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Tecnologia inspirada em pele de camelo resfria sem consumir energia

Compartilhe:     |  14 de novembro de 2020

Baseado nos princípios da biomimética, sistema se inspira nos camelos do deserto para conservar produtos perecíveis

O curioso sistema de resfriamento do corpo que os camelos utilizam para sobreviver ao calor do deserto serviu de inspiração para uma nova tecnologia. Com base no funcionamento da espessa camada de pele isolante desses animais, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, desenvolveram um método que pode ajudar a manter alimentos e produtos farmacêuticos sob refrigeração, sem a necessidade de energia elétrica.

A pele do camelo é eficaz em reduzir a perda de umidade e, ao mesmo tempo, permite a evaporação do suor de modo a proporcionar o efeito de resfriamento. Testes mostraram que um camelo “raspado” perde metade da umidade do que perderia um camelo com pelo conservado, em condições idênticas. Inspirada por esses resultados, a equipe de engenheiros do MIT elaborou um sistema que utiliza um material de duas camadas para obter efeito semelhante.

Sistema sobrepõe camadas de gel para imitar efeito da pele de camelo

A camada inferior do material, substituindo as glândulas sudoríparas, consiste em hidrogel, uma substância semelhante à gelatina composta principalmente por água. Em seguida, ela é coberta por uma camada superior de aerogel, que desempenha o papel do pelo, mantendo o calor externo de fora, enquanto permite a passagem do vapor.

Hidrogéis já são utilizados ​​para algumas aplicações de resfriamento, mas testes de campo e análises detalhadas mostraram que esse novo material de duas camadas pode fornecer resfriamento de mais de 7 graus Celsius, cinco vezes mais do que o hidrogel consegue atingir sozinho. Esse índice representa mais de 250 horas de resfriamento, o equivalente a cerca de dez dias.

O hidrogel é composto de 97% de água, que gradualmente evapora. Na configuração experimental, foram necessárias 200 horas para uma camada de hidrogel de 5 milímetros, coberta com 5 milímetros de aerogel, perder toda a umidade, em comparação com 40 horas para o hidrogel puro. O nível de resfriamento do material de duas camadas foi um pouco menor, mas o efeito foi muito mais duradouro. Uma vez que a umidade tenha desaparecido do hidrogel, o material pode ser recarregado com água para que o ciclo possa começar novamente.

As descobertas foram publicadas em um artigo na revista Joule pelo pós-doutorando do MIT Zhengmao Lu, em conjunto com os estudantes de graduação Elise Strobach e Ningxin Chen, o cientista e pesquisador Nicola Ferralis e o professor Jeffrey Grossman, chefe do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais. A equipe acredita que a nova tecnologia pode ser utilizada para preservar o frescor de embalagens de alimentos e produtos perecíveis.

Possíveis usos da tecnologia

O material ainda permite que medicamentos, como as vacinas, sejam conservados com segurança no transporte para regiões remotas. Além de fornecer refrigeração, o sistema passivo, movido exclusivamente a calor, pode reduzir as variações de temperatura que as mercadorias sofrem, eliminando picos que podem acelerar o seu desgaste.

Ferralis explica que o material é capaz de fornecer proteção constante de alimentos ou medicamentos perecíveis desde a fazenda ou fábrica, passando pela cadeia de distribuição, até chegar à casa do consumidor. Em contraste, os sistemas que existem hoje dependem de caminhões refrigerados ou instalações de armazenamento, onde podem ocorrer picos de temperatura durante o carregamento e descarregamento, prejudicando a conservação de produtos perecíveis.

Outra vantagem é que as matérias-primas básicas do sistema de duas camadas são acessíveis. O aerogel é feito de sílica, que é essencialmente areia de praia, abundante e de baixo valor comercial. O equipamento utilizado para a fabricação do aerogel, no entanto, é grande e caro, de modo que esse aspecto exigirá mais esforços e pesquisas para viabilizar as aplicações. Mas já existe uma empresa trabalhando para desenvolver o equipamento em grande escala, com o objetivo de usar o material para a construção de janelas com isolamento térmico.

O princípio básico de usar a evaporação da água para fornecer um efeito de resfriamento tem sido empregado por séculos de diversas maneiras. Agora, a ideia é combinar esse sistema de resfriamento baseado na evaporação com uma camada isolante inspirada na pele de camelos.

Para aplicações como embalagens de alimentos, a transparência dos materiais de hidrogel e aerogel é importante, porque permite que a condição do alimento seja vista através da embalagem. Em outras aplicações, como produtos farmacêuticos ou refrigeração de ambientes, uma camada isolante opaca pode ser usada, fornecendo ainda mais opções para o design de materiais para usos específicos.

Especialmente nos países em desenvolvimento, em que o acesso à eletricidade é frequentemente limitado, esses materiais podem ser muito úteis. Como a abordagem de resfriamento passivo não depende de eletricidade, ela oferece um bom caminho para armazenamento e distribuição de produtos perecíveis para diversas regiões do mundo, sem prejudicar sua qualidade.

A nova tecnologia é o exemplo mais recente de como a biomimética pode ser aplicada pela ciência para criar inovações que beneficiem as pessoas. A biomimética é uma área do conhecimento que estuda as estratégias e padrões da natureza para solucionar problemas da humanidade, de maneira funcional e sustentável. Mais uma vez, a ciência mostra que consultar a natureza, de maneira respeitosa e ecológica, pode trazer luz a uma série de questões que enfrentamos atualmente.



Fonte: Equipe Ecycle - Tech Xplore



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