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Dispositivos vestíveis de saúde, como monitores de glicose, batimentos cardíacos e pressão arterial, estão se tornando cada vez mais comuns na prática médica e no cuidado pessoal. Apesar do tamanho reduzido e do apelo tecnológico, esses aparelhos carregam uma pegada ambiental significativa, segundo um estudo conduzido por pesquisadores das universidades de Chicago (EUA) e Cornell (EUA).
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A pesquisa estimou impactos de carbono entre 1,1 e 6,1 quilos de CO₂ equivalente por dispositivo. Com o consumo global desses equipamentos projetado para crescer 42 vezes até 2050, chegando a quase dois bilhões de unidades por ano, mesmo uma projeção moderada adicionaria cerca de 3,4 milhões de toneladas métricas de emissões de CO₂ equivalente, além de efeitos relacionados à ecotoxicidade e ao lixo eletrônico.
Os dispositivos vestíveis de saúde incluem monitores de glicose, cardíacos e de pressão arterial integrados a adesivos, cintas peitorais, roupas e relógios inteligentes. Esses sistemas estão transformando a área da saúde ao permitir monitoramento em tempo real, interação com outros dispositivos e intervenções terapêuticas.
Em comparação com eletrônicos rígidos de consumo, os sistemas vestíveis de saúde — que vão de sensores biofísicos e bioquímicos a têxteis eletrônicos e terapias biointegradas — oferecem maior adesão dos usuários e capacidade de acompanhamento e intervenção contínuos.
Com integração sem fio, esses dispositivos estão evoluindo para redes de infraestrutura digital adotadas globalmente por pacientes, idosos, atletas e pessoas preocupadas com a saúde.
No entanto, a dependência de processos de fabricação intensivos em energia, do uso de produtos químicos perigosos, plásticos derivados de combustíveis fósseis e metais críticos pode gerar emissões substanciais de carbono, riscos ecológicos e problemas de descarte eletrônico.
O aumento da demanda energética associada ao processamento de dados impulsionado por inteligência artificial (IA) e a infraestruturas digitais avançadas amplia ainda mais a pegada ambiental, mesmo dos menores dispositivos.
Estudo sobre a pegada de carbono dos vestíveis
- Para investigar esses pontos cegos de sustentabilidade, os pesquisadores publicaram na revista Nature o estudo intitulado “Quantifying the global eco-footprint of wearable health care electronics”;
- O trabalho combinou avaliação de ciclo de vida com projeções de crescimento da adoção ao longo do tempo para quantificar os principais focos de impacto ambiental global e avaliar estratégias de mitigação;
- A análise foi ancorada em quatro dispositivos: um monitor contínuo de glicose não invasivo, um monitor contínuo de eletrocardiograma, um monitor de pressão arterial e um adesivo de ultrassom para uso no ponto de atendimento;
- Os critérios de seleção incluíram relevância clínica, diversidade de modalidades de sensoriamento e cobertura de um espectro tecnológico em expansão.
A avaliação de ciclo de vida do tipo “do berço ao túmulo” considerou a extração de matérias-primas, fabricação, transporte, uso e descarte ao fim da vida útil. Simulações de Monte Carlo foram usadas para quantificar incertezas nos impactos ambientais, enquanto modelos de difusão projetaram a escala futura de uso.
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Resultados
Segundo o estudo, um único monitor contínuo de glicose, desde a produção até o uso, apresenta uma pegada de carbono equivalente a cerca de 2 quilos de CO₂ equivalente — o mesmo que dirigir um carro movido a gasolina por aproximadamente oito quilômetros.
Mais de 95% desse impacto foi atribuído às placas de circuito impresso e aos semicondutores do dispositivo, associados à energia necessária para purificar matérias-primas e alimentar os processos de fabricação.
Cada monitor de glicose tem uso estimado de 14 dias antes de ser descartado e substituído. A repetição desse ciclo curto amplia os impactos quando considerada a escala de usuários.
As vendas de monitores vestíveis de glicose são estimadas em mais de 1,4 bilhão de unidades por ano até 2050, com emissões anuais esperadas em torno de 2,7 milhões de toneladas métricas de CO₂ equivalente apenas desses dispositivos.
Os impactos de aquecimento por dispositivo variaram de 1,06 quilo de CO₂ equivalente para um monitor de pressão arterial a 6,11 quilos de CO₂ equivalente para um adesivo de ultrassom no ponto de atendimento. Para o monitor contínuo de eletrocardiograma, o valor foi de 1,30 quilo de CO₂ equivalente.
Quando considerados os impactos anualizados, levando em conta as frequências típicas de substituição, os valores chegaram a 0,5 quilo de CO₂ equivalente para o monitor de pressão arterial, 33,8 quilos para o monitor contínuo de eletrocardiograma, 50,6 quilos para o monitor contínuo de glicose não invasivo e 6,1 quilos para o adesivo de ultrassom.
Somadas, as emissões de gases de efeito estufa de todos os dispositivos vestíveis analisados no modelo alcançaram 3,4 milhões de toneladas métricas de CO₂ equivalente por ano, valor comparável à pegada de carbono do setor de transportes da cidade de Chicago (EUA).
A análise por componentes apontou as placas de circuito impresso flexíveis como o principal fator de impacto climático nos quatro dispositivos, com pontos críticos associados ao uso de ouro em circuitos integrados, wafers de silício, poliimida e baterias.
Os pesquisadores também modelaram quatro abordagens de mitigação: substituição ou reciclagem de plásticos, substituição de metais críticos, adoção de designs modulares para reutilização e substituição de partes, e transição para fontes de energia mais limpas.
Plásticos biodegradáveis ou recicláveis geraram reduções pequenas nos impactos de aquecimento. No caso do monitor contínuo de glicose não invasivo, as reduções variaram de 1,8% a 2,6% com o uso de celulose, ácido polilático, amido e cenários de reciclagem total de plástico. Reduções teóricas de 2,6% a 7,7% foram observadas em cenários de reciclagem total para diferentes tipos de dispositivos.
Como as placas de circuito impresso flexíveis dominam a pegada ambiental dos vestíveis, os ganhos obtidos apenas com mudanças em polímeros mostraram-se limitados. Em contrapartida, intervenções envolvendo metais críticos e design dos dispositivos apresentaram impactos mais expressivos.
A substituição do ouro por prata, cobre ou alumínio em circuitos integrados reduziu os impactos de aquecimento em até cerca de 30% e diminuiu métricas relacionadas à toxicidade em mais de 60%, incluindo ecotoxicidade em água doce e toxicidade humana não carcinogênica.
Designs modulares, com interfaces plugáveis, permitiram a reutilização de circuitos de longa vida útil e a substituição apenas de partes de alta rotatividade, reduzindo os impactos de aquecimento por uso entre 54,6% e 62,4% em três tipos de dispositivos.
A transição para eletricidade com maior participação de fontes renováveis reduziu os impactos totais de aquecimento entre 44,9% e 52,1%. No entanto, os pesquisadores observaram que os efeitos sobre ecotoxicidade e consumo de água foram negligenciáveis, indicando que a descarbonização da eletricidade, isoladamente, não é suficiente para mitigar todos os impactos ambientais.
De acordo com o estudo, a integração de engenharia de sistemas com avaliação de ciclo de vida e modelagem de difusão pode ser um caminho promissor para promover uma inovação ecologicamente responsável na próxima geração de eletrônicos vestíveis de saúde.
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