Pesquisadores demonstraram a viabilidade técnica e ambiental do uso de biochar produzido a partir de cascas de amendoim na fabricação de sensores plásticos voltados à detecção de metais pesados em ambientes marinhos. A proposta, que combina aproveitamento de resíduos agrícolas, baixo custo de produção e aderência aos princípios da química verde, foi testada com sucesso na detecção de chumbo (Pb) e cádmio (Cd), oferecendo uma alternativa sustentável e funcional aos eletrodos convencionais para o monitoramento ambiental.
O biochar (ou carvão vegetal) foi produzido por meio de pirólise em forno artesanal capaz de processar até 200 g de biomassa por ciclo. Após modificação química com quitosana e hidróxido de sódio, o material apresentou melhorias em porosidade, funcionalização superficial e propriedades de transferência de carga. A superfície resultante mostrou-se rica em grupos funcionais como -OH e -NH₂, que facilitam a interação com íons metálicos. Essa combinação permitiu a obtenção de eletrodos com alta área eletroativa e desempenho superior ao de eletrodos fabricados apenas com grafite sintética.
A sensibilidade dos eletrodos foi avaliada por voltametria de redissolução anódica com onda quadrada (SWASV). Nos testes com amostras de água do mar disponíveis sem pré-tratamento, os limites de detecção foram de 14,27 ng/mL para Pb e 21,35 ng/mL para Cd, índices significativamente abaixo dos limites estabelecidos por organizações como a EPA e a OMS. Esses valores foram obtidos após eletrodeposição de bismuto sobre a superfície dos eletrodos, o que potencializou ainda mais a resposta eletroquímica sem necessidade de mercúrio, amplamente regulado e ambientalmente problemático.
O processo de fabricação apresentou outras vantagens. Além do uso de material residual (cascas de amendoim), os pesquisadores utilizaram reagentes de baixo impacto ambiental e um método escalável economicamente viável. A metodologia recebeu avaliação positiva segundo métricas da Química Analítica Verde (GAC), atingindo pontuação superior à obtida com métodos tradicionais de produção de biochar em laboratório.
Do ponto de vista técnico, os eletrodos formulados com 25% de biochar modificado e 75% de grafite apresentaram área eletroativa cinco vezes superior à dos eletrodos padrão de grafite, resultado atribuído à maior uniformidade de superfície e à presença de grupos funcionalizados. Esses atributos se traduziram em maior eficácia na detecção e menor nível de interferências durante as medições em matriz complexa como a água do mar.
Na análise espectroscópica dos materiais, confirmaram-se os efeitos positivos das modificações químicas. O tratamento com quitosana e NaOH resultou em aumento das funcionalidades oxigenadas e nitrogenadas na superfície do biochar. Além disso, os dados obtidos por Raman, XPS, BET e outras técnicas indicaram que o método de pirólise caseiro foi eficaz para gerar materiais porosos com estrutura hierárquica adequada, mesmo sob ausência de controle de temperatura.
O estudo ainda destacou a versatilidade da formulação dos eletrodos. Por serem plásticos e produzidos em filmes flexíveis, os dispositivos podem ser cortados em múltiplas unidades e facilmente modificados em etapas posteriores, seja com deposição superficial de metais ou ajustes na composição de sua mistura inicial. Essa característica favorece sua adoção em aplicações que exigem monitoramento em larga escala ou em regiões com recursos limitados.
Com os resultados alcançados, os autores sugerem que futuras pesquisas explorem novas rotações de funcionalização química do biochar visando ampliar o leque de compostos detectáveis, com ênfase em contaminantes emergentes em matrizes ambientais complexas. A utilização de biochar como base para sensores eletroquímicos reforça o vínculo entre bioeconomia circular e tecnologias analíticas sustentáveis, com perspectiva concreta de aplicação no monitoramento ambiental em campo.
Fonte: Peanut shell biochar for plastic electrodes: Green E-sensors for sensitive heavy metal detection
