Caue Ribeiro, Pesquisador Coordenador da Rede de Pesquisa em Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio, Embrapa Contexto: Tercer Seminario Regional Agricultura y Cambio Climático: "Nuevas tecnologías en la mitigación y adaptación de la agricultura al cambio climático". Santiago de Chile, 27/09/2012 Más información: http://fao.org/alc/u/2u

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. Superfícies e Catálise
Heterogênea
Processo Haber
(1910)
N2 + 3 H2 → 2 NH3
- Produção de fertilizantes e
explosivos....
N2 NH3
Processo catalisado H2
por ferro metálico
Exemplo de processo químico catalisado por superfícies e esquema do processo Haber.
Fonte http://www.spaceflight.esa.int/impress/text/education/Catalysis/index.html

5. 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

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

8. Nano’s em alimentos

9. Nanocápsulas
Nanocápsulas de quitosana
cápsula
(50 – 250 nm) Emulsão bifásica convencional (maionese)
Espaço
vazio (em http://tecalim.vilabol.uol.com.br)
Nanocápsulas para liberação
polímero controlada / lenta e nanoemulsões
eXPRESS Polymer Letters Vol.4, No.8 (2010) 509–515

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 25oC
PET: n = 2.2 × 10-10 kg (0.22 μg) of nanosilver after 1 year at 25oC

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

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

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

17. • Plantio direto na palha
• http://www.agricultura.gov.br/abc/
Recuperação de áreas degradadas
• Integração Lavoura – pecuária – floresta
• Plantio de florestas comerciais
• Fixação biológica de nitrogênio Estratégias para mitigação de
• Tratamento de resíduos animais emissões de N2O
Como a nanotecnologia pode colaborar com essas estratégias?

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

19. Estruturas Reticuladas (Hidrogéis)
seco
hidratado
http://www.estadao.com.br/noticias/suplementos,aplicacoes-em-escala-atomica-na-agricultura,640974,0.htm
Figure 44 Profiles of ammonium sulfate (N H 4 )42)SO4 4release from hy
Figure Profiles of ammonium sulfate (N H 2 SO release from h
time in different conditions: (a) [A Am] ¼ 9.0 in wt % ww ith0; 0.5; a
time in different conditions: (a) [A Am] ¼ 9.0 in wt % ith 0; 0.5;
6.0; 9.0; and 12.0 AA Amin wt t%. Error bars represent standard devia
6.0; 9.0; and 12.0 A m in w %. Error bars represent standard dev
Values of KKF and nnw ere calculated from the inter-
Values of F and w ere calculated from the inter- lated
late
cept and slope of the plot of ln qe qe q versus ln Ce qe . .
cept and slope of the plot of ln q versus ln C q KH 2
KH
The fitted lines of the data modeled using the
The fitted lines of the data modeled using the ues
ues

20. Zeólitas para redução da Volatilização
de Nitrogênio
10 Ureia (comum) por cobertura
Urea
Urea_inc
8 Urea_NBT
N volatilized (mg per pot)
Ureia + zeolita por cobertura Urea_Zeo
NH4NO3
6 NH4SO4
Control
Ureia incorporada no solo
4
Uréia + Zeólita 5%
2 Uréia
Zeólita
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Fonte: Bernardi et al, 2010 Period (days)

21. ametral compression, because this
or the practical application as a
Nanocompósitos fertilizantes
ed in Figure 7, the behavior of a Article
at of a fragile material, with poor
w pressure. On the other hand, all
very deformable, without rupture
deformation supported by the
that this behavior can not be Form. 1
urea
he Mt structure, because the same Test.
uded revealed a low mechanical
milarity among the three nano-
ure 8. Release rate of urea as a function of time for pure urea and
001229 | composites at pH 7 and room temperature.
h of the J. Agric. Food Chem. 2012, 60, 5267−5272
However, by comparing the nanocomposites, one can note
at all of the formulations retarded urea release for up to 120

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
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