Em muitos círculos acadêmicos, a inovação é imaginada como um processo que vai do laboratório ao mercado, passando por registros de patentes, rodadas de investimento e polos de pesquisa costeiros. Mas um movimento crescente dentro das universidades americanas está impulsionando os estudantes rumo a uma fronteira diferente: resolver problemas reais de engenharia ao lado de comunidades rurais cujos desafios impactam diretamente a segurança alimentar nacional. 

Um exemplo convincente dessa mudança pode ser encontrado na história de Kiyoko “Kik” Hayano, uma estudante do segundo ano de engenharia mecânica no MIT, e seu trabalho por meio do MIT D-Lab com a Keo Fish Farms , uma operação comercial de aquicultura no Delta do Arkansas.

A jornada de Hayano — de uma pequena cidade rural e varrida pelo vento no Wyoming até o campus do MIT em Cambridge, Massachusetts, e depois até uma fazenda de peixes em funcionamento no Arkansas — oferece uma visão tangível de como a engenharia aplicada, as parcerias acadêmicas e a inovação prática podem criar novos modelos para a agricultura regenerativa nos Estados Unidos.

Hayano cresceu em Powell, Wyoming (população de aproximadamente 6.400 habitantes), uma comunidade marcada pela agricultura, escassez de água e longas distâncias. Seu interesse inicial por jardinagem com a avó e por projetos de irrigação desenvolvidos no centro agrícola de sua escola lançou as bases para um objetivo mais ambicioso: estudar engenharia mecânica no MIT.

Essa ambição valeu a pena. Logo após chegar a Cambridge, Hayano se conectou com o MIT D-Lab, um programa fundado para cocriar soluções de engenharia com as comunidades, em vez de para elas — especialmente em regiões que enfrentam pobreza, escassez de recursos ou perturbações relacionadas ao clima. Para muitos estudantes do MIT, o D-Lab é a porta de entrada para o trabalho de desenvolvimento em campo na África, América Latina e Sudeste Asiático. Cada vez mais, porém, o programa expandiu sua missão nos Estados Unidos para incluir áreas rurais que sofrem com insegurança alimentar, hídrica e energética.

Essa mudança no cenário doméstico preparou o terreno para um novo esforço conjunto. Em 2024, a Keo Fish Farms — uma fazenda de agricultura comercial perto de Keo, Arkansas — contatou o D-Lab em busca de colaboração técnica para solucionar um crescente desafio relacionado à qualidade da água. A fazenda havia começado a observar níveis elevados de ferro em suas águas subterrâneas, o que levava à mortalidade de peixes durante os períodos de maior atividade no verão. O problema era tanto biológico quanto mecânico: espécies de agricultura como o híbrido de robalo-listrado e a carpa-capim triploide requerem um fornecimento constante de água limpa, e os sistemas de poços que captavam água em camadas geológicas ricas em ferro estavam comprometendo a saúde dos peixes, o desempenho do criadouro e a viabilidade a longo prazo.

Kendra Leith , diretora associada de pesquisa do MIT D-Lab, enxergou uma oportunidade. A região do Delta representa uma convergência de três grandes realidades que são profundamente relevantes tanto para as políticas públicas quanto para a pesquisa acadêmica: a produção de proteínas de alto valor agregado, a infraestrutura hídrica obsoleta ou inadequada e o declínio rural intergeracional.

Para Hayano, a oportunidade de trabalhar em um importante problema de engenharia com implicações ambientais, agrícolas e econômicas foi exatamente o motivo pelo qual ela escolheu engenharia mecânica em primeiro lugar.

Quando Hayano chegou à Keo Fish Farms, o projeto estava estruturado como um engajamento de engenharia cocriativa — o modelo central do D-Lab. Ela documentou o sistema de captação de água existente, analisou a profundidade do poço em relação às camadas geológicas de ferro e avaliou opções de filtração, incluindo aeração, sedimentação e meios filtrantes emergentes à base de biochar.

A colaboração gerou três valores acadêmicos imediatos. Primeiro, a equipe analisou as restrições reais, um processo conhecido como verificação em campo. As restrições, neste caso, incluíam níveis de ferro que variam sazonalmente, orçamentos de capital que não pressupõem financiamento infinito e ciclos de trabalho atrelados às épocas de colheita. Em seguida, a equipe avaliou as tecnologias que poderiam ser usadas para mitigar os problemas. As soluções para a redução do ferro variaram desde a perfuração de poços mais profundos até a incorporação de biochar e outros meios de filtração regenerativos capazes de reter contaminantes, ao mesmo tempo que melhoram a saúde do solo e das plantas em outras áreas da fazenda. Por fim, analisaram a relevância para as políticas públicas: a qualidade da água na aquicultura está na interseção entre a conservação do Departamento de Agricultura dos EUA (USDA), os padrões de água da Agência de Proteção Ambiental (EPA), a variabilidade dos aquíferos impulsionada pelas mudanças climáticas e a segurança proteica nacional — questões centrais para os sistemas alimentares dos EUA.

Leith observa que “as experiências mais transformadoras acontecem quando alunos e comunidades aprendem uns com os outros”. O projeto Keo, acrescenta ela, é um exemplo de como os sistemas domésticos de produção de alimentos podem servir como laboratórios para inovações que antes seriam implementadas exclusivamente no exterior.

Embora a Keo Fish Farms tenha desempenhado um papel secundário na narrativa, o projeto destacou um desafio e uma oportunidade mais amplos: será que a agricultura dos EUA pode fazer a transição para os princípios da agricultura regenerativa?

A agricultura regenerativa — há muito associada a culturas agrícolas, sistemas de pastoreio e carbono do solo — raramente inclui a aquicultura no debate nacional. No entanto, a aquicultura está no cerne da química da água, da ciclagem de nutrientes, da integração de energias renováveis, da pesquisa em biochar e filtração, da produção de proteínas e da mitigação de gases de efeito estufa.

O trabalho de Hayano ajudou a esclarecer que a agricultura regenerativa provavelmente dependerá de sistemas hídricos regenerativos, onde a filtração, o biochar, a energia solar e a reutilização de nutrientes formam uma infraestrutura de circuito fechado, em vez de um modelo linear de extração-uso-descarte.

Os projetos nacionais do D-Lab se cruzam cada vez mais com esse espaço, criando caminhos para que alunos e professores do MIT colaborem com as prioridades do USDA, do Departamento de Energia dos EUA (DoE) e da Fundação Nacional de Ciência (NSF) em torno de inovação rural, energia renovável e engenharia de sistemas hídricos.

O papel dos parceiros da indústria: menos holofotes, mais visibilidade.

O envolvimento da Keo Fish Farms serviu como plataforma — e não como holofote — para as implicações de engenharia e políticas que emergiram do projeto. A fazenda forneceu três ingredientes essenciais que as instituições acadêmicas muitas vezes não possuem: um problema real de engenharia comercial com consequências econômicas, um laboratório vivo para pesquisa de campo e prototipagem, e um caminho para a futura adoção regenerativa em larga escala.

A direção da fazenda declarou que seu objetivo a longo prazo é se tornar um local de demonstração pioneiro em aquicultura regenerativa nos Estados Unidos, combinando filtragem avançada de ferro e sedimentos, produção de biochar a partir de resíduos locais de casca de arroz, sistemas de energia solar renovável, reciclagem de água e recuperação de nutrientes, redução do uso de produtos químicos e considerações sobre habitat e biodiversidade.

Sem dúvida, a colaboração do D-Lab não resolveu todo o enigma, mas criou o modelo para um caminho, mostrando como parcerias acadêmicas podem acelerar as transições regenerativas nos sistemas agrícolas e agrícolas rurais dos EUA.

Para as universidades, a parceria Keo–MIT D-Lab oferece um modelo replicável de aprendizagem experimental para estudantes de STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática), pesquisa regenerativa em campo, validação de tecnologia em sistemas agrícolas reais e colaboração interdisciplinar. E para os formuladores de políticas federais e estaduais, ilustra como as comunidades rurais podem servir como locais de inovação, por que a modernização da infraestrutura hídrica é importante para a segurança alimentar, como a agricultura regenerativa pode se expandir para além do solo e do pastoreio e por que as parcerias público-privadas-acadêmicas merecem novas vias de financiamento.

Tudo isso está alinhado com as prioridades emergentes do USDA, DoE, NSF e EPA em relação à sustentabilidade, resiliência climática e sistemas nacionais de proteína.

Para Hayano, a experiência reforçou a ideia de que as carreiras em engenharia podem estar enraizadas não apenas em laboratórios do Vale do Silício ou em empresas aeroespaciais, mas também em sistemas rurais negligenciados que alimentam o país. 

“Estou muito grata pela experiência”, refletiu ela após o projeto. “Isso me abriu os olhos para como a engenharia pode apoiar sistemas alimentares sustentáveis e comunidades rurais.”

Esse sentimento reflete uma tendência mais ampla entre estudantes que buscam carreiras na interseção de tecnologia, meio ambiente e bem público. Independentemente de Hayano retornar ou não ao Delta do Arkansas, sua trajetória captura algo profundamente relevante para a história da inovação nos Estados Unidos: talentos emergindo de áreas rurais, inovando em instituições de classe mundial e trazendo de volta a capacidade de engenharia para o coração agrícola do país.

É, em muitos aspectos, uma forma moderna do sonho americano — um sonho fundamentado não na abstração, mas na água, nos alimentos, no solo e nos sistemas que definirão o nosso próximo século.