Especialistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts enfrentam a insegurança alimentar em regiões áridas com uma abordagem aberta

Qualquer pessoa que já tenha transpirado num dia quente de verão compreende o princípio – e o valor crítico – do resfriamento evaporativo. Nossos corpos produzem gotículas de suor quando superaquecemos e, com uma brisa seca ou um ventilador próximo, essas gotículas evaporarão, absorvendo o calor no processo, criando uma sensação de frescor bem-vinda. Esse mesmo princípio científico, conhecido como resfriamento evaporativo, pode mudar o jogo. para conservar frutas e vegetais cultivados em pequenas explorações agrícolas, onde o calor seco pode degradar rapidamente os produtos recém-colhidos. Se os pimentões vermelhos e as folhas verdes recém-colhidos não forem consumidos em pouco tempo, ou rapidamente transferidos para armazenamento frio - ou pelo menos fresco -, grande parte deles pode ser desperdiçada. Agora, o professor do MIT, Leon Glicksman, do Building Technology Program dentro o Departamento de Arquitetura e o engenheiro de pesquisa Eric Verploegen do MIT D-Lab lançaram seu projeto de código aberto para uma câmara de resfriamento evaporativo de ar forçado que pode ser construída em um contêiner de transporte usado e alimentada por eletricidade da rede ou energia solar embutida painéis. Com capacidade para 168 caixas de produtos, a câmara oferece uma grande promessa para pequenos agricultores em climas quentes e secos que precisam de um método acessível para reduzir rapidamente a temperatura de frutas e vegetais recém-colhidos, garantindo que permaneçam frescos. mais vulneráveis ​​à deterioração se forem colhidas durante o dia”, diz Verploegen, um defensor de longa data do uso do resfriamento evaporativo para reduzir o desperdício pós-colheita. “E se as câmaras frigoríficas não forem viáveis ​​ou acessíveis”, continua ele, “o resfriamento evaporativo pode fazer uma grande diferença para os agricultores e as comunidades que eles alimentam”. Verploegen fez do resfriamento evaporativo o foco de seu trabalho desde 2016, inicialmente focando em potes “Zeer” de resfriamento evaporativo em pequena escala, normalmente com capacidade entre 10 e 100 litros e ótimos para uso doméstico, bem como câmaras maiores de parede dupla de tijolos conhecidas como câmaras de resfriamento de energia zero ou ZECCs, que podem armazenar entre seis e 16 caixas de vegetais por vez. Esses projetos dependem de fluxo de ar passivo. O projeto recém-lançado para a câmara de resfriamento evaporativo de ar forçado é diferenciado desses dois projetos mais modestos pelo sistema de fluxo de ar ativo, bem como pela capacidade significativamente maior. Em 2019, Verploegen voltou sua atenção para a ideia de construir um sistema de resfriamento evaporativo maior. sala e uniu forças com Glicksman para explorar o uso de fluxo de ar forçado, em vez de passivo, para resfriar frutas e vegetais. Depois de estudar as opções existentes de armazenamento refrigerado e realizar pesquisas com agricultores no Quênia, eles tiveram a ideia de usar o resfriamento evaporativo ativo com um contêiner de transporte usado como estrutura da câmara. À medida que a pandemia de Covid-19 aumentava em 2020, eles adquiriram um contêiner de transporte usado de 10 pés, instalaram-no no pátio externo do D-Lab, perto da Village Street, e começaram a trabalhar em um protótipo de resfriamento evaporativo com ar forçado. câmara. Funciona assim: Ventiladores industriais puxam ar quente e seco para dentro da câmara, que passa por uma almofada úmida porosa. O ar frio e úmido resultante é então forçado através das caixas de frutas e vegetais armazenados dentro da câmara. O ar é então direcionado através do piso elevado e para um canal entre o isolamento e a parede externa do contêiner, onde flui para os orifícios de exaustão próximos ao topo das paredes laterais. Leon Glicksman, professor de tecnologia de construção e engenharia mecânica, desenhou em sua pesquisa anterior sobre ventilação natural e fluxo de ar em edifícios para chegar ao padrão de projeto de ar forçado vertical para a câmara. “A chave do projeto é o controle rigoroso da força do fluxo de ar e de sua direção”, diz ele. “A força do fluxo de ar que passa diretamente pelas caixas de frutas e vegetais, e o próprio caminho do fluxo de ar, são o que faz esse sistema funcionar tão bem. O design promove o resfriamento rápido de uma colheita retirada diretamente do campo.”Além do novo e eficaz sistema de fluxo de ar, a câmara de resfriamento evaporativo de ar forçado representa muito do que o D-Lab é conhecido em seu trabalho em áreas com poucos recursos. e comunidades fora da rede: desenvolvendo tecnologias de baixo custo e baixa pegada de carbono com parceiros. O resfriamento evaporativo não é diferente. Quer esteja ligada à rede eléctrica ou alimentada por painéis solares, a câmara de ar forçado consome um quarto da energia das câmaras frigoríficas. E, como a câmara foi projetada para ser construída em um contêiner de transporte usado – onipresente em todo o mundo – o projeto é um ótimo exemplo de up-cycling. Pilotando o projeto Assim como em investigações anteriores, Verploegen, Glicksman e seus colegas trabalharam em estreita colaboração com agricultores e membros da comunidade. Para o sistema de ar forçado, a equipa envolveu-se com parceiros comunitários que vivem a necessidade de melhores condições de arrefecimento e armazenamento para os seus produtos em condições climáticas onde o arrefecimento evaporativo funciona melhor. Dois parceiros, um no Quénia e outro na Índia, construíram cada um uma câmara piloto, testando e informando o processo juntamente com o trabalho que está a ser realizado no MIT. No Quénia, onde as pequenas explorações agrícolas produzem 63 por cento do total de alimentos consumidos e mais de 50 por cento da produção dos pequenos agricultores após a colheita, eles trabalharam com a Solar Freeze, uma empresa de armazenamento refrigerado localizada em Kibwezi, no Quênia. A Solar Freeze, cujo fundador Dysmus Kisilu foi bolsista do MIT D-Lab Scale-Ups em 2019, construiu uma câmara de resfriamento evaporativo de ar forçado fora da rede em um mercado de produtos agrícolas entre Nairóbi e Mombaça a um custo de US$ 15.000, alimentada por painéis solares fotovoltaicos. “A câmara está a oferecer uma rede de segurança contra enormes perdas pós-colheita anteriormente sofridas por pequenos agricultores locais”, comenta Peter Mumo, um empresário e político local que supervisionou a construção da câmara Solar Freeze no condado de Makuni, no Quénia. % das frutas e vegetais produzidos na Índia são desperdiçados todos os anos devido à capacidade insuficiente de armazenamento refrigerado, à falta de armazenamento refrigerado perto das explorações agrícolas, à má infra-estrutura de transporte e a outras lacunas na cadeia de frio. Embora o clima varie em todo o subcontinente, o clima quente do deserto, como em Bhuj, onde a Fundação Hunnarshala está sediada, é perfeito para o resfriamento evaporativo. Hunnarshala assinou contrato para construir um sistema on-grid por US$ 8.100, que eles localizaram em uma fazenda orgânica perto de Bhuj. “Temos resultados realmente encorajadores”, afirma Mahavir Acharya, diretor executivo da Fundação Hunnarshala. “No pico do verão, quando a temperatura é de 42 [Celsius], conseguimos chegar a 26 graus [Celsius] no interior e 95% de umidade, o que é uma condição realmente boa para os vegetais permanecerem frescos por três, quatro, cinco, seis dias. No inverno testamos [e vimos as temperaturas serem reduzidas de] 35 graus para 24 graus [Celsius], e durante sete dias a qualidade foi muito boa.”DivulgaçãoCom o conceito validado e os pilotos bem estabelecidos, o próximo passo é difundir a notícia .“Continuamos a testar e a optimizar o sistema, tanto no Quénia como na Índia, bem como nas nossas câmaras de teste aqui no MIT”, afirma Verploegen. “Continuaremos testando com usuários e implantando com agricultores e vendedores, coletando dados sobre o desempenho térmico, o prazo de validade de frutas e vegetais na câmara e como o uso da tecnologia impacta os usuários. E também procuramos envolver-nos com fornecedores de armazenamento refrigerado que possam querer construir este ou outros na cadeia de valor da horticultura, como cooperativas de agricultores, agricultores individuais e governos locais.” a equipe optou por não buscar uma patente e, em vez disso, criou um site para divulgar o projeto de código aberto com orientações detalhadas sobre como construir uma câmara de resfriamento evaporativo com ar forçado. Além da extensa documentação impressa, bem ilustrada com desenhos CAD detalhados e vídeos, a equipe criou vídeos instrutivos. Como co-investigador principal nos estágios iniciais do projeto, o professor de engenharia mecânica do MIT, Dan Frey, contribuiu para a pesquisa de mercado. fase do projeto e a concepção inicial do projeto da câmara. “Essas câmaras de resfriamento evaporativo com ar forçado têm grande potencial, e a abordagem de código aberto é uma excelente escolha para este projeto”, diz Frey. “O lançamento do projeto é um marco significativo no caminho para impactos positivos.” A pesquisa e o projeto da câmara de resfriamento evaporativo de ar forçado foram apoiados pelo Laboratório de Sistemas de Água e Alimentos Abdul Latif Jameel por meio de uma concessão da Índia, uma concessão de sementes e uma solução. Conceder.