Pesquisadores da USP adaptaram uma caneta 3D de cerca de R$ 70 para fabricar eletrodos usados na detecção de ácido pícrico, reduzindo a dependência de equipamentos laboratoriais caros.
Uma caneta comercializada como brinquedo por cerca de R$ 70 passou a fazer parte de um método criado por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) para identificar e medir a concentração de ácido pícrico, substância explosiva e poluente que pode contaminar a água. A adaptação permitiu fabricar eletrodos de baixo custo para análises rápidas, abrindo caminho para testes realizados perto do local de coleta, sem depender imediatamente de equipamentos laboratoriais que podem chegar a R$ 500 mil.
O trabalho foi desenvolvido no Instituto de Química (IQ) da USP e publicado na revista Microchimica Acta. A proposta é acelerar decisões em situações nas quais transportar amostras para um laboratório especializado pode atrasar a confirmação de uma possível contaminação. A técnica também exige volumes pequenos de amostra e pode funcionar com uma estrutura compacta.
Caneta pode ajudar a decidir rapidamente se uma água precisa ser isolada
A aplicação escolhida pelos pesquisadores envolve um composto que merece atenção tanto por suas propriedades explosivas quanto pelos impactos ambientais. O ácido pícrico é solúvel em água e possui aplicações industriais, incluindo seu uso como corante.
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Quando descartado de maneira inadequada, pode alcançar águas subterrâneas e afetar ambientes aquáticos. A exposição também oferece riscos ao organismo humano, principalmente pelo contato com a pele e os pulmões.
Thiago Paixão, coordenador da pesquisa no Instituto de Química, explica que uma análise feita no próprio local pode indicar rapidamente se determinada água precisa deixar de ser utilizada ou se amostras devem seguir para exames confirmatórios mais sofisticados.
A mesma lógica pode ser aplicada a investigações realizadas em áreas remotas, onde o transporte de material até estruturas laboratoriais é mais demorado e complexo.
Sensor transforma concentração química em corrente elétrica
A detecção depende de uma resposta eletroquímica. Quando a amostra entra em contato com os eletrodos e recebe um potencial elétrico, ocorrem reações na superfície do dispositivo capazes de produzir uma corrente mensurável.
A intensidade dessa corrente permite relacionar o sinal obtido à quantidade do composto presente. Quanto maior a concentração investigada, maior tende a ser a resposta elétrica registrada pelo sistema.
Os pesquisadores também incorporaram papel ao método. Durante os testes, a solução é absorvida pelo material e conduzida até a região próxima à superfície dos eletrodos, permitindo que a medição seja realizada em uma estrutura pequena.
O princípio reproduz, de forma simplificada, uma função encontrada em processos de separação e análise química empregados em laboratório.
Eletrodos caros deram lugar a materiais usados na impressão 3D
Uma parte importante do custo de sistemas eletroquímicos pode estar nos próprios eletrodos, frequentemente produzidos com metais nobres, entre eles ouro e platina.
A equipe seguiu outro caminho. O elemento responsável por conduzir eletricidade foi obtido com negro de carbono, enquanto um termoplástico utilizado em impressão 3D deu estrutura ao componente.
Esses materiais fazem parte de um filamento que pode ser aquecido e moldado para formar o eletrodo. Em vez de utilizar uma impressora 3D convencional para produzir as peças, o grupo adaptou uma caneta capaz de derreter e depositar o filamento.
Lauro Antonio Pradela Filho, coautor do estudo e professor da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), relata que o equipamento utilizado custa aproximadamente R$ 70 e é vendido originalmente como brinquedo infantil.
A estrutura reduzida também diminui a quantidade de energia necessária. De acordo com os pesquisadores, o sistema pode funcionar alimentado por uma pilha.
Método tenta reduzir dependência de análises que custam caro
A cromatografia está entre as principais técnicas utilizadas atualmente para identificar e quantificar ácido pícrico. Sua aplicação pode exigir equipamentos avaliados em aproximadamente R$ 500 mil, além de profissionais capacitados para operar os instrumentos e interpretar os resultados.
O sensor desenvolvido na USP ocupa outra etapa do processo. Ele pode servir para uma primeira triagem, fornecendo rapidamente informações sobre a possível presença do composto antes que análises laboratoriais mais completas sejam realizadas.
Em uma ocorrência ambiental, por exemplo, esse resultado inicial pode orientar a coleta de novas amostras ou a adoção de medidas de segurança enquanto a investigação continua.
A pesquisadora Júlia de Oliveira Cardoso, primeira autora do trabalho, desenvolveu a ferramenta durante sua iniciação científica no Laboratório de Línguas Eletrônicas e Sensores Químicos do Instituto de Química.
Tecnologia pode avançar para outros explosivos
O grupo coordenado por Thiago Paixão trabalha com Química Analítica e pesquisa formas mais acessíveis de identificar diferentes compostos.
Entre as possibilidades estão outros nitrocompostos e substâncias explosivas, incluindo o TNT. A portabilidade pode ter utilidade em locais nos quais levar grande quantidade de amostras até um laboratório represente dificuldade logística.
Nesse cenário, o sensor funciona como instrumento de triagem: pequenas quantidades podem ser examinadas no próprio local e os resultados ajudam a decidir quais materiais precisam seguir para testes confirmatórios.
