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
Nanociência, nanotecnologia…
Credits: Prof. Dr. Henrique Toma (USP, Brazil)
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)
Superfícies e Catálise
Heterogênea

Processo Haber
(1910)
N2 + 3 H2 → 2 NH3
- Produção de fertilizantes e
explosivos....

Processo catalisado
por ferro metálico
NH3
N2
H2
Exemplo de processo químico catalisado por superfícies e esquema do processo Haber.
Fonte http://www.spaceflight.esa.int/impress/text/education/Catalysis/index.html
http://www.redeagronano.cnptia.embrapa.br/
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
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
Quitosana
CMC
Zeínas
Credits: Embrapa Instrumentação Agropecuária
(Dr. Odílio B. G. Assis)
Revestimentos protetores comestíveis
Nano’s em alimentos
Nanocápsulas
Nanocápsulas de quitosana
Espaço
vazio
polímero
cápsula
(50 – 250 nm) Emulsão bifásica convencional (maionese)
(em http://tecalim.vilabol.uol.com.br)
Nanocápsulas para liberação
controlada / lenta e nanoemulsões
eXPRESS Polymer Letters Vol.4, No.8 (2010) 509–515
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 25oC
PET: n = 2.2 × 10-10 kg (0.22 μg) of nanosilver after 1 year at 25oC
Rastreabilidade: Biosensores
http://www.cnpat.embrapa.br/cnpat/cd/jss/acervo/Dc_117.pdf
14
Rastreabilidade:
Sensores não-seletivos
propriedade
Resultado
Sensor 3
Sensor 2
Sensor 1
variável
Sensores não-seletivos
Identificação de sucos de fruta usando a Língua Eletrônica
•
•
•
•
•
•
Plantio direto na palha
http://www.agricultura.gov.br/abc/
Recuperação de áreas degradadas
Integração Lavoura – pecuária – floresta
Plantio de florestas comerciais
Estratégias para mitigação de
Fixação biológica de nitrogênio
emissões de N2O
Tratamento de resíduos animais
Como a nanotecnologia pode colaborar com essas estratégias?
Conceitos
Liberação lenta
Quantidade Acumulada
Liberação comum
Faixa de
interesse
Liberação controlada
tempo
Estruturas Reticuladas (Hidrogéis)
seco
hidratado
http://www.estadao.com.br/noticias/suplementos,aplicacoes-em-escala-atomica-na-agricultura,640974,0.htm
Zeólitas para redução da Volatilização
de Nitrogênio
N volatilized (mg per pot)
10
Ureia (comum) por cobertura
Urea
Urea_inc
Urea_NBT
Urea_Zeo
NH4NO3
NH4SO4
Control
8
Ureia + zeolita por cobertura
6
Ureia incorporada no solo
4
Uréia + Zeólita 5%
2
Uréia
Zeólita
0
14
12
10
Fonte: Bernardi et al, 2010 Period (days)
0
2
4
6
8
16
18
20
22
ametral compression, becausethis
or the practical application as a
Nanocompósitos
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
fertilizantes
Form. 1
urea
Test.
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
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