Cientistas da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram sensores biodegradáveis inovadores, capazes de monitorar a saúde de plantas e detectar pesticidas em menos de quatro minutos. Fixados diretamente em caules, cascas e folhas, esses dispositivos oferecem uma solução ágil e não destrutiva para a agricultura, provendo bioinformação em tempo real sobre o estado vegetal e fatores ambientais. O trabalho representa um avanço significativo para a produtividade agrícola e a sustentabilidade no setor.
Tecnologia Sustentável e Eficiente
Material e Fabricação
Os sensores biodegradáveis USP detectam pesticidas e são confeccionados a partir de uma tinta de carbono, impressa por serigrafia em bioplásticos transparentes e flexíveis. Contudo, o diferencial reside no uso de acetato de celulose, um material de origem vegetal obtido de resíduos agrícolas. Este polissacarídeo natural, abundante na Terra, confere aos sensores biocompatibilidade excepcional, alta estabilidade térmica, flexibilidade e é totalmente atóxico e econômico.
Paulo Augusto Raymundo-Pereira, professor do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP), enfatiza que o material é “biodegradável, leve e fácil de manusear”. Além disso, sua capacidade de aderir a superfícies irregulares das plantas supera a maioria dos dispositivos atuais, frequentemente fabricados com polímeros plásticos não renováveis. Assim, a inovação aborda diretamente questões ambientais e de aplicabilidade.
Detecção Rápida e Abrangente
Cada dispositivo incorpora duas unidades sensoriais que empregam técnicas analíticas distintas para identificar três classes de pesticidas – diquat, carbendazim e difenilamina – em uma única análise. Com efeito, o processo completo de aferição leva apenas três minutos e vinte e oito segundos, conforme detalhado por Raymundo-Pereira. Cada sensor tem um custo unitário de US$ 0,077, tornando-o acessível para uso único e descartável.
Os sensores permitem a detecção não destrutiva e in loco de diversos parâmetros, incluindo temperatura, umidade, desidratação, biomarcadores e doenças, além dos níveis de nutrientes. Portanto, eles fornecem uma visão abrangente da saúde da planta, otimizando as práticas agrícolas. O trabalho foi publicado em fevereiro na revista Biosensors and Bioelectronics: X, ganhando destaque internacional.
Mecanismo de Funcionamento e Vantagens
Avaliação em Tempo Real
A identificação dos pesticidas ocorre na superfície da planta, em meio aquoso. Uma pequena gota d’água é posicionada em áreas como o meio das folhas ou os sulcos de frutos, e os sensores são então aplicados sobre ela para realizar as medições. Essa necessidade de uma solução aquosa garante a condutividade essencial para a análise eletroquímica.
A plataforma que integra o sensor duplo vestível conecta-se a um potenciostato portátil sem fio, um aparelho que controla a voltagem e mede a corrente elétrica. Consequentemente, a avaliação dos pesticidas é rápida e a análise é exibida em tempo real em um celular por meio de comunicação Bluetooth, conferindo praticidade e agilidade ao processo de monitoramento.
Inovação e Reaproveitamento
A engenharia de sensores vestíveis foi reconhecida pelo Fórum Econômico Mundial como uma das dez principais tecnologias emergentes de 2023, devido ao seu potencial para impulsionar a saúde das plantas e a produtividade agrícola. Em comparação com inovações anteriores da própria equipe, como luvas com sensores, este novo sensor de acetato de celulose é totalmente biodegradável.
Por outro lado, Raymundo-Pereira destaca que a luva anterior utilizava material não biodegradável, enquanto o sensor vestível pode ser queimado em condições específicas para recuperar a tinta de carbono, permitindo a produção de novos dispositivos. Esta característica reforça o ciclo de sustentabilidade da tecnologia e minimiza o impacto ambiental.
Apoio à Pesquisa
O desenvolvimento desta tecnologia recebeu apoio significativo da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). A instituição concedeu Bolsa de Pós-Doutorado a Nathalia Oeazu Gomes, Auxílio à Pesquisa Regular a Sergio Antônio Spínola Machado e Fixação de Novos Doutores ao próprio professor Raymundo-Pereira, sublinhando o investimento em pesquisa de ponta no Brasil e o potencial transformador da inovação.