Os pesquisadores da Case Western Reserve University estão liderando o desenvolvimento de um sistema de “embalagem inteligente” para monitorar flutuações de temperatura, mudanças de umidade e patógenos em produtos alimentícios perecíveis durante o transporte.



A sua abordagem energeticamente eficiente pode oferecer uma cadeia de abastecimento mais rentável para os distribuidores, poupanças para os produtores de alimentos e alimentos de maior qualidade para os consumidores.

"Se isso funcionar bem, todos serão beneficiados", disse Chanyong (Chase) Cao, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial e engenharia elétrica, de computação e de sistemas na Case Western Reserve, que lidera a equipe de pesquisa. "Cerca de um terço de todos os alimentos produzidos para consumo humano são perdidos ou desperdiçados – cerca de 1,3 mil milhões de toneladas de alimentos todos os anos. A nossa solução poderia reduzir significativamente a deterioração, cortar custos e garantir a segurança alimentar."

A pesquisa da equipe foi publicada recentemente online na revista Nano Energy .

Monitoramento autoalimentado

Uma característica central do seu sistema é um pequeno dispositivo de monitoramento autoalimentado que consiste em sensores flexíveis e um coletor de energia que usa dessecantes – os pequenos pacotes de pellets de sílica gel encontrados nas embalagens para absorver a umidade – para aproveitar e armazenar a energia ambiente. Nesse sistema, a energia é gerada a partir das vibrações do próprio caminhão de entrega de alimentos.

Esta energia alimenta um sistema de monitorização em tempo real que forneceria aos produtores de alimentos e ao pessoal de transporte dados digitais sobre temperatura, humidade e condições de deterioração dos alimentos embalados.

Para que isso aconteça, Cao e sua equipe criaram o que chamam de nanogerador triboelétrico baseado em dessecante (D-TENG) para estender o tempo de serviço do sistema de detecção.

Nanogeradores triboelétricos são qualquer dispositivo de coleta de energia que converte energia mecânica – geralmente entre dois objetos deslizando um contra o outro – em eletricidade.

A equipe projetou uma estrutura de favo de mel à base de papelão para armazenar os materiais dessecantes – agora também usados ​​para criar eletricidade à medida que eles saltam dentro do favo de mel.

Cao disse que embora algumas empresas de transporte modernas já utilizem sensores para registar a temperatura, a humidade e o dióxido de carbono, as baterias tradicionais necessárias para operar esses sistemas são dispendiosas, pesadas e podem contribuir para a poluição ambiental. Muitos desses sistemas não fornecem dados em tempo real para detectar a deterioração dos alimentos, disse Cao. Os sistemas pequenos e portáteis existentes só podem detectar condições ambientais dentro de um período muito limitado.

Alcance potencial, próximas etapas

A abordagem da equipa está alinhada com as soluções propostas pelo Banco Mundial para o desperdício alimentar, que incluem uma melhor tecnologia para armazenar e manter frescos os produtos perecíveis na cadeia de abastecimento. Embora Cao e sua equipe não tenham abordado como resfriar melhor os alimentos perecíveis em trânsito neste projeto, eles estariam enfrentando a primeira tarefa de identificar quando e o que pode dar errado.

A equipe está agora montando um protótipo funcional; Cao disse que espera aumentar a produção e começar a comercializá-la nos próximos cinco anos.

Cao e a sua equipa estão concentrados na deteção e prevenção da deterioração dos alimentos, mas ele acredita que a tecnologia também pode trazer benefícios para o envio de vacinas. O sistema poderia fornecer às empresas e agências governamentais informações precisas em tempo real sobre a temperatura dessas remessas críticas.

Mais informações: Yaokun Pang et al, Rumo a um sistema de embalagem inteligente integrado e autoalimentado - Nanogeradores triboelétricos baseados em dessecante, Nano Energy (2023). DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108659
Informações do diário: Nanoenergia

Fornecido pela Case Western Reserve University