Etiqueta com sensor inteligente protege mercadorias sensíveis
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Investigadores da Empa, da EPFL e do CSEM desenvolveram uma etiqueta verde de deteção inteligente que mede a temperatura e a humidade em tempo real - e pode também detetar se um limiar de temperatura foi ultrapassado. No futuro, esta etiqueta poderá ser utilizada para monitorizar carregamentos sensíveis, como medicamentos ou alimentos. A própria etiqueta sensora é completamente biodegradável.
Todos os dias, vastos fluxos de mercadorias circulam pelo mundo. Entre elas contam-se remessas particularmente delicadas, como certas vacinas, medicamentos e produtos alimentares. Para garantir que estes produtos chegam em segurança ao seu destino, devem permanecer dentro de um determinado intervalo de temperatura e humidade ao longo de toda a cadeia de abastecimento. Mas como é que podemos garantir isto? É dispendioso e insustentável equipar cada remessa com sensores e chips à base de silício. E as medições efectuadas nos nós da cadeia de abastecimento não nos dizem nada sobre o que já aconteceu às delicadas mercadorias que estão a caminho.
Os investigadores da Empa, da EPFL e do CSEM aceitaram este desafio num projeto de quatro anos denominado Greenspack. Em conjunto, desenvolveram uma etiqueta com um sensor inteligente que mede a temperatura e a humidade relativa e pode "lembrar-se" de quando um determinado limite de temperatura foi ultrapassado. O pequeno autocolante não só não contém silicone, como também é completamente biodegradável. O projeto foi financiado pela Fundação Nacional Suíça para a Ciência (SNSF) e pela Innosuisse, no âmbito do programa BRIDGE Discovery. Os investigadores publicaram os seus resultados na revista científica Nature Communications.
Circuitos eléctricos com memória
Todos os dias, vastos fluxos de mercadorias circulam pelo mundo. Incluem carregamentos particularmente delicados, como certas vacinas, medicamentos e produtos alimentares. Imagem: Adobe Stock
Para fazer o seu trabalho, a etiqueta inteligente não precisa nem de uma bateria nem de um transmissor. Em vez disso, funciona de forma semelhante a um chip RFID. Contém caminhos impressos de materiais condutores que formam circuitos eléctricos com elementos resistivos e capacitivos. Se estes circuitos forem expostos a um campo eletromagnético, por exemplo de um leitor de etiquetas, é criada uma ressonância que pode ser descodificada pelo leitor de etiquetas. A parte engenhosa: A condutividade e a capacitância dos circuitos individuais alteram-se em função da temperatura ou da humidade ambiente, alterando também a sua ressonância. Esta alteração fornece informações sobre a temperatura e a humidade actuais - sem qualquer tecnologia de medição complicada.
Mas isso não é tudo - os investigadores também quiseram dar à etiqueta uma espécie de "memória". Se a temperatura de 25° Celsius for ultrapassada, um pequeno elemento num dos circuitos derrete, interrompendo irremediavelmente o circuito. Da próxima vez que a etiqueta for lida, aparece: Este carregamento já esteve demasiado quente. "Falando de vacinas, por exemplo, isto pode significar que a remessa já não pode ser utilizada ou que o prazo de validade é inválido", explica Gustav Nyström, chefe do laboratório de Celulose e Materiais de Madeira da Empa, que liderou o projeto de investigação.
Esta tecnologia reduz a carga sobre a cadeia de abastecimento e diminui a sua pegada de carbono: Os bens potencialmente danificados são detectados mais cedo e não têm de ser enviados para mais longe. Se as mercadorias se tornaram simplesmente menos duráveis devido à exposição à temperatura, o envio pode ser redireccionado para um local mais próximo, se necessário. "Dependendo dos materiais que utilizamos, podemos definir diferentes limites de temperatura", acrescenta Nyström. Por exemplo, seria possível criar etiquetas para produtos congelados.
Biodegradável e sustentável
Quando a remessa chegar ao seu destino, a etiqueta deverá ser compostada ou incluída na reciclagem do cartão, uma vez que é completamente biodegradável. Os investigadores da Empa desenvolveram um material específico para o substrato, que consiste num biopolímero e em fibras de celulose. Os investigadores da Empa e da EPFL utilizaram então uma tinta personalizada contendo o metal bioabsorvível zinco para imprimir os elementos sensores condutores. Entretanto, os investigadores do CSEM trabalharam na conceção da etiqueta e na tecnologia de leitura.
Trabalhar com materiais biodegradáveis é sempre um desafio - estes só se devem decompor quando o seu trabalho estiver concluído. Além disso, os componentes individuais da etiqueta do sensor só tinham de responder de forma muito selectiva às condições ambientais: "Não queríamos que o sensor de temperatura reagisse à humidade e vice-versa", diz Nyström. Em conjunto, os parceiros do projeto conseguiram resolver estes problemas. Dois investigadores da EPFL estão agora a trabalhar na comercialização dos resultados do Greenspack com uma start-up chamada Circelec. Os investigadores da Empa, em torno de Gustav Nyström, querem aprofundar ainda mais o campo da eletrónica verde e explorar o potencial das etiquetas inteligentes como sensores para a agricultura e a monitorização ambiental.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
James Bourely, Nicolas Fumeaux, Xavier Aeby, Jaemin Kim, Gilberto Siqueira, Christian Beyer, David Schmid, Oleksandr Vorobyov, Gustav Nyström, Danick Briand; "Ecoresorbable chipless temperature-responsive tag made from biodegradable materials for sustainable IoT"; Nature Communications, Volume 16, 2025-11-25
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