Expertos del Instituto Tecnológico de Massachusetts abordan la inseguridad alimentaria en regiones áridas con un enfoque abierto

Cualquiera que haya transpirado alguna vez en un caluroso día de verano comprende el principio (y el valor crítico) del enfriamiento por evaporación. Nuestros cuerpos producen gotas de sudor cuando nos sobrecalentamos, y con una brisa seca o un ventilador cercano esas gotas se evaporarán, absorbiendo el calor en el proceso creando una agradable sensación de frescor. Ese mismo principio científico, conocido como enfriamiento por evaporación, puede cambiar las reglas del juego. para conservar frutas y verduras cultivadas en pequeñas granjas, donde el calor seco y marchito puede degradar rápidamente los productos recién cosechados. Si esos pimientos rojos y verduras de hojas verdes recién cosechados no se consumen en poco tiempo, o no se transfieren rápidamente a un lugar de almacenamiento en frío (o al menos en un lugar fresco), gran parte puede desperdiciarse. Ahora, el profesor del MIT Leon Glicksman, del Programa de Tecnología de la Construcción dentro del El Departamento de Arquitectura y el ingeniero de investigación Eric Verploegen del MIT D-Lab han lanzado su diseño de código abierto para una cámara de enfriamiento por evaporación de aire forzado que puede construirse en un contenedor de envío usado y funcionar con electricidad de la red o energía solar incorporada. paneles. Con una capacidad de 168 cajas de productos, la cámara ofrece una gran promesa para los pequeños agricultores en climas cálidos y secos que necesitan un método asequible para bajar rápidamente la temperatura de las frutas y verduras recién cosechadas para garantizar que se mantengan frescas. “Las frutas y verduras delicadas son Son más vulnerables al deterioro si se recolectan durante el día”, dice Verploegen, un defensor desde hace mucho tiempo del uso de enfriamiento por evaporación para reducir los desechos poscosecha. "Y si las cámaras frigoríficas no son factibles o asequibles", continúa, "el enfriamiento por evaporación puede marcar una gran diferencia para los agricultores y las comunidades a las que alimentan". Verploegen ha hecho del enfriamiento por evaporación el foco de su trabajo desde 2016, centrándose inicialmente en ollas de enfriamiento evaporativo “Zeer” a pequeña escala, generalmente con una capacidad de entre 10 y 100 litros y excelentes para uso doméstico, así como cámaras más grandes de doble pared de ladrillo conocidas como cámaras de enfriamiento de energía cero o ZECC, que pueden almacenar entre seis y 16 cajas de verduras a la vez. Estos diseños se basan en un flujo de aire pasivo. El diseño recientemente lanzado para la cámara de enfriamiento evaporativo de aire forzado se diferencia de estos dos diseños más modestos por el sistema de flujo de aire activo, así como por una capacidad significativamente mayor. En 2019, Verploegen centró su atención en la idea de construir una cámara de enfriamiento evaporativo más grande. y unió fuerzas con Glicksman para explorar el uso de flujo de aire forzado, en lugar de pasivo, para enfriar frutas y verduras. Después de estudiar las opciones de almacenamiento en frío existentes y realizar investigaciones de usuarios con agricultores en Kenia, se les ocurrió la idea de utilizar enfriamiento evaporativo activo con un contenedor de envío usado como estructura de la cámara. A medida que la pandemia de Covid-19 aumentaba en 2020, adquirieron un contenedor de envío usado de 10 pies, lo instalaron en el área del patio afuera de D-Lab cerca de Village Street y se pusieron a trabajar en un prototipo de enfriamiento por evaporación de aire forzado. cámara. Así es como funciona: los ventiladores industriales aspiran aire caliente y seco hacia la cámara, que pasa a través de una almohadilla húmeda porosa. El aire frío y húmedo resultante luego se fuerza a través de las cajas de frutas y verduras almacenadas dentro de la cámara. Luego, el aire se dirige a través del piso elevado y a un canal entre el aislamiento y la pared exterior del contenedor, donde fluye hacia los orificios de escape cerca de la parte superior de las paredes laterales. Leon Glicksman, profesor de tecnología de la construcción e ingeniería mecánica, dibujó basándose en su investigación previa sobre ventilación natural y flujo de aire en edificios para idear el patrón de diseño de aire forzado vertical para la cámara. "La clave del diseño es el control estricto de la fuerza del flujo de aire y su dirección", dice. “La fuerza del flujo de aire que pasa directamente a través de las cajas de frutas y verduras, y la ruta del flujo de aire en sí, son lo que hace que este sistema funcione tan bien. El diseño promueve el enfriamiento rápido de una cosecha extraída directamente del campo”. Además del novedoso y eficaz sistema de flujo de aire, la cámara de enfriamiento evaporativo de aire forzado representa gran parte de lo que caracteriza a D-Lab en su trabajo en sectores de bajos recursos. y comunidades fuera de la red: desarrollo de tecnologías de bajo costo y baja huella de carbono con socios. El enfriamiento evaporativo no es diferente. Ya sea conectada a la red eléctrica o alimentada por paneles solares, la cámara de aire forzado consume una cuarta parte de la energía de las cámaras frigoríficas refrigeradas. Y, como la cámara está diseñada para construirse en un contenedor de envío usado (ubicuo en todo el mundo), el proyecto es un gran ejemplo de reciclaje. Pilotaje del diseño Como en investigaciones anteriores, Verploegen, Glicksman y sus colegas han trabajado estrechamente con agricultores y miembros de la comunidad. Para el sistema de aire forzado, el equipo trabajó con socios comunitarios que viven la necesidad de mejores condiciones de enfriamiento y almacenamiento para sus productos en las condiciones climáticas donde el enfriamiento por evaporación funciona mejor. Dos socios, uno en Kenia y otro en India, construyeron cada uno una cámara piloto, probando e informando sobre el proceso junto con el trabajo que se realiza en el MIT. En Kenia, donde las pequeñas granjas producen el 63 por ciento del total de alimentos consumidos y más del 50 por ciento de la producción de los pequeños agricultores. se pierde después de la cosecha, trabajaron con Solar Freeze, una empresa de almacenamiento en frío ubicada en Kibwezi, Kenia. Solar Freeze, cuyo fundador Dysmus Kisilu fue becario de MIT D-Lab Scale-Ups en 2019, construyó una cámara de enfriamiento por evaporación de aire forzado fuera de la red en un mercado de productos agrícolas entre Nairobi y Mombasa a un costo de $15,000, alimentada por paneles solares fotovoltaicos. “La cámara ofrece una red de seguridad contra las enormes pérdidas poscosecha que antes sufrían los pequeños agricultores locales”, comenta Peter Mumo, empresario y político local que supervisó la construcción de la cámara Solar Freeze en el condado de Makuni, Kenia. Por ciento de las frutas y verduras producidas en la India se desperdician cada año debido a una capacidad insuficiente de almacenamiento en frío, falta de almacenamiento en frío cerca de las granjas, infraestructura de transporte deficiente y otras brechas en la cadena de frío. Aunque el clima varía en todo el subcontinente, el cálido clima desértico allí, como en Bhuj, donde tiene su sede la Fundación Hunnarshala, es perfecto para el enfriamiento por evaporación. Hunnarshala se comprometió a construir un sistema conectado a la red por 8.100 dólares, que ubicaron en una granja orgánica cerca de Bhuj. "Tenemos resultados realmente alentadores", afirma Mahavir Acharya, director ejecutivo de la Fundación Hunnarshala. “En el pico del verano, cuando la temperatura es de 42 [Celsius], podemos llegar a 26 grados [Celsius] en el interior y un 95 por ciento de humedad, lo que es unas condiciones realmente buenas para que las verduras se mantengan frescas durante tres, cuatro, cinco o seis días. En invierno hicimos pruebas [y vimos que las temperaturas se redujeron de] 35 grados a 24 grados [Celsius], y durante siete días la calidad fue bastante buena”. Hacer correr la vozCon el concepto validado y los pilotos bien establecidos, el siguiente paso es correr la voz .“Continuamos probando y optimizando el sistema, tanto en Kenia como en India, así como en nuestras cámaras de prueba aquí en el MIT”, dice Verploegen. “Continuaremos realizando pruebas piloto con los usuarios y implementándolas con agricultores y proveedores, recopilando datos sobre el rendimiento térmico, la vida útil de las frutas y verduras en la cámara y cómo el uso de la tecnología afecta a los usuarios. Y también estamos buscando colaborar con proveedores de almacenamiento en frío que quieran construir este u otros en la cadena de valor de la horticultura, como cooperativas de agricultores, agricultores individuales y gobiernos locales”. Para llegar al mayor número de usuarios potenciales, Verploegen y El equipo decidió no solicitar una patente y, en su lugar, creó un sitio web para difundir el diseño de código abierto con orientación detallada sobre cómo construir una cámara de enfriamiento por evaporación de aire forzado. Además de la extensa documentación impresa, bien ilustrada con dibujos CAD detallados y vídeos, el equipo ha creado vídeos instructivos. Como investigador co-principal en las primeras etapas del proyecto, el profesor de ingeniería mecánica del MIT Dan Frey contribuyó a la investigación de mercado. fase del proyecto y la concepción inicial del diseño de la cámara. "Estas cámaras de enfriamiento por evaporación de aire forzado tienen un gran potencial y el enfoque de código abierto es una excelente opción para este proyecto", dice Frey. "La publicación del diseño es un hito importante en el camino hacia impactos positivos". La investigación y el diseño de la cámara de enfriamiento por evaporación de aire forzado han sido apoyados por el Laboratorio de Sistemas de Agua y Alimentos Abdul Latif Jameel a través de una subvención de la India, una subvención Seed y un programa de soluciones. Conceder.