2021 Concurso Criar o Futuro:Vencedor da categoria Tecnologias Sustentáveis/Energia do Futuro — Revestimentos Multifuncionais de Frutas Bionanocompostas

REVESTIMENTOS BIONANOCOMPOSTOS MULTIFUNCIONAIS DE FRUTOS

Sylvia Jung, Nancy Cui, Neethu Pottackal, Pulickel M. Ajayan e Muhammad M. Rahman Rice University Houston, TX

Vencedor de uma estação de trabalho HP

A fome e a desnutrição crônica afetam mais de 800 milhões de pessoas no mundo, enquanto um terço dos alimentos produzidos no mundo é desperdiçado. Isto é especialmente evidente com produtos frescos, nos quais cerca de 40 a 50% das culturas cultivadas são desperdiçadas. Reduzir esse desperdício tem um enorme potencial, pois mesmo uma redução de 15% pode significar alimentar mais 25 milhões de pessoas.

Entre as tecnologias comerciais, o método mais comum para a preservação de produtos perecíveis é a enceramento – aplicação de um revestimento artificial com conservantes à base de ácidos graxos. Mas sua falta de lavabilidade e a presença de compostos potencialmente tóxicos apresentam riscos de efeitos adversos à saúde humana e ao meio ambiente.

A solução descrita aqui é um revestimento nanocompósito multifuncional, baseado em proteína, de biomateriais de baixo custo ou resíduos prontamente disponíveis. O revestimento oferece uma combinação de propriedades que atende a vários requisitos de preservação, como flexibilidade do material, comestibilidade, lavabilidade, eficácia, biodegradabilidade e aparência.

O revestimento é composto principalmente de proteína poli(albúmen) derivada de clara de ovo e nanocristal de celulose de polpa de madeira, juntamente com vários outros modificadores biocompatíveis. Sua síntese começa com uma combinação de proteína de clara de ovo, gema de ovo e glicerol que formam um filme forte e comestível. A adição de curcumina melhora as propriedades antimicrobianas e antioxidantes que reduzem o crescimento microbiano e permitem a troca ideal de gases no microambiente, diminuindo o oxigênio e aumentando o dióxido de carbono para manter o frescor. Os nanocristais de celulose reduzem ainda mais a permeabilidade à água e ao gás.

Estudos de preservação revelaram que após 8-11 dias após a compra, todos os frutos não revestidos apresentaram escurecimento enzimático e decomposição, enquanto as amostras revestidas mantiveram a aparência e a firmeza por mais de uma semana. Estudos in vitro confirmaram a comestibilidade do revestimento. Em contraste com os revestimentos de cera, o revestimento é facilmente lavável e proporciona uma aparência visual brilhante. Sua facilidade de processamento leva ao seu alto potencial para produção em massa de baixo custo.

A invenção pode capturar o potencial do mercado de embalagens comestíveis, estimado em US$ 679 milhões até 2025. Tem o potencial de mitigar o custo premium de 17 a 65% para produtos orgânicos e fornecer uma alternativa acessível para consumidores preocupados com a saúde.

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Leia um resumo técnico de perguntas e respostas exclusivas da Web com o pesquisador principal da equipe.

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MENÇÕES HONROSAS

Transistor Termiônico

John Read e Daniel Sweeney, Space Charge, San Diego, CA

A conversão direta de energia térmica para elétrica tem o potencial de substituir motores de combustão interna e turbinas em quase todas as aplicações elétricas. O transistor termiônico usa força eletromagnética para criar dispositivos eletrodinâmicos que podem assumir praticamente qualquer formato, em praticamente qualquer ambiente.

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Otimização aerodinâmica de turbinas eólicas

John Maris, Marinvent Corp., Quebec, Canadá

O Enhanced Airfoil Performance Monitor monitora diretamente o estresse do aerofólio local em cada pá de uma turbina eólica e transmite as condições sem fio e em tempo real para a estação de controle da turbina. Ele detecta as menores perturbações do fluxo de ar e aciona alarmes quando os limites são excedidos.

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Reciclagem de eletrodos de íons de lítio

Donna Baek, Tedd Lister e Luis Diaz Aldana, Laboratório Nacional de Idaho, Idaho Falls, ID

Este processo lixivia cobalto e outros constituintes valiosos dos eletrodos da bateria de íons de lítio à temperatura ambiente com tempos de reação curtos. Ele usa materiais baratos, pode ser facilmente dimensionado e usa menos insumos químicos.

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Criando um amanhã melhor reaproveitando o carvão

PD Madden, Eco Energy International, Tustin, CA

Essa tecnologia converte material à base de carbono diretamente em hidrogênio puro. O equipamento é modular, permitindo que seja localizado próximo aos usuários finais. O processo reduz os gases de efeito estufa normalmente emitidos por aterros sanitários e a queima de carvão sem prejudicar o meio ambiente.

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Veja os demais vencedores deste ano:

• GANHADOR DO GRANDE PRÊMIO
• AEROESPACIAL E DEFESA
• AUTOMOTIVO/TRANSPORTE
• PROJETO DE PRODUTO DE CONSUMIDOR
• ELETRÔNICOS/SENSORES/IOT
• MANUFATURA/ROBÓTICA/AUTOMAÇÃO
• MÉDICO