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Nº 1837 - Ano 39
23.09.2013
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Ana Rita Araújo
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| Glaura Silva: produção de 100kg de nanotubos supriria a demanda atual |
Um salto na produção nacional de nanotubos de carbono e o avanço de pesquisas relacionadas ao uso desse insumo serão os primeiros frutos do arranjo universidade/empresas que vai instalar, no Parque Tecnológico de Belo Horizonte (BH-Tec), o Centro de Tecnologia em Nanotubos de Carbono (CT-Nanotubos), coordenado pelos professores Marcos Pimenta e Glaura Goulart Silva, do Instituto de Ciências Exatas da UFMG. Os R$ 36 milhões não reembolsáveis que serão aplicados no projeto vão estimular cinco frentes de trabalho no campo da nanotecnologia de materiais de carbono. Antes da construção do prédio de quatro andares que vai abrigar o Centro, três operações serão iniciadas ainda este ano no CTN-Incubado, em espaço provisório no BH-Tec.
“Não podemos esperar um ano e meio – tempo necessário à construção do prédio – para aumentar a escala de alguns processos”, explica a professora Glaura Silva, do Departamento de Química. Segundo ela, inicialmente serão desenvolvidas ações para ampliação de escala da produção de poliuretano com nanotubos de carbono e de tratamento ácido de nanotubos, bem como caracterização de cimento nanoestruturado para completação de poços de petróleo.
Inédito no país, o CT-Nanotubos nasceu de projeto da UFMG, com apoio significativo do BH-Tec e do governo do estado de Minas Gerais, tendo sido foi aprovado pelo Fundo Tecnológico (Funtec) do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), que apoia financeiramente projetos de estímulo ao desenvolvimento tecnológico e à inovação de interesse estratégico para o país. Com parceria da Petrobras e da empresa InterCement, reúne grupos de pesquisa liderados por dez docentes da Universidade. Segundo Glaura Silva, a iniciativa pode ser considerada um “braço tecnológico” do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) em Nanomateriais de Carbono, coordenado pelo professor Marcos Pimenta, e que reúne 20 outras instituições parceiras, de nove estados brasileiros.
Com variadas propriedades estruturais e eletrônicas, os nanomateriais de carbono são crescentemente utilizados pela indústria, mas sua produção nacional ainda é pequena. “Essa é uma grande fragilidade do Brasil: insumos de alta tecnologia costumam ser importados durante décadas”, avalia Glaura Silva. Ela explica que no lugar de cerca de um quilograma de nanotubos de carbono sintetizados por mês em laboratórios da UFMG, a intenção é atingir em torno de 100kg mensais, dentro de dois ou três anos. “O CT-Nanotubos não será uma empresa, mas terá planta-piloto com a intenção de dominar o processo de aumento de escala”, explica, lembrando que essa quantidade supriria a demanda atual do país. Esta frente de trabalho no Centro é desenvolvida pelo grupo do Laboratório de Nanomateriais do Departamento de Física da UFMG.
A segunda frente de atuação do Centro será a produção de nanocompósitos poliméricos que utilizem nanotubos de carbono e também grafite esfoliado. Coordenada diretamente pela professora Glaura, essa linha de pesquisa tem parceria com a Petrobras desde 2008 e busca desenvolver polímeros avançados que possam ser empregados em explorações em plataformas marítimas. Apesar da aparência essencialmente metálica, as plataformas precisam de borrachas, adesivos e outros revestimentos poliméricos de altíssima resistência, como epóxi e poliuretano. O grande objetivo é melhorar as propriedades mecânicas e térmicas desses polímeros, por causa de solicitações agressivas, em ambientes como a exploração do pré-sal, em que há pressões elevadas e variações muito bruscas de temperatura.
| Foca Lisboa |
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| Amostra de cimento nanoestruturado: pesquisa e ganho de escala |
“Os materiais poliméricos existentes têm deixado a desejar e precisam ser aperfeiçoados”, diz a pesquisadora. Acrescido aos materiais poliméricos, o nanotubo de carbono permite alargar a faixa de trabalho em termos de temperatura e pressão. “Trata-se de problemas complexos, no limite do conhecimento tecnológico, que precisam ser resolvidos”, acrescenta. Historicamente, materiais desenvolvidos para exploração de petróleo e gás em grandes profundidades e para o setor espacial revelam-se úteis para várias outros campos, como o mínero-metalúrgico, o automotivo e o de saúde.
A terceira linha de pesquisa é coordenada pelos professores Luis Orlando Ladeira, do Departamento de Física, e José Márcio Calixto, do Departamento de Engenharia de Estruturas, que trabalham com cimento nanoestruturado. O produto é um tipo de nanocompósito cuja síntese valeu-se de rota inédita. “Esta frente vai trabalhar não apenas com Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), mas também com aumento de escala na planta-piloto do CT-Nanotubos”, esclarece Glaura Silva.
Saúde, meio ambiente e segurança são o foco da quarta frente, coordenada pelo professor Ary Corrêa Junior, do Departamento de Microbiologia do Instituto de Ciências Biológicas (ICB). Além de monitorar todas as pesquisas do Centro, tem como meta desenvolver conhecimento e protocolos, de modo a contribuir para a legislação brasileira na área de nanotecnologia. “O CT-Nanotubos tem a ambição de ser referência nessa área de legislação, de credenciamento e de desenvolvimento de protocolos para nanomateriais no país”, explica o pesquisador. Ainda segundo ele, os parceiros da iniciativa foram unânimes em financiar essa linha de pesquisa. “Não basta produzir um nanomaterial com propriedades avançadas, é fundamental saber que ele não terá impacto indesejável para a saúde e o meio ambiente”, pondera. Na mesma linha, o Centro também pretende prestar serviços de consultoria para certificar a segurança de empreendimentos que realizem atividades com nanotecnologia.
Sensores, dispositivos e materiais para células solares e pás eólicas pautam alguns dos estudos que integram a quinta frente de trabalho do CT-Nanotubos. “Deixamos um espaço para pesquisas sob demanda, que na verdade já começaram a chegar, tanto de outras empresas quanto das próprias parceiras”, explica a professora Hállen Daniel Rezende Calado, também do Departamento de Química. A ideia é focalizar problemas específicos, mas manter abertura para as novas demandas. “Isso é fundamental e faz parte da filosofia de um centro de P&D associado a uma universidade”, defende Glaura Goulart Silva.
A aplicação industrial dos nanotubos alcança as áreas de energia, eletrônica, medicina e indústrias química e petroquímica. Com estrutura cilíndrica formada por átomos de carbono, essas moléculas possuem diâmetro que corresponde à bilionésima parte do metro (um nanômetro). Essa característica lhe assegura propriedades diferenciadas quanto à resistência mecânica e à condutividade elétrica e térmica. A simples adição de 0,5% de nanotubos em determinados materiais pode aumentar sua resistência em até 20 vezes.
Grande parte da produção mundial desse material se destina ao revestimento de carcaças plásticas de componentes eletrônicos. “A introdução de nanotubos nos plásticos dissipa as imensas cargas estáticas desses componentes”, explica o professor Marcos Pimenta, do Departamento de Física.
A página eletrônica do INCT Nanomateriais de Carbono informa que desde a década de 1980 fração considerável da pesquisa em nanociência esteve associada à descoberta, à caracterização e à funcionalização desse tipo de material. E cita como fatos relevantes na área a descoberta dos fulerenos, em 1985; dos nanotubos, em 1992; a produção do grafeno, em 2004; e das nanofitas de grafeno, em 2008.
O novo centro é herdeiro do conhecimento criado em mais de uma década pelos grupos de pesquisa que culminaram no atual INCT em Nanomateriais de Carbono, como a Rede Nacional de Nanotubos de Carbono e o Instituto do Milênio. “Esse grupo foi amadurecendo e desenvolvendo aplicações e parcerias com empresas”, rememora Glaura Silva. Por isso, ela considera que o CT-Nanotubos simboliza ao mesmo tempo o coroamento de parcerias que já ocorrem há anos e o início de algo inovador: um centro de P&D financiado por empresas e que tem como filosofia de trabalho fazer pesquisa na fronteira e em forte interação com a ciência básica. O grande desafio, em sua opinião, é mostrar que esse tipo de arranjo é positivo tanto para a academia quanto para as empresas.
O retorno acadêmico é demonstrado pelas diversas teses e dissertações, bem como pela grande participação de alunos de iniciação científica. A troca de conhecimentos com pesquisadores da Petrobras, o depósito de patentes e a possibilidade de transformar em produtos os estudos desenvolvidos nos laboratórios são outros tantos frutos que já começam a aparecer. “Só na Química temos quatro patentes depositadas, uma das quais acabou de ser agraciada com o Prêmio Inventor 2013”, comenta a pesquisadora. A premiação foi entregue em agosto aos doutorandos Hélio Ribeiro e Wellington Marcos da Silva, e à aluna de Química Tecnológica Juliana Cardoso Neves.
Orientados por Glaura Silva e co-orientados por Hállen Calado, os pesquisadores propuseram um novo processo de esfoliação de folhas de grafite, que possui vantagens como rapidez e menor impacto para o meio ambiente, e produz material de muito boa qualidade. A patente foi depositada com direitos iguais entre Petrobras e UFMG. A orientadora lembra que a Petrobras tem interesse em que sua cadeia de fornecedores seja capaz de produzir materiais melhorados. “Como é possível perceber, a parceria universidade-empresa com vistas a objetivos tecnológicos de fronteira pode dar retorno para os estudantes, para a Universidade e para as empresas. Pode ser um investimento muito bom para todos”, reitera.