Criados pela USP, sensores biodegradáveis acoplados em plantas detectam pesticidas em três minutos

Cientistas da Universidade de São Paulo (USP) criaram sensores biodegradáveis para monitorar a saúde de plantas em tempo real. Feitos de uma tinta de carbono, os dispositivos miniaturizados são impressos por meio de serigrafia em bioplásticos transparentes e flexíveis. Dessa forma, podem ser fixados diretamente em diversos órgãos vegetais – incluindo caules, cascas e folhas –, possibilitando medir temperatura, umidade, desidratação, biomarcadores, doenças, níveis de nutrientes e até a presença de pesticidas nas plantas.

“Eles permitem detecção não destrutiva, rápida, in loco e descentralizada, fornecendo bioinformação em tempo real sobre o estado de saúde da planta e fatores ambientais”, conta à Agência FAPESP Paulo Augusto Raymundo-Pereira, professor do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP).

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O trabalho foi publicado em fevereiro na revista Biosensors and Bioelectronics: X. Como destacam os autores no artigo, a engenharia de sensores vestíveis foi eleita pelo Fórum Econômico Mundial entre as dez principais tecnologias emergentes de 2023, em função do seu potencial para melhorar a saúde das plantas e aumentar a produtividade agrícola. Entretanto, a maioria dos dispositivos hoje é fabricada com polímeros plásticos de origem não renovável (derivados do petróleo) e apresenta baixa aderência em superfícies irregulares, onduladas e curvas.

“Já o nosso sensor é feito de acetato de celulose, material flexível de origem vegetal que pode ser produzido a partir de diversos resíduos agrícolas. A celulose é o polissacarídeo natural mais abundante na Terra. Apresenta biocompatibilidade excepcional, alta estabilidade térmica e flexibilidade. É atóxico, econômico, acessível, biodegradável, leve e fácil de manusear”, resume Raymundo-Pereira.

Cada dispositivo de acetato de celulose tem duas unidades sensoriais que empregam técnicas de análise diferentes para detectar três classes de pesticidas numa mesma análise (diquat, carbendazim e difenilamina).

Segundo Raymundo-Pereira, cada dispositivo custa US$ 0,077. “Os sensores são de uso único. Por isso, têm de ser baratos e biodegradáveis. Considerando o funcionamento dos dois sensores em sequência, na mesma amostra, o dispositivo leva três minutos e vinte e oito segundos para fazer todas as aferições.”

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A identificação é feita na superfície da planta, mas em meio aquoso (uma gota d’água), pois as medidas são realizadas na interface do eletrodo com esse meio. “Precisamos dessa solução aquosa para haver condutividade. No caso dos sensores vestíveis, a gotinha de água é colocada nos lugares mais fáceis de realizar a medida. No meio das folhas, no pocinho que se forma no pedúnculo do tomate ou da maçã, nos sulcos laterais do pimentão, onde também se consegue acumular água. Depois, é só colocar os sensores, posicionar em cima da gota e medir.”

A plataforma que contém o sensor duplo vestível é integrada a um potenciostato portátil sem fio (aparelho que controla a voltagem e mede a corrente elétrica para detectar e quantificar as substâncias químicas), possibilitando uma avaliação rápida dos pesticidas e exibindo a análise em tempo real em um celular por meio de comunicação sem fio (bluetooth). A equipe já havia criado, em 2022, uma luva com sensores nas pontas dos dedos, para os mesmos fins.

“O sensor vestível tem a vantagem de ser aplicado diretamente na amostra, pois o acetato consegue adquirir o formato da superfície em que é posicionado, ao passo que a luva tem de ser manipulada. Além do mais, a luva é feita de um material que não é biodegradável, enquanto o sensor vestível é totalmente biodegradável e reaproveitável para a confecção de novos sensores”, compara o cientista. Segundo ele, é possível queimar em condições específicas os sensores já utilizados e, assim, obter a tinta de carbono para produzir novos dispositivos.

A Fapesp apoiou o trabalho por meio de Bolsa de Pós-Doutorado concedida a Nathalia Oeazu Gomes, Auxílio à Pesquisa Regular concedido a Sergio Antônio Spínola Machado e Fixação de Novos Doutores a Raymundo-Pereira.

Outros usos

Nas plantas, o teste dos sensores vestíveis simulou uma situação real de uso. Primeiro, uma solução do pesticida foi borrifada na casca de maçãs e pimentões em uma concentração de 1.000 micrômetros, e os alimentos foram deixados para secar por cinco horas. Em seguida, as análises foram feitas diretamente na superfície dos produtos (in loco): o sensor foi fixado na casca e, para permitir a leitura elétrica e química, adicionou-se uma gota de 500 microlitros (a milionésima parte de um litro) de uma solução de tampão fosfato – um líquido que estabiliza o ambiente para o sensor funcionar.

A tecnologia dos sensores vestíveis se presta a uma infinidade de aplicações, como ressalta Raymundo-Pereira. “É possível detectar a presença de pesticidas na saliva das pessoas, ou mesmo na água da torneira. Fizemos os testes. Amostras de saliva humana e água da torneira foram adicionadas de pesticidas e analisadas com o sensor para prever os níveis de resíduos. Também é possível usar para mensurar componentes presentes na urina e no suor”, diz o pesquisador.

A adaptação da tecnologia para uso agrícola foi uma ideia de Raymundo-Pereira após um estágio no Centro de Sensores Vestíveis da Universidade da Califórnia, em San Diego (Estados Unidos), com o professor Joseph Wang. “Já que boa parte do PIB [Produto Interno Bruto] brasileiro se concentra no setor agrícola, eu pensei: por que não adaptar a tecnologia? Lá fora, o uso é direcionado para humanos. Aplica-se na pele para saber, por exemplo, o que há no suor das pessoas. É possível detectar ácido lático, ácido úrico, glicose, cortisol, íons sódio, íons potássio, íons cloreto, hormônios e medicamentos. Mas esses sensores usados em humanos são feitos de plástico de origem petroquímica. Os primeiros biodegradáveis, de origem natural, são os nossos, que também podem ser adaptados para uso em humanos.”

Os pedidos de patente, tanto da luva quanto do sensor vestível, já estão no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI).

A equipe multidisciplinar que desenvolveu o dispositivo é composta também pelas pesquisadoras Samiris Teixeira, Nilda de F.F. Soares e Taíla de Oliveira, da Universidade Federal de Viçosa.

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Crescimento da produção leva eucalipto ao grupo dos produtos mais valiosos do campo paulista 

O cultivo de eucalipto vive um momento de expansão em São Paulo. Com crescimento da produção e da geração de riqueza no campo, a cultura fortalece uma cadeia produtiva estratégica que abastece a indústria, impulsiona as exportações e contribui para o desenvolvimento regional. Dados do Instituto de Economia Agrícola (IEA-Apta) apontam aumento de 14% na produção paulista da cultura. O desempenho também se refletiu no Valor da Produção Agropecuária (VPA), que alcançou R$ 2,9 bilhões, resultado superior ao registrado no ano anterior.

O cultivo do eucalipto abastece diferentes segmentos da economia, sendo destinado à fabricação de papel e celulose, à geração de energia por biomassa e carvão vegetal e ao fornecimento de matéria-prima para a construção civil e a indústria moveleira. A cultura também é utilizada na produção de óleos essenciais e se destaca pela rápida capacidade de crescimento e renovação.

Principal espécie da silvicultura paulista, o eucalipto ocupa mais de 77% de toda a área de florestas plantadas do estado. São pouco mais de 1 milhão de hectares cultivados, o que coloca São Paulo como o terceiro maior produtor nacional, atrás apenas de Minas Gerais e Mato Grosso do Sul. A produção atingiu 23,9 milhões de metros cúbicos, volume 14,6% superior ao registrado no ciclo anterior.

As regiões que mais se destacam no cultivo são sudoeste paulista, centro-oeste e no Vale do Paranapanema, áreas que apresentam condições edafoclimáticas favoráveis e relativa disponibilidade de terras, em cidades como Agudos, Itapetininga, Itatinga, Angatuba, Botucatu, Lençóis Paulista, Bofete, Cabrália Paulista, Capão Bonito, Itararé e Paranapanema, importantes pólos da silvicultura no estado.

O crescimento da produção também impulsiona a balança comercial do agronegócio paulista, com os produtos florestais ocupando a terceira maior participação nas exportações de São Paulo. O grupo é superado apenas pelo complexo sucroalcooleiro e pelo setor de carnes. Em abril de 2026, este setor alcançou US$1,14 bilhão em valor exportado, representando 13,6% do total de produtos exportados, com celulose respondendo por 66,3% e papel por 27,9% desta participação.

O setor também celebrou o incremento nos números da produção do eucalipto paulista. Fernanda Abilio, presidente da Câmara Setorial de Produtos Florestais de São Paulo e diretora-executiva da Florestar, associação que representa os produtores florestais no estado, enfatizou a importância da planta para todo o grupo e sua capacidade de movimentar a totalidade do ramo.

“A indústria florestal paulista possui uma base produtiva consolidada, sustentável e altamente tecnificada, e majoritariamente de eucalipto. O crescimento observado no VPA e na produção reflete não apenas a competitividade do setor, mas também sua capacidade de agregar valor, gerar empregos, movimentar exportações e fornecer matéria-prima renovável para diferentes cadeias industriais. São Paulo reúne produtividade, indústria e logística, o que mantém o setor florestal entre os segmentos estratégicos do agro paulista”, disse Fernanda.

Além da produção e exportação: eucalipto é aliado no desenvolvimento do agro paulista

A Secretaria de Agricultura e Abastecimento contribui para o crescimento e desenvolvimento da produção do eucalipto, sobretudo com trabalhos de pesquisa realizados pela APTA REGIONAL, principalmente na relação entre o sistema ILPF (Integração Pecuária, Lavoura e Floresta), no aumento da produtividade, sustentabilidade e rentabilidade, nas unidades de Brotas, Itapetininga e Tietê.

Esses sistemas funcionam integrando o plantio de árvores de eucalipto com culturas agrícolas, criação de gado, agricultura regenerativa, como a recuperação de áreas biodegradadas, e o bem estar animal, no qual o eucalipto aparece como aliado do conforto térmico animal, reduzindo impactos do calor e favorecendo melhores condições fisiológicas e produtivas dos rebanhos Nelore.

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