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El uso actual y potencial de la nanotecnologia en el sector agroalimentario Caue Ribeiro Pesquisador Coordenador da Rede de Pesquisa em Nanotecnologia.

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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) N 2 + 3 H 2 2 NH 3 - Produção de fertilizantes e explosivos.... Processo catalisado por ferro metálico N2N2 H2H2 NH 3 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 Nanos em alimentos Credits: Embrapa Instrumentação Agropecuária (Dr. Odílio B. G. Assis) Revestimentos protetores comestíveis Quitosana Zeínas CMC

8 Nanos em alimentos

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

12 Embalagens inteligentes

13 Migração para alimentos? LDPE: n = 2.6 × 10 -7 kg of nanosilver (0.26 mg) after 1 year at 25 o C PET: n = 2.2 × 10 -10 kg (0.22 μg) of nanosilver after 1 year at 25 o C

14 Rastreabilidade: Biosensores 14 http://www.cnpat.embrapa.br/cnpat/cd/jss/acervo/Dc_117.pdf

15 Rastreabilidade: Sensores não-seletivos propriedade 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 N 2 O Como a nanotecnologia pode colaborar com essas estratégias?

18 Conceitos Liberação comum Liberação lenta Liberação controlada tempo Quantidade Acumulada 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

20 Fonte: Bernardi et al, 2010 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

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


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