Gli… Avatar della frutta all’attacco dello spreco alimentare

Circa un terzo di tutto il cibo prodotto o raccolto nel mondo finisce nella spazzatura anziché nel piatto per essere consumato.
Con l’aiuto della tecnica dei “gemelli digitali”, i ricercatori dell’EMPA e dell’Università di Stellenbosch in Sud Africa puntano ora a ridurre gli sprechi alimentari (ad esempio, nel caso degli agrumi), lungo le catene di produzione e di approvvigionamento.
I dati di misurazione igrotermica necessari per migliorare la durata di conservazione di arance e frutti appartenenti al genere Citrus sarebbero effettivamente disponibili.
Finora, tuttavia, sono informazioni sottoutilizzate, come scrivono i ricercatori in un recente studio pubblicato sulla rivista “Nature Food”.

Lo spreco alimentare ora si combatte con la digitalizzazione

Un terzo di tutti gli alimenti nel mondo si deteriora nel trasporto

Come già accennato, nel percorso dal luogo di produzione al piatto del consumatore, circa un terzo di tutti gli alimenti nel mondo si deteriora.
Uno dei motivi sono le condizioni di conservazione sfavorevoli lungo le catene di produzione e fornitura, compresa la conservazione non ottimale nelle abitazioni delle famiglie.
I ricercatori del Laboratorio di Membrane Biomimetiche e Tessili dell’EMPA di San Gallo lavorano da tempo a soluzioni digitali che possano ridurre questo spreco alimentare.
Ora, insieme a scienziati dell’Università di Berna e dell’ateneo sudafricano di Stellenbosch, il team ha sviluppato “gemelli digitali” di agrumi e ha pubblicato i risultati sulla rivista “Nature Food”.

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Un piatto sano e completo al posto del bidone della spazzatura

I diciassette Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell’Agenda 2030 dell’ONU includono la sicurezza del cibo e dei prodotti agricoli, il tutto in modo sostenibile.
L’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’Alimentazione e l’Agricoltura (FAO) considera anche le soluzioni digitali e le innovazioni sostenibili come un mezzo per raggiungere questi scopi.
Il team guidato da Chandrima Shrivastava e Thijs Defraeye si affida ora alle informazioni digitali per i sosia virtuali degli agrumi, veri e propri Avatar, che sono stati in grado di determinare e creare grazie alla tecnica dello “upcycling”, cioè alla valorizzazione di dati poco utilizzati.
“Ogni container nel mondo è oggi dotato di uno o più sensori di temperatura”, spiega Defraeye del Laboratorio Federale Svizzero per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali.
Finora, però, le diverse informazioni nascoste in questi dati di misurazione non erano ancora state sfruttate a dovere.

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Un test effettuato grazie a ben 47 container carichi di agrumi

Valutando matematicamente i processi fisici, il team è stato in grado di utilizzare le serie di dati per tracciare le proprietà cruciali attraverso il tempo della frutta, rivelando e persino prevedendo perdite di qualità e problemi di commercializzazione.
A tal fine, i ricercatori hanno monitorato l’andamento della temperatura in 47 container carichi di agrumi lungo l’intero percorso di trasporto e hanno utilizzato simulazioni al computer per determinare la probabilità di danni corrispondenti, come decadimento, perdita di umidità, lesioni da freddo, muffe o anche di cambiamenti desiderabili come la mortalità delle larve di mosca della frutta, attraverso i “gemelli digitali”.
Il risultato è stato un’ampia gamma di notizie sulle condizioni di viaggio e di perdite di qualità corrispondenti.
“Nel nostro studio, la metà delle spedizioni non rientrava nelle condizioni ottimali per il trasporto”, afferma Defraeye.
Le conseguenze: decadimento, danni da freddo, merci deteriorate. Alla fine di un viaggio di trenta giorni, alcuni degli agrumi rimasti avevano una durata di conservazione di poche giornate ancora.

Così la scienza dei dati è scesa in campo contro la povertà

Un compromesso di condizioni ottimali: né molto, né poco freddo

La soluzione al problema, tuttavia, non consiste semplicemente nel refrigerare gli alimenti.
È piuttosto necessario un adeguamento preciso delle condizioni di trasporto sotto forma di compromesso.
Se, ad esempio, il limone viaggia quando c’è troppo fresco, si tengono lontani parassiti come i moscerini della frutta o si evitano altre alterazioni della qualità.
Per converso, la frutta viene danneggiata dal freddo, il che potrebbe renderla immangiabile e quindi inservibile, nonché invendibile.
Utilizzando i “gemelli digitali”, il team è ora in grado di determinare le condizioni ottimali in cui i rischi rilevanti come l’infestazione da mosche, i difetti visivi e i danni da freddo sono soppesati tra loro, alla ricerca di un “compromesso”.
Sono necessari ulteriori sviluppi prima che la tecnologia possa essere applicata concretamente, ma l’obiettivo è chiaro.
Lungo le loro catene di produzione e fornitura, le aziende dovrebbero essere in grado di integrare i “frutti virtuali” nei loro processi per ottimizzare le condizioni di conservazione nella realtà e ridurre le perdite alimentari.

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Spie della frutta in movimento: “twins” di simulazione polimerici

I ricercatori dell’EMPA stanno lavorando anche su “gemelli biofisici” di frutta e verdura, e il tutto nuovamente con l’obiettivo di ridurre gli sprechi alimentari. In questo caso, le proprietà delle colture sono perfettamente simulate da modelli polimerici.
Inoltre, i “gemelli biofisici” sono dotati di sensori che misurano la temperatura e il contenuto di umidità così come esistono sulla buccia e nella polpa dell’alimento reale.
In questo modo, la “spia” inserita in mezzo alla frutta reale raccolta riporta dati precisi per ottimizzare le condizioni durante la conservazione e il trasporto, a differenza dei metodi di misurazione convenzionali.
Di recente, i ricercatori elvetici hanno ampliato la gamma dei “frutti sensori” già esistenti, cioè la mela e il mango, per includere patate e avocado di varie dimensioni, oltre a migliorare i materiali costitutivi e il processo di produzione.

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