La etiqueta con sensor inteligente protege los bienes sensibles
Investigadores del Empa, la EPFL y el CSEM han desarrollado una etiqueta ecológica de detección inteligente que mide la temperatura y la humedad en tiempo real y puede detectar si se ha superado un umbral de temperatura. En el futuro, podría utilizarse para controlar envíos delicados, como medicamentos o alimentos. La propia etiqueta es totalmente biodegradable.
Cada día circulan por el mundo enormes flujos de mercancías. Entre ellas hay envíos especialmente delicados, como ciertas vacunas, medicamentos y productos alimentarios. Para que estos productos lleguen sanos y salvos a su destino, deben mantenerse dentro de un determinado rango de temperatura y humedad a lo largo de toda la cadena de suministro. Pero, ¿cómo garantizarlo? Es costoso e insostenible equipar cada envío con sensores y chips de silicio. Y las mediciones en los nodos de la cadena de suministro no dicen nada de lo que ya les ha ocurrido a las delicadas mercancías en su camino hasta aquí.
Investigadores de Empa, EPFL y CSEM han aceptado este reto en un proyecto de cuatro años llamado Greenspack. Juntos han desarrollado una etiqueta con sensor inteligente que mide la temperatura y la humedad relativa y puede "recordar" cuándo se ha superado un determinado umbral de temperatura. La pequeña etiqueta no sólo no contiene silicona, sino que es completamente biodegradable. El proyecto fue financiado por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia (SNSF) e Innosuisse dentro del programa BRIDGE Discovery. Los investigadores publicaron sus resultados en la revista científica Nature Communications.
Circuitos eléctricos con memoria
Cada día circulan por el mundo enormes flujos de mercancías. Entre ellas hay envíos especialmente delicados, como ciertas vacunas, medicamentos y productos alimentarios. Imagen: Adobe Stock
Para hacer su trabajo, la etiqueta inteligente no necesita ni batería ni transmisor. En su lugar, funciona de forma similar a un chip RFID. Contiene caminos impresos de materiales conductores que forman circuitos eléctricos con elementos resistivos y capacitivos. Si estos circuitos se exponen a un campo electromagnético, por ejemplo el de un lector de etiquetas, se crea una resonancia que el lector de etiquetas puede descodificar. La parte ingeniosa: La conductividad y la capacitancia de cada uno de los circuitos cambia en función de la temperatura o la humedad ambiente, modificando también su resonancia. Esta alteración proporciona información sobre la temperatura y humedad actuales, sin ninguna complicada tecnología de medición.
Pero eso no es todo: los investigadores también querían dotar a la etiqueta de una especie de "memoria". Si se supera la temperatura de 25° Celsius, un diminuto elemento de uno de los circuitos se funde, interrumpiendo irremediablemente el circuito. La siguiente vez que se lee la etiqueta, aparece: Este envío estuvo una vez demasiado caliente. "Si hablamos de vacunas, por ejemplo, esto podría significar que el envío ya no se puede utilizar o que la fecha de caducidad no es válida", explica Gustav Nyström, jefe del laboratorio de Celulosa y Materiales de Madera de Empa, que dirigió el proyecto de investigación.
Esta tecnología reduce la carga de la cadena de suministro y disminuye su huella de carbono: Los productos potencialmente dañados se detectan antes y no tienen que seguir enviándose. Si la mercancía simplemente se ha vuelto menos duradera debido a la exposición a la temperatura, el envío puede redirigirse a un lugar más cercano si es necesario. "Dependiendo de los materiales que utilicemos, podemos establecer distintos umbrales de temperatura", añade Nyström. Sería concebible, por ejemplo, colocar etiquetas para productos congelados.
Biodegradable y sostenible
Una vez que el envío ha llegado a su destino, está previsto que la etiqueta se convierta en compost o se incluya en el reciclaje de cartón, ya que es completamente biodegradable. Los investigadores de Empa han desarrollado un material específico para el sustrato, que consiste en un biopolímero y fibras de celulosa. A continuación, los investigadores de Empa y la EPFL utilizaron una tinta personalizada que contenía el metal bioabsorbible zinc para imprimir los elementos sensores conductores. Mientras tanto, los investigadores del CSEM trabajaron en el diseño de la etiqueta y la tecnología de lectura.
Trabajar con materiales biodegradables es siempre un reto: sólo deben descomponerse una vez que han cumplido su función. Además, los componentes individuales de la etiqueta sensora sólo tenían que responder de forma muy selectiva a las condiciones ambientales: "No queríamos que el sensor de temperatura reaccionara a la humedad y viceversa", explica Nyström. Juntos, los socios del proyecto lograron resolver estos problemas. Dos investigadores de la EPFL trabajan ahora en la comercialización de los hallazgos de Greenspack con una start-up llamada Circelec. Los investigadores de Empa que rodean a Gustav Nyström quieren profundizar aún más en el campo de la electrónica verde y explorar el potencial de las etiquetas inteligentes como sensores para la agricultura y la vigilancia medioambiental.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
James Bourely, Nicolas Fumeaux, Xavier Aeby, Jaemin Kim, Gilberto Siqueira, Christian Beyer, David Schmid, Oleksandr Vorobyov, Gustav Nyström, Danick Briand; "Ecoresorbable chipless temperature-responsive tag made from biodegradable materials for sustainable IoT"; Nature Communications, Volume 16, 2025-11-25
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