Nanossensor de baixo custo rastreia frutas e monitora a sua qualidade

Um sensor de baixo custo com nanotecnologia e inteligência artificial, capaz de rastrear e monitorar o grau de maturação das frutas que amadurecem depois da colheita – chamadas climatéricas –, é a novidade desenvolvida por pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP), no âmbito de um projeto de inovação aberta com a Siena Company. Os testes foram feitos com manga, mamão e banana, mas o sensor pode ser aplicado em várias outras frutas.

O sensor colorimétrico denominado Yva (fruta, em tupi-guarani) é similar a uma etiqueta QR Code, o que permite ser analisado por qualquer câmera de celular. Trata-se de um sistema de codificação de informações por meio de imagens, similar a uma etiqueta de identificação, que serve para a organização de conteúdos na web.

O Yva é descartável e deverá chegar ao mercado com custo estimado entre 8 e 10 centavos de real por quilo de fruta. Ele detecta a liberação do etileno - hormônio natural no amadurecimento de frutos climatéricos – que, ao reagir com nanopartículas em pó, vai mudando de cor, conforme o fruto amadurece,

A mudança é interpretada por meio de um aplicativo de celular, que, entre suas funcionalidades, indica quando o fruto deverá estar maduro e adequado para o consumo ou indicar o ponto específico em que atingirá o estágio de melhor apreciação pelo consumidor final.

O nanosensor pode ser acondicionado dentro de embalagens plásticas ou em caixas de frutas, é destinado a vários segmentos de mercado, entre eles, produtores e processadores de frutas, atacadistas e varejistas, associações, cooperativas e empresas exportadoras.

A versatilidade da tecnologia permite diversas aplicações, entre elas, a de monitorar a qualidade desde a colheita até chegar ao consumidor. Também será capaz de auxiliar a gestão dos estoques de frutos, seguindo a metodologia de estocagem utilizada com perecíveis na qual a ordem de saída obedece às datas de expiração de cada produto. Ela é conhecida pela sigla em inglês como FEFO (first expire, first out). A nova tecnologia deverá aprimorar a eficiência do sistema e reduzir perdas de alimentos perdas de alimentos.

Apresentação ao mercado

O nanossensor Yva será apresentado, pela primeira vez, no estande da Embrapa na Anufood Brazil, feira internacional do setor de alimentos e bebidas. A feira de negócios será realizada entre os dias 9 e 11 de março de 2020, das 10h às 19h, no São Paulo Expo, em São Paulo.

O Yva também pode auxiliar o cumprimento da Instrução Normativa Conjunta nº 2, de fevereiro de 2018. Emitida pelo Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (Mapa) e pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) que define procedimentos de rastreamento de frutas, legumes e verduras (FLV). Esse documento determina o registro de informações sobre esses alimentos nos estabelecimentos que participam da cadeia produtiva, desde o agricultor até o varejo. Esse protocolo de rastreamento já começou para alguns produtos e será ampliado em agosto deste ano, de acordo com a tabela abaixo. A nova tecnologia é uma ferramenta barata e útil para agilizar esse trabalho e, ao mesmo tempo monitorar, a qualidade e o estágio de maturação de cada fruta.

Menos perdas e desperdício de alimentos

O sensor Yva foi desenvolvido com foco na redução de perdas e desperdício de alimentos ao longo da cadeia produtiva. O Brasil chega a perder 26 milhões de toneladas por ano, quantidade suficiente para alimentar 13 milhões de pessoas.

“Novos materiais foram extensivamente testados até que fosse obtida a combinação mais adequada que demonstrasse mudanças de cor do nanossensor na presença do etileno, tanto em ensaios in vitro como in vivo, e sua possível aplicabilidade em diferentes frutas e sistemas”, explica o pesquisador da Embrapa Daniel Corrêa.

“A tecnologia tem potencial para ser aplicada a diversos frutos climatéricos como pêssego, caqui, ameixa, maracujá, entre outros, mas na avaliação utilizamos manga, mamão e banana, que demonstraram a eficiência do sensor, que pode ser produzido, de forma customizada, conforme a necessidade do usuário”, acrescenta o pesquisador Marcos David Ferreira, também da Embrapa.

Especializada em desenvolvimento de software, a Siena Company possui um Centro de Operações de Tecnologia, em Campinas (SP), e um Estúdio de Inovação, em São Carlos, que deram suporte ao desenvolvimento do aplicativo.

“O que foi feito até o momento é a chamada prova de conceito da tecnologia. Agora, o desafio é o escalonamento e o processo de manufatura do sensor, para isso precisamos captar recursos na ordem de R$ 700 a R$ 800 mil, a fim de que a tecnologia possa chegar efetivamento ao mercado”, detalha Ana Elisa Siena, diretora da Siena Company.

A equipe responsável

A equipe responsável envolveu os pesquisadores Marcos David Ferreira e Daniel Souza Corrêa, na Embrapa Instrumentação, enquanto a gerente de projetos Ana Elisa Siena esteve à frente do desenvolvimento de software para leitura do QR Code - na Siena Company - para permitir a padronização do sensor lote a lote e fornecer a rastreabilidade da produção dos frutos.

O projeto, com duração de dois anos, contou com o apoio de recursos de R$ 220 mil do Sistema Brasileiro de Tecnologia (Sibratec), uma iniciativa do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), operado pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

Os testes foram realizados no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), em São Carlos, pioneiro no País e um dos oito laboratórios estratégicos do Sistema Nacional de Laboratórios de Nanotecnologia (SisNano), do MCTIC.

Alguns desafios a que o sensor Yva veio responder:

Gerenciamento de qualidade - a gestão de qualidade e rastreabilidade é ineficiente; apesar do avanço da era digital, muitos ainda contam com controles em cadernetas de papel;
Identificação do ponto ótimo da fruta - existem inúmeras dificuldades para identificar o ponto ótimo de colheita ou processamento, entre elas, a lentidão do processo de digitalização de dados;
Alto risco de erro humano - como a cadeia produtiva ainda conta intensamente com o esforço humano (processo 100% visual), os dados estão sujeitos a inúmeros erros, perdas e lentidão.

Incremento à fruticultura para exportação

O sensor Yva pode contribuir para agregar valor a frutas de exportação, auxiliando a expansão da fruticultura brasileira. Terceiro maior produtor mundial de frutas, o Brasil ocupa a 23º posição no ranking dos países exportadores, vendendo para o exterior apenas 2,5% do que colhe, mas a expectativa da Associação Brasileira dos Produtores Exportadores de Frutas e Derivados (Abrafrutas) é abrir novos mercados e crescer 15% ao ano durante a próxima década, por meio de incremento tecnológico.

O mercado global de frutas movimenta mais de US$ 130 bilhões por ano. Com essa tecnologia, pode-se agregar um diferencial no produto comercializado, com ganhos em eficiência e competitividade, por meio do monitoramento e gestão da qualidade. 

Para alcançar a meta, o País aposta na melhoria da qualidade das frutas visando à segurança alimentar exigida pelo mercado internacional, grande consumidor da manga (a fruta tropical mais exportada), mamão, banana, entre outras.