Un nuevo sensor puede medir con precisión la madurez de las frutas, ayudando a prevenir las pérdidas del producto por descomposición.
Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Cada año, los supermercados de los Estados Unidos casi pierden el 10 por ciento de sus frutas y vegetales por la descomposición, de acuerdo al Departamento de Agricultura. Para ayudar a combatir esas pérdidas, el profesor de química del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) Timothy Swager y sus estudiantes han construido un nuevo sensor que podría ayudar a los tenderos y a los distribuidores de comida a monitorear mejor su producto.
Los nuevos sensores, descritos en el diario Angewandte Chemie, pueden detectar pequeñas cantidades de etileno, un gas que promueve la madurez en las plantas. Swager visualiza los sensores baratos pegados a las cajas de cartón de productos y escaneados con un dispositivo manual que revelaría la madurez de los contenidos. De esa manera, los tenderos sabrían cuando poner ciertos artículos a la venta para moverlos antes de que se vuelvan demasiado maduros.
“Si podemos crear un equipo que ayude a las tiendas de comestibles a manejar las cosas con mayor precisión, y tal vez reducir sus pérdidas en un 30 por ciento, eso sería enorme”, dice Swager, el profesor de química de John D. MacArthur.
Detectando gases para monitorear el suministro de comida es una nueva área de interés para Swager, cuya investigación previa se ha enfocado en sensores para detectar explosivos o agentes de guerra química y biológica.
“La comida es algo para lo que es realmente importante crear sensores, y vamos tras de la comida en el sentido amplio”, dice Swager. También está detrás de monitores que puedan detectar cuando la comida se vuelve mohosa o desarrolla crecimiento de bacterias, pero como su primer objetivo, eligió el etileno, una hormona de las plantas que controla la madurez.
Las plantas secretan cantidades variantes de etileno a través de su proceso de maduración. Por ejemplo, los plátanos seguirán verdes hasta que liberen el suficiente etileno para comenzar el proceso de maduración. Una vez que la maduración comienza, más etileno es producido, y la maduración se acelera. Si ese plátano amarillo perfecto no es comido en la cima de su madurez, el etileno lo volverá café y aguado.
Los distribuidores de fruta tratan de alentar este proceso manteniendo los niveles de etileno muy bajos en sus bodegas. Dichas bodegas emplean monitores que usan cromatografía de gas o espectroscopia de masa, que separa los gases y analiza su composición. Estos sistemas cuestan alrededor de $1,200 dólares cada uno.
“Justo ahora, es la única vez que la gente monitorea el etileno en estas enormes instalaciones, porque el equipo es muy caro”, dice Swager.
Detectando la madurez
Fundado por la Oficina de Investigación del ejército de los Estados Unidos a través del Instituto para Nanotecnologías del Soldado del MIT, el equipo del MIT construyó un sensor que consiste de un arreglo de decenas de miles de nanotubos de carbono: hojas de átomos de carbono enrolladas en cilindros que actúan como “supercarreteras” para el flujo eléctrico.
Para modificar los tubos para detectar gas etileno, los investigadores agregaron átomos de cobre, que sirven como “topes” (Nota del traductor: Con esto me refiero a los resaltes) para alentar los electrones fluyendo. “Cada vez que pones algo en estos nanotubos, estás haciendo topes, porque estás tomando este sistema perfecto y prístino y le estás poniendo algo”, dice Swager.
Los átomos de cobre ralentizan los electrones un poco, pero cuando el etileno está presente, se une a los átomos de cobre y alenta los electrones aún más. Midiendo qué tanto se alentan los electrones – una propiedad también conocida como resistencia – los investigadores pueden determinar qué tanto etileno está presente.
Para hacer el dispositivo aún más sensible, los investigadores añadieron pequeñas cuentas de poliestireno, que absorben etileno y lo concentran cerca de los nanotubos de carbono. Con su última versión, los investigadores pueden detectar concentraciones de etileno tan bajas como 0.5 partes por millón. La concentración requerida para la maduración de la fruta usualmente es entre 0.1 y una parte por millón.
Los investigadores probaron sus sensores en varios tipos de fruta – plátanos, aguacates (palta), manzanas, peras y naranjas – y fueron capaces de medir precisamente su madurez al detectar qué tanto etileno secretaban las frutas.
El autor líder del artículo describiendo los sensores es Birgit Esser, un posdoctorado en el laboratorio de Swager. El estudiante graduado Jan Schorr también es un autor del artículo.
John Saffell, el director técnico en Alphasense, una compañía que desarrolla sensores, describe el acercamiento del equipo del MIT como rigoroso y enfocado. “Este sensor, si es diseñado e implementado correctamente, podría reducir significativamente el nivel de descomposición de la fruta durante el envío”, dice.
“En cualquier momento dado, hay miles de contenedores de carga en los mares, transportando fruta y esperando que llegue a su destino con el grado correcto de madurez”, añade Saffell, quien no estuvo involucrado en esta investigación. “Sistemas analíticos caros pueden monitorear la generación de etileno, pero en el negocio tan dependiente de los costos que es el envío, no son económicamente viables para la mayoría de la fruta enviada”.
Swager ha aplicado por una patente de la tecnología y espera comenzar una compañía para comercializar los sensores. En trabajos futuros, planea agregar un chip de identificación por radio-frecuencia (RFID – radio-frequency identification) al sensor para poder comunicarse inalámbricamente con un dispositivo manual que mostraría los niveles de etileno. El sistema podría ser extremadamente barato – alrededor de 25 centavos por el sensor de nanotubo de carbono más otros 75 centavos por el chip RFID, estima Swager.
“Esto podría hacerse con electrónicos realmente baratos, con casi nada de energía”, dice.
Reimpreso con permiso de MIT News.
Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)