El uso actual y potencial de la nanotecnologia en el sector

agroalimentario

Caue RibeiroPesquisador

Coordenador da Rede de Pesquisa em Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio,

EmbrapaTercer Seminario Regional Agricultura y Cambio Climatico:Nuevas tecnologías en la mitigación y adaptación27 y 28 de septiembre 2012

Nanociência, nanotecnologia…

Credits: Prof. Dr. Henrique Toma (USP, Brazil)

Superfícies e Catálise HeterogêneaProdutividade de reações químicas: uma

área nanotecnológica há um século! “catalytic materials [heterogeneous catalysis] have been

nanostructured for at least a century, and this industry – US$ 100 bilion – is (…) estimate of a future trillion dolar nanotechnology economy (Prof. Dr. David J. Eaglesham, in Letter from the President, MRS Bulletin 2005, 30, 260 – 261)

Prêmio Nobel de Química 2007: Prof. Dr. Gerhard Ertl "(...) Chemical reactions on catalytic surfaces play a vital role in many industrial operations, such as the production of artificial fertilizers [processo Haber-Bosch] (...)" (Nobel Prize Press Release)

Processo Haber (1910)

N2 + 3 H2 → 2 NH3

- Produção de fertilizantes e explosivos....

Processo catalisado por ferro metálico

N2

H2

NH3

Exemplo de processo químico catalisado por superfícies e esquema do processo Haber.Fonte http://www.spaceflight.esa.int/impress/text/education/Catalysis/index.html

Superfícies e Catálise Heterogênea

Coordenação: Embrapa Instrumentação158 pesquisadores / 53 Instituições

Linhas de pesquisa:•Sensores e Biossensores•Filmes finos comestíveis e embalagens ativas•Bionanocompósitos•Novos usos de nanomateriais sintéticos na agricultura•Avaliação de Impactos em Nanotecnologia•Transferência para a Sociedade em Nanotecnologia

http://www.redeagronano.cnptia.embrapa.br/

Como a Nanotecnologia chega ao Consumidor Final?

• Três níveis de impacto no consumidor final:– Direto: alimentos com nanotecnologia

• Nanoaditivos e filmes finos comestíveis– Indireto, com possível contato ou migração: alimentos

produzidos, processados ou conservados com auxílio de nanotecnologias

• Insumos agrícolas, descontaminação de água, embalagens ativas– Indireto, com mínimo contato ou possibilidade de

migração : alimentos monitorados e avaliados com auxílio de nanotecnologia

• Sensores de qualidade

Nano’s em alimentos

Credits: Embrapa Instrumentação Agropecuária(Dr. Odílio B. G. Assis)

Revestimentos protetores comestíveis

Quitosana

Zeínas

CMC

Nano’s em alimentos

Nanocápsulas

cápsula (50 – 250 nm)

polímero

Espaçovazio

Nanocápsulas para liberação controlada / lenta e nanoemulsões

Emulsão bifásica convencional (maionese)(em http://tecalim.vilabol.uol.com.br)

eXPRESS Polymer Letters Vol.4, No.8 (2010) 509–515

Nanocápsulas de quitosana

Embalagens Nanocompósitas

Oxygen permeability of PLA, PHB and PET and of their nanocomposites

Nanocargas: Nanocelulose

Source: Teixeira et al, Cellulose, 2010

Embalagens inteligentes

Migração para alimentos?

LDPE: n = 2.6 × 10-7 kg of nanosilver (0.26 mg) after 1 year at 25oCPET: n = 2.2 × 10-10 kg (0.22 μg) of nanosilver after 1 year at 25oC

Rastreabilidade: Biosensores

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http://www.cnpat.embrapa.br/cnpat/cd/jss/acervo/Dc_117.pdf

Rastreabilidade:Sensores não-seletivos

pro

pri

edad

e

variável

Sensor 1

Sensor 2Sensor 3

Resultado

Sensores não-seletivos

Identificação de sucos de fruta usando a Língua Eletrônica

• Plantio direto na palha• Recuperação de áreas degradadas• Integração Lavoura – pecuária – floresta• Plantio de florestas comerciais• Fixação biológica de nitrogênio• Tratamento de resíduos animais

http://www.agricultura.gov.br/abc/

Estratégias para mitigação deemissões de N2O

Como a nanotecnologia pode colaborar com essas estratégias?

Conceitos

Liberação comumLiberação lenta

Liberação controlada

tempo

Qu

anti

dad

e A

cum

ula

da

Faixa deinteresse

Estruturas Reticuladas (Hidrogéis)

seco

hidratado

http://www.estadao.com.br/noticias/suplementos,aplicacoes-em-escala-atomica-na-agricultura,640974,0.htm

Fonte: Bernardi et al, 2010

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Period (days)

N v

olat

ilize

d (m

g pe

r po

t)

Urea

Urea_inc

Urea_NBT

Urea_Zeo

NH4NO3

NH4SO4

Control

Ureia (comum) por cobertura

Ureia + zeolita por cobertura

Ureia incorporada no solo

UréiaZeólita

Uréia + Zeólita 5%

Zeólitas para redução da Volatilização de Nitrogênio

Nanocompósitos fertilizantes

urea

Test.

Form. 1

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