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 1

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) 3

Superfícies e Catálise Heterogênea 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 4

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

Nano’s em alimentos

Nanocápsulas Nanocápsulas de quitosana cápsula (50 – 250 nm) Emulsão bifásica convencional (maionese) (em http://tecalim.vilabol.uol.com.br) Espaço vazio Nanocápsulas para liberação controlada / lenta e nanoemulsões polímero 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

Rastreabilidade: Sensores não-seletivos Resultado Sensor 3 Sensor 2 propriedade Sensor 1 variável

Sensores não-seletivos Identificação de sucos de fruta usando a Língua Eletrônica

Como a nanotecnologia pode colaborar com essas estratégias? 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?

Conceitos Liberação comum Liberação lenta Faixa de Liberação controlada tempo Quantidade Acumulada Faixa de interesse

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 Ureia (comum) por cobertura Ureia + zeolita por cobertura Ureia incorporada no solo Uréia Zeólita Uréia + Zeólita 5% Fonte: Bernardi et al, 2010

Nanocompósitos fertilizantes urea Test. Form. 1

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