Para os pequenos agricultores que vivem em regiaµes quentes e a¡ridas, obter produtos frescos para o mercado e vendaª-los ao melhor prea§o éum ato de equila­brio. Se as safras não forem vendidas cedo o suficiente, elas murcham ou amadurecem muito rapidamente com o calor e os agricultores tem de vendaª-las a prea§os reduzidos. Vender os produtos pela manha£ éuma estratanãgia que muitos agricultores usam para vencer o calor e garantir o frescor, mas isso resulta em excesso de oferta e concorraªncia nos mercados e reduz ainda mais o valor dos produtos vendidos. Se os agricultores pudessem resfriar suas colheitas - mantendo temperaturas baixas para mantaª-los frescos por mais tempo - eles poderiam trazer produtos frescos de alta qualidade para os mercados da tarde e vendaª-los a prea§os melhores. O acesso ao armazenamento refrigerado também pode permitir que os produtores colham mais produtos antes de ir para os mercados,

Infelizmente, muitas comunidades de pequenos agricultores não tem acesso aos recursos de energia necessa¡rios para apoiar tecnologias de preservação de alimentos, como refrigeração. Para enfrentar este desafio, uma equipe de pesquisa do MIT financiada por uma doação inicial de 2019 do Laborata³rio de Sistemas de agua e Alimentos Abdul Latif Jameel (J-WAFS) estãocombinando experiência em engenharia meca¢nica, arquitetura e sistemas de energia para projetar armazenamento refrigerado fora da rede acessa­vel unidades para culturas pereca­veis. Traªs investigadores principais do MIT estãoliderando esse esfora§o: Leon Glicksman, professor de tecnologia de construção e engenharia meca¢nica no Departamento de Arquitetura; Daniel Frey, professor do Departamento de Engenharia Meca¢nica e diretor do corpo docente de pesquisa do MIT D-Lab; e Eric Verploegen, engenheiro de pesquisa do MIT D-Lab. Eles também estãocolaborando com pesquisadores da Universidade de Nairobi para estudar o impacto de vários projetos de ca¢maras diferentes no desempenho e na usabilidade no Quaªnia. Juntos, eles estãoprocurando desenvolver uma instalação de armazenamento cooperativo em grande escala e econa´mica que use as propriedades de resfriamento evaporativo da águapara manter as colheitas mais frescas por mais tempo.

O resfriamento evaporativo envolve a dina¢mica de energia da mudança de fase da águado estado la­quido para o estado gasoso. Simplificando, quando o ar seco se move atravanãs de umasuperfÍcie saturada, como um recipiente cheio de a¡gua, as moléculas de águaabsorvem uma grande quantidade de calor conforme mudam de la­quido para gás, resfriando o ar ao redor. O resfriamento evaporativo não éum conceito novo. As pessoas tem aproveitado essa propriedade da águapara resfriar edifa­cios e manter as colheitas frescas por milhares de anos. Hoje, em muitas regiaµes a¡ridas, as pessoas usam um sistema de panela dupla de barro para aproveitar o processo de resfriamento evaporativo para prolongar o frescor de frutas e vegetais. Conhecido como cooler pot-in-pot ou pote Zeer, o espaço entre um pote de cera¢mica maior e o menor épreenchido com areia e mantido aºmido. Conforme a águaevapora atravanãs das paredes do vaso, 

No entanto, embora os refrigeradores de panela de barro possam ser eficazes para uso domanãstico individual, eles são limitados por sua capacidade de armazenamento. Algumas estratanãgias de armazenamento de produtos em larga escala que usam resfriamento evaporativo existem e estãoem uso no Quaªnia e em outrospaíses e regiaµes a¡ridas. Na verdade, Verploegen tem focado sua pesquisa no MIT D-Lab em tecnologias de resfriamento evaporativo desde 2016, resultando na produção de vários projetos atualmente em esta¡gio piloto.

Mesmo assim, o tamanho ainda éum desafio. Existem hoje poucos projetos grandes o suficiente para armazenar efetivamente várias toneladas manãtricas de produtos e que satisfazm critanãrios importantes como facilidade de construção, qualidade de desempenho e acessibilidade, o que atenderia a s necessidades de armazenamento para colheitas maiores ou grupos de agricultores. Existem projetos para refrigeração meca¢nica movida a energia solar; no entanto, os custos associados a  energia, implementação e manutenção dessas unidades são proibitivos para muitos pequenos agricultores em todo o mundo. Em parceria com Frey e Gliskman para esse esfora§o financiado pelo J-WAFS, o grupo tem como objetivo resolver essa falta de acesso. “Para nós, as perguntas se tornaram: 'Como podemos dimensionar as técnicas de resfriamento evaporativo e melhorar as formas existentes que as pessoas tem usado por séculos?'”, Reflete Glicksman. Com isso em mente,

Inicialmente, o foco da equipe era melhorar o desempenho das tecnologias de ca¢mara de resfriamento existentes. “Trabalhamos com o pessoal local [no Quaªnia] e construa­mos alguns dos projetos mais tradicionais que usam carva£o”, diz Verploegen. “No entanto, o que descobrimos foi que esses esforços eram muito trabalhosos, demorados e, em geral, não muito replica¡veis.” Com base na pesquisa de usua¡rio em andamento realizada por equipes da Universidade de Naira³bi e do MIT D-Lab, os pesquisadores tem explorado diferentes tipos de materiais para a estrutura e estabelecidos em contaªineres de transporte como base para a ca¢mara. 

Acontece que a altura e a largura de um contaªiner atendem a s especificações de dimensão dos requisitos dos usuários. Além disso, o uso de contaªineres de remessa oferece a oportunidade de otimizar o ciclo de materiais usados ​​existentes. “Estou sempre verificando onde contaªineres usados ​​estãodisponí­veis e verificando os prea§os em váriospaíses para nosso modelo de custo”, admite Verploegen. Então, em seu projeto atual, eles adaptaram um contaªiner de transporte com uma parede de isolamento de dupla camada, um ventilador movido a energia solar para forçar o ar atravanãs de uma matriz central de almofadas aºmidas e caixas de armazenamento internas dispostas para maximizar as taxas de convecção e resfriamento e facilidade usar. 

Este projeto éinformado por vários modelos anala­ticos que a equipe de pesquisa continua a desenvolver. Os modelos avaliam o efeito que diferentes materiais de resfriamento evaporativo, arranjos de caixas de armazenamento de produtos e materiais isolantes externos tem na eficiência e funcionalidade da ca¢mara de resfriamento. Esses modelos ajudam a maximizar a capacidade de resfriamento, minimizando o uso de águae energia e também informam as decisaµes sobre as escolhas de materiais.

Uma dessas decisaµes foi a transição do carva£o aºmido como meio de resfriamento evaporativo. O carva£o écomumente usado como um material de membrana de resfriamento, mas a liberação de CO 2 durante o processo de tratamento de queima e os efeitos ambientais negativos subsequentes o tornaram menos atraente para a equipe. Atualmente, eles estãoexperimentando fibras de a¡lamo tremedor a  base de plantas e almofadas de celulose corrugada, que são uma solução econa´mica e ambientalmente sustenta¡vel. Por último, a equipe instalou um sistema de controle eletra´nico movido a energia solar que permite aos agricultores automatizar o ventilador da ca¢mara e as bombas d'a¡gua, aumentando a eficiência e minimizando os requisitos de manutenção. 

Fundamental para o desenvolvimento do projeto de pesquisa éa colaboração com pesquisadores da Universidade de Nairobi (UON), no Quaªnia. A professora Jane Ambuko, uma horticultora lider da UON no Departamento de Ciência de Plantas e Proteção de Culturas, bem versada em tecnologias pa³s-colheita. Além de seu conhecimento especializado sobre fisiologia da colheita e os efeitos do resfriamento na produção, Ambuko estãobem conectada com a comunidade agra­cola local do Quaªnia e forneceu a  equipe apresentações essenciais para os agricultores locais dispostos a testar os prota³tipos de ca¢mara da equipe. Outro colaborador, Duncan Mbuge, um engenheiro agra­cola do Departamento de Engenharia Ambiental e de Biossistemas da UON, foi capaz de fornecer informações sobre o projeto, construção e seleção de materiais para as ca¢maras de resfriamento.

O projeto também envolveu o interca¢mbio entre os alunos do MIT D-Lab e da UON, e esta colaboração abriu caminhos adicionais para ambas as instituições trabalharem juntas. “A troca de ideias [com o MIT] foi mutuamente benanãfica”, diz Mbuge, “o resultado la­quido foi uma melhoria geral na tecnologia”. Os dois professores, junto com seus alunos de pesquisa, continuaram monitorando e gerenciando a estrutura piloto construa­da no Quaªnia. “Juntos, com a experiência da equipe do MIT, nos completamos”, acrescenta Ambuko.

“Os pesquisadores da UON tem toda uma história e conhecimento institucional dos desafios que projetos previamente testados enfrentaram em contextos do mundo real”, diz Verploegen, acrescentando que isso foi essencial para mover os projetos do MIT do conceito a  prática . Os agricultores também desempenharam um papel importante na definição do design e implementação desta tecnologia. Seguindo o modelo D-Lab, as equipes de pesquisa do MIT e da UON trabalharam juntas para realizar uma sanãrie de entrevistas e grupos de foco em comunidades agra­colas para aprender diretamente com os usuários sobre suas necessidades. Os agricultores dessas comunidades tem insights importantes sobre como projetar uma ca¢mara de resfriamento prática e eficaz adequada para uso por cooperativas agra­colas. Dado que tera¡ mais de um usua¡rio, os fazendeiros pediram um arranjo de empilhamento de caixas que permitira¡ um gerenciamento de estoque fa¡cil. Os agricultores apontaram benefa­cios adicionais das ca¢maras de resfriamento evaporativo. “Disseram-nos que esses contaªineres também podem fornecer proteção especial contra roedores”, Frey explica, “isso émuito importante para os agricultores com quem trabalhamos”.

No geral, os modelos da equipe indicam que um contaªiner padrãode 12 metros de comprimento equipado como um resfriador evaporativo serácapaz de armazenar entre 6.500 e 8.000 quilos de produtos. O custo de construção da ca¢mara provavelmente seráde US $ 7.000 a US $ 8.000, o que, em comparação com opções refrigeradas mecanicamente de tamanho semelhante, oferece uma redução de custo de mais de 50 por cento, tornando este novo projeto muito lucrativo para cooperativas agra­colas. Uma das maneiras de a equipe manter os custos de produção baixos éusando materiais locais e uma estratanãgia de manufatura centralizada. “Temos a mentalidade de que construir uma tecnologia desse tamanho e complexidade centralmente e depois distribua­-la localmente éa melhor maneira de torna¡-la acessa­vel e via¡vel para essas comunidades”, diz Verploegen. 

Ha¡ muitos benefa­cios em tornar as tecnologias acessa­veis e replica¡veis ​​por membros de comunidades especa­ficas. O desenvolvimento colaborativo éa base do trabalho do D-Lab, o programa acadêmico e de pesquisa do qual Verploegen e Frey fazem parte. “Na D-Lab, estamos interessados ​​em plantar a ideia de que o envolvimento da comunidade éfundamental para adaptar as soluções tecnologiicas a s necessidades das pessoas e maximizar o uso da solução resultante”, diz Frey. Embora se espere que uma aªnfase na cocriação resulte na adesão da comunidade para sua solução de resfriamento, a fabricação centralizada e a construção dos contaªineres são uma estratanãgia adicional que visa garantir a acessibilidade e o prea§o acessa­vel da tecnologia para as comunidades que visam servir. 

Embora o projeto atual tenha sido desenvolvido para fazendeiros perto de Naira³bi, no Quaªnia, esses dispositivos de resfriamento evaporativo podem ser implantados em uma sanãrie de outras regiaµes do Quaªnia, bem como em partes da áfrica Ocidental e regiaµes do oeste da andia, como Rajastão e Gujarat. Verploegen, que também estãoliderando um esfora§o financiado pelo J-WAFS sobre resfriamento evaporativo por meio do Subsa­dio J-WAFS para Projetos de agua e Alimentos na andia, estãodesenvolvendo projetos para armazenamento de safras para fazendas no oeste da andia. Ele diz que “a escala de necessidade éo que determina que tipo de tecnologia de resfriamento evaporativo uma comunidade pode precisar”. Seu trabalho na andia estãofocado em ajudar a disseminar tecnologias menores e construa­das no local onde sera£o utilizadas, usando tijolo e areia. Ele também estão“ajudando a torna¡-los mais eficientes e melhorando o design para melhor atender a s necessidades locais”.

Em última análise, o objetivo da equipe de pesquisa éfazer de sua ca¢mara de resfriamento evaporativo algo que as comunidades agra­colas locais usem e se beneficiem de forma consistente. Para fazer isso, eles precisam “apresentar não apenas a solução do MIT, mas uma solução que as pessoas no local encontrem a melhor para eles”, diz Glicksman. Eles esperam que essa tecnologia não ajude apenas os produtores economicamente, mas também possibilite uma ampla capacidade de armazenamento e preservação de alimentos, permitindo melhor acesso das populações aos produtos frescos.