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Uso da nanotecnologia no setor agroalimentar
- 1. El uso actual y potencial de la nanotecnologia en el sector agroalimentario Caue Ribeiro Pesquisador Coordenador da Rede de Pesquisa em Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio, Embrapa Tercer Seminario Regional Agricultura y Cambio Climatico: Nuevas tecnologías en la mitigación y adaptación 27 y 28 de septiembre 2012
- 2. Nanociência, nanotecnologia… Credits: Prof. Dr. Henrique Toma (USP, Brazil)
- 3. Superfícies e Catálise Heterogênea Produtividade 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)
- 4. 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
- 5. Coordenação: Embrapa Instrumentação 158 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/
- 6. 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
- 7. Nano’s em alimentos Credits: Embrapa Instrumentação Agropecuária (Dr. Odílio B. G. Assis) Revestimentos protetores comestíveis Quitosana Zeínas CMC
- 9. Nanocápsulas cápsula (50 – 250 nm) polímero Espaço vazio 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
- 10. Embalagens Nanocompósitas Oxygen permeability of PLA, PHB and PET and of their nanocomposites
- 11. Nanocargas: Nanocelulose Source: Teixeira et al, Cellulose, 2010
- 13. Migração para alimentos? LDPE: n = 2.6 × 10-7 kg of nanosilver (0.26 mg) after 1 year at 25o C PET: n = 2.2 × 10-10 kg (0.22 μg) of nanosilver after 1 year at 25o C
- 15. Rastreabilidade: Sensores não-seletivospropriedade variável Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Resultado
- 16. Sensores não-seletivos Identificação de sucos de fruta usando a Língua Eletrônica
- 17. • 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 de emissões de N2O Como a nanotecnologia pode colaborar com essas estratégias?
- 18. Conceitos Liberação comum Liberação lenta Liberação controlada tempo QuantidadeAcumulada Faixa de interesse
- 19. Estruturas Reticuladas (Hidrogéis) seco hidratado http://www.estadao.com.br/noticias/suplementos,aplicacoes-em-escala-atomica-na-agricultura,640974,0.htm Values of KF and n were calculated from the inter- cept and slope of the plot of ln qe q versus ln Ce q . The fitted lines of the data modeled using the lated KH2 ues Figure 4 Profiles of ammonium sulfate (NH4 )2 SO4 release from hy time in different conditions: (a) [AAm] ¼ 9.0 in wt % with 0; 0.5; a 6.0; 9.0; and 12.0 AAm in wt %. Error bars represent standard devia Values of KF and n were calculated from the inter- cept and slope of the plot of ln qe q versus ln Ce q . The fitted lines of the data modeled using the late KH ues Figure 4 Profiles of ammonium sulfate (NH4 )2 SO4 release from h time in different conditions: (a) [AAm] ¼ 9.0 in wt % with 0; 0.5; 6.0; 9.0; and 12.0 AAm in wt %. Error bars represent standard dev
- 20. Fonte: Bernardi et al, 2010 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Period (days) Nvolatilized(mgperpot) Urea Urea_inc Urea_NBT Urea_Zeo NH4NO3 NH4SO4 Control Ureia (comum) por cobertura Ureia + zeolita por cobertura Ureia incorporada no solo Uréia Zeólita Uréia + Zeólita 5% Zeólitas para redução da Volatilização de Nitrogênio
- 21. Nanocompósitos fertilizantes urea Test. Form. 1 However, by comparing the nanocomposites, one can note at all of the formulations retarded urea release for up to 120 ure 8. Release rate of urea as afunction of time for pure urea and h of the composites at pH 7 and room temperature. Article ametral compression, becausethis or the practical application as a ed in Figure 7, the behavior of a at of a fragile material, with poor w pressure. On theother hand, all very deformable, without rupture deformation supported by the that this behavior can not be heMt structure, becausethesame uded revealed a low mechanical milarity among the three nano- 001229 |J. Agric. Food Chem. 2012, 60, 5267−5272
- 22. Embrapa Instrumentação http://www.cnpdia.embrapa.br Rua XV de Novembro, 1452 São Carlos, SP - Brasil - CEP 13560-970 Fone: (16) 2107 2800 Fax: (16) 2107 2902 Rede Agronano http://www.redeagronano.cnptia.embrapa.br/ redeagronano@cnpdia.embrapa.br