Da embalagem ao eletrodo: Transformação sustentável em sensores eletroquímicos

Técnicas eletroquímicas oferecem vantagens para análises em tempo real, como baixo custo, rapidez, alta sensibilidade, seletividade e facilidade de miniaturização. Em sensores eletroquímicos, a substituição de células tradicionais por sensores compactos com eletrodos integrados em um único substrato permite análises precisas com pequenas quantidades de amostras diretamente no local_[1]. Essas vantagens são ideais para detectar substâncias eletroativas, como drogas e substâncias controladas, sem necessidade de métodos complexos. A fabricação de sensores eletroquímicos com materiais de baixo custo e técnicas simples elimina processos complexos e equipamentos caros, favorecendo o desenvolvimento de sistemas analíticos portáteis mais econômicos. Na técnica por screen-stencil/printing, uma tinta condutiva é aplicada em um substrato inerte através de uma tela que delimita o design dos eletrodos_[2]. A variedade de composições da tinta permite ajustes para detectar analitos específicos, direcionando a escolha dos materiais conforme o alvo desejado_[3]. Para a produção da tinta condutiva, são utilizados três componentes principais: o material condutor, o agente aglutinante que agrega as partículas condutoras e o solvente que proporciona à tinta a viscosidade necessária para aderir no substrato_[4]. O grafite destaca-se como material condutor devido à sua estrutura atômica organizada, alta pureza e grande área superficial, além de aumentar a condutividade quando combinado com polímeros. O verniz vitral, um aglutinante flexível, solúvel e de secagem rápida, combinado com grafite, resulta em tintas com excelente condutividade elétrica e adesão a substratos recicláveis, como o polipropileno — um termoplástico amplamente utilizado em embalagens que, apesar de suas vantagens, contribui para o acúmulo de lixo global_[5]. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica utilizando sensores com eletrodos feitos com tinta condutiva de grafite e verniz vitral em substrato de polipropileno para aplicação em substâncias eletroativas de interesse forense e comercial. Os substratos de polipropileno foram obtidos de embalagens de iogurte natural, higienizados e lixados para receber a tinta. A tinta condutiva foi produzida com grafite em pó (< 20 microns, sintético) da Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA), verniz vitral incolor ACRILEX e solvente diluente ACRILEX, obtidos localmente. A caracterização do sensor foi realizada por voltametria cíclica usando um potenciostato/galvanostato Autolab, modelo PGSTAT 128 N, com um sistema de três eletrodos integrados ao próprio sensor. Utilizando uma solução de hexacianoferrato de potássio II e III, o sensor foi caracterizado eletroquimicamente através de experimentos usando a técnica mencionada. Em solução de hexacianoferrato de potássio (Fe(CN)₆^3-/ Fe(CN)₆^4-), o sensor apresentou uma diferença entre os potenciais de pico anódico e catódico de ΔE_p = 0,225 V e uma razão entre as correntes de pico de -1,017, próximo aos valores reportados na literatura, indicando boa resposta eletroquímica. Experimentos de velocidade de varredura indicaram um processo de difusão no transporte de massa. O sensor demonstrou boa repetibilidade (DPR de 1,6% para i_pc e 1,8% para i_pa) e reprodutibilidade (DPR ~10%), sugerindo que o eletrodo não sofre passivação eletroquímica e que o processo de fabricação é consistente. Os resultados apontam a viabilidade do sensor para aplicação na determinação de compostos eletroativos, mostrando potencial para uso em várias áreas.