محققان دانشگاه کیس وسترن رزرو در حال توسعه یک سیستم «بسته‌بندی هوشمند» برای نظارت بر نوسانات دما، تغییرات رطوبت و عوامل بیماری‌زا در محصولات غذایی فاسد شدنی در طول حمل و نقل هستند. رویکرد آنها ممکن است زنجیره تامین مقرون به‌صرفه‌تری برای توزیع‌کنندگان، صرفه‌جویی برای تولیدکنندگان مواد غذایی و مواد غذایی با کیفیت بالاتر برای مصرف‌کنندگان ارائه دهد.
بسته‌بندی هوشمند ضایعات مواد غذایی را کم خواهد کرد؟
چانیونگ کائو، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا و مهندسی برق، کامپیوتر و سیستم در کیس وسترن رزرو، که رهبری این تیم تحقیقاتی را بر عهده دارد، گفت: «اگر این کار به خوبی انجام شود، همه سود خواهند برد. حدود یک سوم کل مواد غذایی تولید شده برای مصرف انسان از بین می‌رود که تقریباً ۱٫۳ میلیارد تن غذا در سال است. راه حل ما می‌تواند به طور قابل توجهی فساد را کاهش داده، هزینه‌ها را کاهش دهد و ایمنی مواد غذایی را تضمین کند.»
نتایج تحقیقات این تیم به صورت آنلاین در مجله Nano Energy منتشر شده است.
یکی از ویژگی‌های اصلی سیستم آنها دستگاه نظارتی کوچک و خودکاری متشکل از حسگرهای انعطاف‌پذیر و یک برداشت‌کننده انرژی است که از خشک‌کننده‌ها (بسته‌های کوچک گلوله‌های سیلیکاژل موجود در بسته‌بندی برای جذب رطوبت) برای مهار و ذخیره انرژی محیط استفاده می‌کند. در این سیستم انرژی از ارتعاشات خود کامیون حمل بار تامین می‌شود.
این انرژی به یک سیستم نظارتی بلادرنگ نیرو می‌دهد که داده‌های دیجیتالی در مورد دما، رطوبت و شرایط فساد مواد غذایی بسته‌بندی شده را در اختیار تولیدکنندگان مواد غذایی و کارکنان حمل و نقل قرار می‌دهد.
برای تحقق این امر، کائو و تیمش نانو ژنراتور تریبوالکتریک مبتنی بر خشک کن (D-TENG) ارائه کردند تا زمان سرویس‌دهی سیستم حسگر را افزایش دهند.
نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک وسیله جمع‌آوری انرژی هستند که انرژی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. کائو گفت در حالی که برخی از شرکت‌های حمل‌ونقل مدرن از حسگرها برای ثبت دما، رطوبت و دی اکسید کربن استفاده می‌کنند، باتری‌های سنتی مورد نیاز برای راه‌اندازی این سیستم‌ها پرهزینه، سنگین هستند و می‌توانند آلودگی محیط زیست را به دنبال داشته باشند. بسیاری از این سیستم‌ها داده‌های بلادرنگ را برای تشخیص فساد مواد غذایی ارائه نمی‌دهند. سیستم‌های کوچک و قابل حمل موجود تنها می‌توانند شرایط محیطی را در مدت زمان بسیار محدودی شناسایی کنند.
رویکرد این تیم با راه‌حل‌های پیشنهادی بانک جهانی برای ضایعات مواد غذایی، که شامل فناوری بهتر برای ذخیره‌سازی و تازه نگه‌داشتن مواد فاسدشدنی در زنجیره تأمین است، همسو می‌شود. این تیم اکنون در حال مونتاژ یک نمونه اولیه کارآمد است. کائو گفت که امیدوار است تولید و بازاریابی آن را طی پنج سال آینده انجام دهد.
کائو و تیمش بر روی شناسایی و جلوگیری از فساد مواد غذایی تمرکز می‌کنند، اما او معتقد است که این فناوری می‌تواند برای حمل واکسن‌ها نیز مزایایی داشته باشد. این سیستم می‌تواند به شرکت‌ها و سازمان‌های دولتی اطلاعات دقیق در زمان واقعی درباره دمای آن محموله‌های حیاتی ارائه دهد.