Vestíveis de saúde ampliam pegada de carbono global e podem gerar 3,4 milhões de toneladas anuais de CO₂, aponta estudo

palavra-chave principal: pegada de carbono

Um estudo conduzido por pesquisadores das universidades de Chicago e Cornell revelou que os vestíveis de saúde, apesar do porte reduzido e da promessa de monitoramento em tempo real, carregam uma pegada de carbono expressiva. Ao estimar emissões entre 1,1 e 6,1 quilos de CO₂ equivalente por unidade e projetar a adoção desses dispositivos até 2050, a pesquisa calcula um impacto agregado de aproximadamente 3,4 milhões de toneladas métricas de CO₂ equivalente por ano, valor comparável ao setor de transportes de uma grande metrópole.

Dimensão da pegada de carbono dos vestíveis de saúde

A partir da análise de quatro categorias — monitor contínuo de glicose não invasivo, monitor contínuo de eletrocardiograma, monitor de pressão arterial e adesivo de ultrassom para ponto de atendimento — os autores identificaram variações relevantes na pegada de carbono de cada produto. O monitor de pressão arterial apresentou o menor valor unitário, com 1,06 quilo de CO₂ equivalente, enquanto o adesivo de ultrassom atingiu 6,11 quilos de CO₂ equivalente. Entre esses extremos, o monitor contínuo de eletrocardiograma registrou 1,30 quilo e o monitor contínuo de glicose alcançou cerca de 2 quilos de CO₂ equivalente por dispositivo.

Quando os valores são convertidos para a frequência real de substituição — 14 dias para o sensor de glicose e ciclos distintos para os demais aparelhos — surgem impactos anualizados muito mais altos: 50,6 quilos de CO₂ equivalente por usuário de monitor de glicose, 33,8 quilos para o eletrocardiograma e 6,1 quilos para o ultrassom. O monitor de pressão arterial permanece com apenas meio quilo, por causa da substituição menos frequente.

Componentes que mais contribuem para a pegada de carbono

A decomposição dos resultados mostrou que as placas de circuito impresso flexíveis concentram a maior parcela da pegada de carbono nos quatro sistemas examinados. Os pontos críticos associados a esse componente incluem o uso de ouro em circuitos integrados, wafers de silício, poliimida e baterias. No caso específico do monitor contínuo de glicose, mais de 95 % das emissões são atribuídas a essas placas e aos semicondutores, refletindo a energia demandada para purificar matérias-primas e conduzir etapas de fabricação altamente especializadas.

Além das emissões de gases de efeito estufa, o estudo quantificou efeitos adicionais relacionados à ecotoxicidade e ao descarte eletrônico. As preocupações se intensificam porque processos de manufatura utilizam produtos químicos perigosos, plásticos derivados de combustíveis fósseis e metais críticos, elevando também o potencial de impactos sobre água doce e saúde humana.

Projeções de crescimento e impacto ambiental acumulado da pegada de carbono

Os pesquisadores aplicaram modelos de difusão tecnológica para estimar o ritmo de adoção dos vestíveis de saúde até 2050. A projeção indica um crescimento 42 vezes superior ao consumo atual, atingindo quase dois bilhões de unidades por ano. Mesmo mantendo parâmetros moderados, o cenário resultou em um acréscimo anual de 3,4 milhões de toneladas métricas de CO₂ equivalente.

Os dados sugerem que só os monitores vestíveis de glicose responderão por 1,4 bilhão de unidades anuais em 2050, originando 2,7 milhões de toneladas métricas de emissões. Essa quantidade corresponde, em ordem de grandeza, à pegada de carbono anual de cidades inteiras que contam com transporte rodoviário intenso. A expansão também acarreta desafios de descarte: sensores de curta vida útil, trocados quinzenalmente, geram volumes consideráveis de lixo eletrônico.

Metodologia: avaliação de ciclo de vida e técnicas de incerteza

Para chegar aos resultados, o artigo publicado na revista Nature adotou a avaliação de ciclo de vida do tipo berço-ao-túmulo. Esse procedimento contabiliza impactos desde a extração de matérias-primas, passa pela manufatura, transporte e uso, até o descarte no fim da vida útil. Quatro passos foram centrais:

1. Seleção dos dispositivos: avaliaram-se produtos clinicamente relevantes, com diversidade de modalidades de sensoriamento e representatividade tecnológica.

2. Inventário de processos: foram mapeados insumos energéticos e materiais, incluindo polímeros, metais críticos e componentes eletrônicos.

3. Simulações de Monte Carlo: a equipe utilizou essa técnica estatística para quantificar incertezas e gerar intervalos de confiança nos indicadores ambientais.

4. Modelagem de difusão: adotou-se um modelo logístico para estimar o número de usuários ao longo do tempo, integrando as projeções às emissões calculadas por dispositivo.

Esse arcabouço metodológico permitiu ligar impactos de ordem micrométrica — como a produção de um chip — a consequências globais, expressas em milhões de toneladas de CO₂ equivalente.

Imagem: Nature

Estratégias de mitigação consideradas pelos autores

Quatro caminhos de mitigação foram testados: substituição ou reciclagem de plásticos, troca de metais críticos, adoção de design modular e transição para eletricidade de baixo carbono. Os cenários foram simulados para analisar o potencial de redução sem extrapolar as premissas tecnológicas atuais.

Plásticos biodegradáveis ou recicláveis: mesmo a substituição total de polímeros por celulose, ácido polilático ou amido gerou diminuições modestas, entre 1,8 % e 2,6 % para o sensor de glicose e até 7,7 % para outros itens. A conclusão é que os polímeros respondem por fração reduzida da pegada de carbono.

Metais críticos: trocar ouro por prata, cobre ou alumínio nos circuitos integrados rendeu cortes de até 30 % nas emissões de aquecimento global e reduções superiores a 60 % em métricas de toxicidade.

Design modular: permitir o encaixe e a reutilização de partes de maior durabilidade baixou o impacto por uso entre 54,6 % e 62,4 % em três das categorias avaliadas. Essa solução minimiza o descarte de placas eletrônicas inteiras quando apenas sensores periféricos precisam ser renovados.

Energia mais limpa: migrar para matrizes elétricas com maior participação de fontes renováveis cortou entre 44,9 % e 52,1 % das emissões de CO₂ equivalente. Contudo, efeitos sobre ecotoxicidade e consumo de água permaneceram praticamente inalterados, indicando que a descarbonização isolada não resolve todos os problemas ambientais dos vestíveis.

Os autores enfatizam que a combinação de design modular, substituição de metais críticos e eletricidade renovável produz o pacote mais robusto de redução, mas mesmo esse conjunto não elimina por completo a pressão ambiental se a adoção seguir o ritmo estimado.

Comparação entre diferentes tipos de dispositivos vestíveis

A heterogeneidade de impactos observada entre os quatro dispositivos analisados reflete diferenças na arquitetura eletrônica, na frequência de uso e na complexidade dos sensores. O ultrassom de uso pontual, apesar de gerar a maior pegada de carbono unitária, tem substituição menos frequente. Já o monitor de glicose, pequeno e relativamente menos emissor por unidade, transforma-se no carro-chefe das emissões totais devido ao volume de vendas projetado e ao ciclo curto de descarte.

O eletrocardiograma contínuo assume posição intermediária: sua necessidade de coletores de sinais mais sofisticados, somada a trocas regulares, resulta em 33,8 quilos anuais de CO₂ equivalente por usuário. O monitor de pressão arterial, com tecnologia mais simples, surge como o menos intensivo em carbono tanto por unidade quanto por ano.

Perspectivas até 2050 para a pegada de carbono dos vestíveis de saúde

A pesquisa conclui que, mantido o ritmo de popularização previsto, a pegada de carbono dos vestíveis de saúde alcançará patamares equivalentes aos de sectores de transporte urbano completos. A avaliação de ciclo de vida integrada à modelagem de difusão, segundo os autores, demonstra que decisões de design tomadas hoje influenciarão de forma decisiva a magnitude do impacto ambiental quando o mercado se aproximar dos dois bilhões de unidades anuais projetados para 2050.

A equipe sugere que futuros desenvolvimentos considerem, desde a fase de concepção, abordagens sistêmicas que integrem engenharia de produto e métricas ambientais, evitando que as vantagens médicas dos vestíveis sejam conquistadas às custas de emissões e resíduos de larga escala.

As vendas de monitores vestíveis de glicose projetadas para mais de 1,4 bilhão de unidades por ano em 2050 permanecem, portanto, como o indicador temporal mais crítico para acompanhar a evolução da pegada de carbono dos eletrônicos de saúde.

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