Olimpiada Națională de Creativitate Științifică 2026

Ambalajul care detectează alterarea.

Un material biodegradabil din alge brune și spirulină care înlocuiește PET-ul și își schimbă culoarea atunci când alimentul devine periculos.

0
mld
sticle PET în oceane / an
0
zile
durată de viață ambalaj
0
%
biodegradabil în natură
ECO·SENSE
scroll

Două crize, o singură soluție.

8–12 mld

sticle PET ajung anual în oceane

Plasticul rămâne sute de ani în mediu, fragmentându-se în microplastice care intră în lanțul trofic.

~30%

din alimente sunt risipite global

O mare parte se aruncă din precauție, deși erau încă bune — fără un indicator real de prospețime.

~3 lei

cost de reciclare per sticlă PET

ECO-SENSE nu are nevoie de reciclare — se descompune complet în natură fără reziduuri toxice.

Trei straturi care colaborează.

Apasă pe orice strat pentru a-i descoperi rolul, compoziția și de ce e indispensabil.

Strat exterior
Strat activ
Strat interior
01

Strat exterior

Oferă forma sticlei și împiedică crăparea materialului. Glicerina interacționează cu legăturile de hidrogen ale amidonului, conferind flexibilitate, în timp ce amidonul asigură rigiditatea structurală.

Stabilitate structurală
Maleabilitate
02

Strat activ — inima ambalajului

Alginatul extras din alge brune formează o rețea tridimensională reticulată cu ionii de calciu. Spirulina conține ficocianină — un pigment care își schimbă culoarea în funcție de pH, semnalizând alterarea alimentului.

Sensibilitate pH
Rezistență mecanică
03

Strat interior — bariera hidrofobă

Stratul subțire de ceară de albine respinge majoritatea lichidului, dar permite o difuzie lentă către spirulină. Astfel, indicatorul reacționează gradual și durata de viață se extinde de la 14 la ~30 de zile (+50%).

Hidrofobie
Permeabilitate selectivă

Vezi cum reacționează ficocianina.

Mută slider-ul pentru a simula scăderea pH-ului în timp. Indicatorul natural își schimbă culoarea progresiv.

pH 7.0
Stare Proaspăt
Culoare Albastru
2345678

Lapte proaspăt

La pH neutru, ficocianina păstrează culoarea albastră caracteristică. Alimentul este sigur pentru consum.

Reacții care funcționează.

Amidon de porumb — polimer natural
Lanțuri (-OH) OH⋯OH (legături de hidrogen) rigiditate
Glicerină — plasticizant
Glicerină + legături H creșterea flexibilității
Combinația dintre amidon și glicerină creează un suport flexibil dar stabil — nici prea fragil, nici prea moale, perfect pentru a păstra forma sticlei.
Reticulare ionică cu calciu
CaCl₂ Ca²⁺ + 2Cl⁻
2(-COO⁻) + Ca²⁺ (-COO)₂Ca
Schimb ionic în mediu alimentar
(-COO)₂Ca²⁺ + 2Na⁺ 2(-COO⁻Na⁺) + Ca²⁺
Răspunsul ficocianinei la pH
Mediu acid: -NH₂ + H⁺ -NH₃⁺
Mediu bazic: -COOH -COO⁻ + H⁺
Ficocianina este o cromproteină cu sistem de duble legături conjugate. Protonarea/deprotonarea modifică structura electronică a cromforului tetrapirrolic, ceea ce schimbă lungimea de undă absorbită — vizual, culoarea.
Ceara de albine — barieră hidrofobă
Molecule nepolare doar forțe Van der Waals cu apa
Absența legăturilor de hidrogen cu apa face ca ceara să respingă majoritatea lichidului. Difuzia lentă permite spirulinei să interacționeze cu o cantitate mică de fluid — suficient pentru a citi pH-ul, fără a degrada ambalajul.

De la materii prime la ambalaj finit.

Apasă pe pașii de mai jos pentru a parcurge procesul de fabricație al unei sticle de 1L.

12–24 ore

Pregătirea stratului suport

Se amestecă 5g amidon de porumb, 50ml apă și 1ml glicerină. Se încălzește și se amestecă continuu până devine transparent și gros, apoi se toarnă pe o tavă pentru uscare.

5g
Amidon
50ml
Apă
1ml
Glicerină
Soluție activă

Prepararea indicatorului

Se dizolvă 2g alginat în 100ml apă, apoi se adaugă 0,5–1g spirulină pulbere. Se amestecă uniform până la omogenizare completă — soluția devine verde închis.

2g
Alginat
100ml
Apă
1g
Spirulină
Reacție rapidă

Întărire cu CaCl₂

Se pregătește o soluție de clorură de calciu (3–5g în 100ml apă) și se aplică peste indicator. Reticularea ionică se produce instantaneu, formând rețeaua tridimensională rezistentă.

3–5g
CaCl₂
100ml
Apă
Manual

Asamblarea straturilor

Se asamblează cele două straturi (suport + activ) presând ușor pentru aderență optimă. Se evită bulele de aer pentru a păstra contactul direct între straturi.

Strat protector

Aplicarea cerii

Se aplică un strat fin de ulei pe interior, apoi un strat subțire de ceară de albine cu pensula. Această barieră hidrofobă extinde durata de viață cu ~50%.

24–48 ore

Uscare finală

Ambalajul se lasă la uscat pentru 24–48 de ore într-un mediu uscat și aerisit. Procesul este ușor automatizat la scară industrială, reducând timpii și costurile.

Manual vs Industrial

Aceleași materiale, aceeași calitate — dar costuri și timp diferite.

Producție manuală
5–8 lei / buc
Timp / ambalaj24–48 ore
Volum producțieMic, în lot
Achiziție materiiLa bucată
EchipamentTavă, pensulă, vase
CalitateVariabilă
Cost relativ
−50%
Producție industrială
1–2 lei / buc
Timp / ambalajCâteva minute
Volum producțieMii de buc / oră
Achiziție materiiEn-gros
EchipamentLinie automatizată
CalitateConstantă, controlată
Cost relativ
−75%
Reducere cost / ambalaj la scară
×100+
Creștere viteză de producție
100%
Aceleași materiale biodegradabile

Mai ieftin pe termen lung.

Mută slider-ul pentru a vedea costurile la diferite cantități de producție.

1.000 bucăți
100 5k 10k
PET (cu reciclare)
0 lei
ECO-SENSE (industrial)
0 lei
Economie totală
0 lei

Zero costuri reciclare

ECO-SENSE se descompune natural — nu necesită infrastructură de procesare.

Resurse regenerabile

Algele și amidonul cresc rapid, fără să afecteze ecosistemele forestiere.

Automatizare facilă

Procesul de producție se pretează producției industriale, scăzând costurile la 1–2 lei/buc.

30 de zile, apoi natură.

100% 75% 50% 25% 0% 0 5 10 15 20 30 zile
Etapa 1 0–5 zile · Stabilitate
Etapa 2 6–12 zile · Început degradare
Etapa 3 13–20 zile · Degradare activă
Etapa 4 21–30 zile · Stabilizare

Apasă pe orice punct pentru a vedea datele exacte.

Testat pe lapte timp de 7 zile.

Mută cursorul pe linia temporală pentru a vedea evoluția zilnică a culorii indicatorului.

Ziua 1
Lapte proaspăt
pH ≈ 6.7
Zi
pH estimat
Observație
Culoare indicator
1
~6.7
Lapte proaspăt
Albastru
3
~6.2
Început de degradare
Verde
5
~5.5
Fermentare activă
Verde-gălbui
7
~4.8
Lapte alterat
Galben

Cei care au făcut ECO-SENSE.

GR

Grigore Rareș-Gabriel

Elev · Clasa a VII-a
Colegiul Național „Grigore Moisil”, București
CM

Cupeș Matei

Elev · Clasa a VII-a
Colegiul Național „Grigore Moisil”, București
CI

Prof. Camelia Ionescu

Profesor coordonator
Colegiul Național „Grigore Moisil”, București

Mulțumiri doamnei Prof. Univ. Dr. Balaci Teodora, UMF Carol Davila București, Facultatea de Farmacie, Catedra de Tehnologie Farmaceutică, pentru colaborarea și furnizarea substanțelor necesare experimentelor.

Referințe științifice

01
Kyong Y. Lee, David J. Mooney — Alginate: Properties and biomedical applications, Progress in Polymer Science, 2012.
02
H. Singh et al. — A review on sustainable and edible alginate-based packaging for food applications, 2025.
03
Phycocyanin-Loaded Alginate-Based Hydrogel, MDPI, 2023.
04
Rungnapa Chaiklahan et al. — Stability of phycocyanin extracted from Spirulina, Food Chemistry.
05
Spirulina immobilization in calcium-alginate beads, ScienceDirect.
06
Sarada R. et al. — studii privind stabilitatea ficocianinei și influența pH-ului.