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Tecnologia desenvolvida por pesquisadores de Singapura e do Japão permite que insetos equipados com eletrônicos respirem em ambientes submersos e com pouco oxigênio, abrindo novas possibilidades para operações de busca e salvamento em locais onde robôs convencionais ainda enfrentam grandes limitações.
Uma equipe internacional de pesquisadores apresentou uma inovação que parece saída da ficção científica, mas já funciona em laboratório. Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU), em Singapura, e da Universidade Waseda, no Japão, desenvolveram um minúsculo traje de mergulho capaz de manter baratas ciborgues vivas e ativas por até três horas debaixo d’água. A informação foi divulgada em estudo publicado na revista científica Nature Communications e repercutida pelo portal ZME Science.
O avanço representa mais um passo na integração entre biologia e robótica. A proposta é utilizar insetos vivos equipados com pequenos dispositivos eletrônicos para acessar ambientes extremamente perigosos ou inacessíveis aos seres humanos e aos robôs tradicionais, como edifícios desabados, galerias alagadas, túneis colapsados e redes subterrâneas.
Como funciona o traje de mergulho das baratas ciborgues
Os chamados insetos ciborgues são organismos vivos que recebem pequenos componentes eletrônicos responsáveis por orientar seus movimentos. Em vez de construir robôs minúsculos do zero, os pesquisadores aproveitam as habilidades naturais dos insetos, que já caminham com eficiência, desviam de obstáculos e atravessam espaços extremamente estreitos consumindo pouca energia.
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O novo sistema desenvolvido pelos pesquisadores funciona de maneira semelhante ao cilindro utilizado por mergulhadores. Em vez de carregar um reservatório de oxigênio pesado, o equipamento produz oxigênio continuamente por meio de uma reação química.
O traje é composto por três elementos principais:
- uma estrutura flexível e impermeável;
- um gerador químico de oxigênio;
- quatro pequenos tubos flexíveis conectados aos espiráculos torácicos da barata, responsáveis por sua respiração.
O oxigênio é produzido quando dióxido de manganês entra em contato com peróxido de hidrogênio diluído. Nessa reação, o dióxido de manganês atua como catalisador, decompondo o peróxido em água e oxigênio. Uma membrana especial impede que o líquido escape, permitindo apenas a passagem do gás até o sistema respiratório do inseto.
Segundo o professor Hirotaka Sato, da NTU Singapore, o equipamento funciona de forma semelhante ao sistema utilizado por mergulhadores humanos, fornecendo oxigênio diretamente às vias respiratórias da barata durante a permanência em ambientes submersos ou com baixa concentração de oxigênio.
Testes mostram desempenho impressionante debaixo d’água
Os experimentos utilizaram baratas-sibilantes de Madagascar, espécie frequentemente empregada em pesquisas de robótica devido ao tamanho avantajado, resistência física e ausência de asas.
Os resultados chamaram atenção dos pesquisadores.
Equipadas com o traje, as baratas permaneceram ativas debaixo d’água por até três horas. Já os insetos que não utilizavam o equipamento perderam a capacidade de sobreviver após poucos minutos durante os testes.
Além da resistência, o desempenho também surpreendeu.
Em terra firme, os insetos alcançaram velocidade média de 87,5 milímetros por segundo. Debaixo d’água, mesmo utilizando o traje, mantiveram média de 78,4 milímetros por segundo, demonstrando mobilidade bastante próxima da registrada em ambiente seco.
A única limitação observada ocorreu durante mudanças de direção. A resistência da água e o volume adicional do equipamento reduziram a agilidade nas curvas, embora sem comprometer significativamente a locomoção.
O professor Shinjiro Umezu, da Universidade Waseda, explicou que o principal desafio foi desenvolver um sistema suficientemente pequeno, leve e flexível para ser transportado pelo inseto sem limitar seus movimentos, ao mesmo tempo em que produzisse oxigênio em quantidade suficiente para longos períodos de atividade submersa.
Tecnologia pode revolucionar missões de busca e salvamento
Embora a ideia de utilizar baratas em operações de resgate possa parecer incomum, ela resolve um dos maiores desafios enfrentados pela robótica moderna: a autonomia energética.
Robôs extremamente pequenos conseguem acessar espaços estreitos, mas normalmente carregam baterias muito limitadas, reduzindo drasticamente o tempo de operação.
Já os insetos utilizam seus próprios músculos e metabolismo, resultado de milhões de anos de evolução biológica. Assim, os componentes eletrônicos ficam responsáveis apenas pelo direcionamento dos movimentos, reduzindo significativamente o consumo de energia.
Durante outro experimento, os pesquisadores construíram um túnel de 1,7 metro, contendo inicialmente uma região preenchida por dióxido de carbono e, logo em seguida, um trecho completamente inundado.
As baratas sem o traje não conseguiram atravessar o percurso.
Já os insetos equipados concluíram o trajeto com sucesso em três de três testes realizados, demonstrando capacidade de enfrentar ambientes hostis compostos por diferentes obstáculos.
Em outro cenário experimental, os pesquisadores criaram uma fenda submersa de apenas 2 centímetros de altura. Para permitir a passagem, os componentes eletrônicos e a bateria foram implantados no interior do corpo do inseto, eliminando o volume externo que poderia prender o equipamento durante a travessia.
Próximo passo pode ser a exploração espacial
Apesar dos resultados promissores, os cientistas destacam que a tecnologia ainda está em fase experimental.
Ambientes reais de desastre apresentam desafios muito mais complexos do que os laboratórios, incluindo lama, estruturas instáveis, correntes de água imprevisíveis, produtos químicos, destroços metálicos e materiais cortantes.
Mesmo assim, o estudo reforça uma tendência crescente na engenharia moderna: combinar organismos vivos com sistemas eletrônicos para criar soluções híbridas capazes de superar limitações enfrentadas pelos robôs convencionais.
Os pesquisadores já pensam em aplicações ainda mais ambiciosas.
Segundo Hirotaka Sato, uma das metas futuras é adaptar essa tecnologia para missões espaciais, imaginando até mesmo “trajes espaciais” para insetos ciborgues destinados à exploração da superfície de Marte.
Essa possibilidade, no entanto, também levanta preocupações sobre contaminação biológica, já que agências espaciais adotam protocolos rigorosos para evitar a introdução de microrganismos terrestres em outros planetas.
Por enquanto, o destino mais provável para essas pequenas exploradoras continua sendo aqui na Terra: ambientes escuros, alagados e de difícil acesso, onde equipes de resgate e robôs convencionais ainda encontram enormes dificuldades para atuar.
Fonte: ZME Science.
Referência científica: Estudo publicado na revista Nature Communications.
