e ar condicionado:

“O sistema de iluminação representa de 65% a 85% do consumo de energia primária, seguido pelas demandas de refrigeração e aquecimento no sistema HVAC (15% a 20% e 10% a 15%, respectivamente), enquanto o ventilador de circulação requer apenas uma parcela mínima de energia (menos de 1%)” (A. Arcasi, A.W. Mauro, G. Napoli, F. Tariello, G.P. Vanoli,Energy and cost analysis for a crop production in a vertical farm,Applied Thermal Engineering,Volume 239,2024).

Há um custo mesmo para gás natural, visto que plantas precisam de taxas de Co2 necessárias para seu crescimento (dependendo de cada uma). Além de custo de manutenção da infraestrutura, de controle de pragas (que nesse caso não usa herbicidas como no modelo horizontal), monitoramento normalmente na nuvem de toda a operação com dados estatísticos sobre o desenvolvimento da produção e coisas do tipo. Existem mesmo modelos de underground farming (ainda no modelo vertical), onde tais fazendas verticais ficam debaixo da terra, talvez fazendo o ambiente ser ainda mais controlável.

O uso de Photosynthetic photon flux density (PPFD) também é relevante para obter resultados nesse contexto, e existem mesmo modelos computacionais (assim como do HVAC para a temperatura) para calcular o quanto é necessário para cada tipo de cultivo, além de todo tipo de forma de redução de custo sem diminuir a eficiência (e aí que GMO’s também entram), o artigo (), descreve os benefícios de uma Underground Farm:

“Após três anos de operação, a underground plant factory (UGPF) alcançou uma redução de 8,9% na carga de energia em comparação com uma fábrica de plantas convencional na superfície, com economias iniciais de energia chegando a 28,3% durante os primeiros três anos. As cargas de resfriamento, compreendendo tanto cargas sensíveis quanto de desumidificação, representam 90% do consumo total anual de energia do sistema HVAC” (Akram, Md Washim, Huiqing Guo, and Wenbin Hu. "Underground plant factory in a mine tunnel–Part 1: Conceptual design and thermal simulation." Energy and Built Environment (2025)).

Na parte 2 deste artigo eles também falam de Passive Ventilation (PV) e como o mesmo tende a ter um custo benefício maior no controle de temperatura que o HVAC, e é possível mesclar os dois no modelo. Eles também empregam um modelo de custo de toda a operação com diversos detalhes por unidade produzida de saladas, tomates, pimentas e etc. O custo de pessoal, por exemplo, com 3 trabalhadores foi de $45.000 por ano, o de eletricidade foi $0.14/kWh, de água foi $0.85/(metros quadrados/ ano), do sistema hidropônico foi de $110.6/metros quadrados, entre outros dados, o que é visualmente muito interessante para ter uma noção de escalabilidade em diferentes contextos.

Em essência:

“Passive Ventilation (PV) foi incorporado com sucesso ao sistema de climatização (HVAC), formando um sistema FV-HVAC projetado para gerenciar cargas sensíveis e latentes em uma underground plant factory (UGPF). Com a adição da recuperação de energia térmica (HER), este sistema FV-HVAC demonstrou uma redução de 74,5% no consumo de eletricidade em comparação com sistemas de climatização convencionais” (Akram, Md Washim, Huiqing Guo, and Wenbin Hu. "Underground Plant Factory in a Mine Tunnel–Part 2: Passive Ventilation Integration and Economic Feasibility." Energy and Built Environment (2025)).

Tudo se resume a reduzir custos mantendo uma qualidade e eficiência na produção, mesmo o índice de profitabilidade calculado por eles foi bem alto. Como já disse anteriormente, mesmo que o repertório de plantio seja reduzido, ainda sim há grandes oportunidades lucrativas nesse setor, mesmo que alguém não entre de cabeça no mesmo, é possível investir em empresas de capital aberto que atuam nessa modalidade de negócio. Exemplos são: Village Farms International, GrowGeneration Corp, Scotts Miracle-Gro Co., Agrify Corporation, Hydrofarm Holdings Group Inc, Kalera, iPower Inc., dentre muitas outras.

A falácia da eficiência

Eu curto aeroponics, hydroponics (que pode até ser realizado em sacadas (facades) de forma bem interessante), aquaponics e todas as variantes associadas, o problema que eu não creio que é fácil de engolir, é o fato de repertório e escalabilidade. Normalmente quem exalta esse modelo (que para ambientalistas tende a ser desejável) não entende a superioridade do cultivo horizontal no momento, afinal, é um fato que o repertório de cultivo nesse formato é bem limitado, você pode fato pode suprir com eficiência nutricional diversos tipos de commodities com tomates, tipos de pimenta, melões e etc, o problema é que dizer que isso vai suprir no futuro toda a cadeia de produção de legumes, vegetais e frutas, é no mínimo ridículo.

Essa forma de cultivo alternativo é incrível, mas o custo de produção, manutenção, depreciação e etc, tende a ser bem alto, e por mais que com a alta na demanda deste setor visto que as pessoas hoje (em países desenvolvidos é claro) se preocupam mais com sua saúde e a qualidade nutricional de seus alimentos, de fato há uma oportunidade de lucro aqui, uma substancial. Eventualmente esse mercado será competitivo, e eu mesmo investiria no setor com facilidade, o grande problema é generalizar esse modelo para toda a estrutura de produção, o que seria uma falácia.

O Market Cap de Vertical Farming não chega a $10 bilhões de dólares atualmente (embora a tendência é aumentar), enquanto o mercado global de agricultura tem um Market Cap de mais de $10 trilhões de dólares, então esse é um nicho excelente que eu pessoalmente tenho muito interesse, mas acreditar que no curto–médio prazo esse mercado será a solução central para a demanda alimentar global e mesmo regional, é simplesmente uma absoluta falácia.