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Inovação Unicamp

GE Plastics e Unicamp desenvolvem, em parceria, plástico de engenharia reforçado com fibra vegetal ao invés de fibra de vidro

Publicado em 10 setembro 2007

Por Rachel Bueno

A GE Plastics South America — unidade da multinacional GE Plastics sediada no Distrito Industrial de Campinas (SP) — entrou com o pé direito no mundo das parcerias com universidades. A primeira que fez, com a Unicamp, resultou em seus dois únicos pedidos de patente ao longo de 20 anos de atuação no País: um nacional, depositado pela Agência de Inovação da Unicamp (Inova) em maio de 2006, e outro internacional, registrado pela empresa no último mês de junho por meio do Tratado de Cooperação em Patentes (PCT, sigla em inglês). Em ambos os casos, as duas parceiras são co-titulares da mesma invenção: um tipo de plástico, chamado nylon 6, reforçado com fibra de curauá, uma bromélia que cresce na região da Amazônia. Esse compósito será o primeiro produto da GE Plastics a utilizar matéria-prima de fonte renovável e vai competir no mercado com o nylon 6 reforçado com fibra de vidro, usado na fabricação de peças automotivas e também na indústria eletroeletrônica.

A empresa ainda não definiu a data de lançamento do produto e nem fez a estimativa de quanto vai faturar, pois não terminou de adaptar suas máquinas extrusoras — os equipamentos que vão misturar a fibra de curauá ao nylon 6 — para trabalhar em grande escala com a matéria-prima vegetal. "A fibra é muito volumosa; por um lado isso é bom, porque o produto fica mais leve, mas, por outro, dificulta a alimentação da extrusora", explica o engenheiro de materiais Paulo Santos, gerente de tecnologia aplicada da unidade. "Ainda não sabemos quantos quilos por hora vamos produzir. Acreditamos que no ano que vem já teremos condições para comercializar", completa.

Normalmente, a GE Plastics South America faz o que o setor industrial chama de "tradução de produtos" — ou seja, ela adéqua os produtos desenvolvidos nos centros de pesquisa da GE Plastics no exterior para as necessidades e condições brasileiras. Não é o caso do novo nylon 6. "Pudemos fazer esse desenvolvimento aqui porque era algo com que os centros não estavam mexendo e que interessava a eles", afirma Paulo. O gerente não teme que a venda mundial da GE Plastics para a petroquímica Sabic — anunciada em maio deste ano, por US$ 11,6 bilhões — interfira no lançamento do novo compósito. Para ele, a tendência é de que se abram mais possibilidades, por causa do tamanho e da variedade de produtos da Sabic. O passo seguinte, conta, seria misturar a fibra de curauá a algum polímero fabricado pela própria GE Plastics — o que não é o caso do nylon 6.


O começo da pesquisa

O professor Marco-Aurelio de Paoli, diretor do Laboratório de Polímeros Condutores e Reciclagem (LPCR) do Instituto de Química (IQ) da Unicamp, foi quem coordenou a pesquisa que deu origem à parceria com a GE Plastics South America. Ele conta que, por volta do ano 2000, começaram a aparecer alguns trabalhos na literatura científica falando sobre o uso da fibra de curauá no lugar das mantas de fibra de vidro como agente de reforço em termofixos — os plásticos que não se amolecem quando aquecidos. Na época, a fibra de curauá, extraída das longas folhas da planta — o comprimento chega a 1,70 metro, por quatro centímetros de largura —, já era aproveitada na confecção de redes, tecidos e cordas.

O que chamou a atenção do pesquisador para a fibra de curauá foi o fato de suas propriedades mecânicas serem muito semelhantes às da fibra de vidro. Seu grupo de pesquisa decidiu então investigar se a fibra de curauá também seria uma boa alternativa para a fibra de vidro no reforço de termoplásticos — os plásticos que podem ser moldados a quente, como polietileno, polipropileno, policarbonato e nylon, entre outros.

A investigação teve início com o polipropileno reciclado. "A idéia era agregar valor ao polipropileno reciclado, tornando-o um material com alta resistência ao impacto", conta. Os resultados, afirma ele, foram "muito bons" e motivaram um pedido de patente, depositado pela Unicamp no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) em março de 2002.


A parceria

Pouco tempo depois, a GE Plastics South America soube dos experimentos realizados na Unicamp e interessou-se por eles. A negociação do convênio com a universidade levou de seis a oito meses para ser concluída. No fim, ficou acertado que a empresa forneceria o nylon 6 e contrataria um aluno do curso de química como estagiário — a contratada foi Karen Fermoselli. A Unicamp, por sua vez, entraria com seus equipamentos de laboratório e com a orientação do professor Marco-Aurelio. A fibra de curauá foi cedida pela empresa Pematech, de São Bernardo do Campo (SP), que cultiva a bromélia no Pará. A Pematech também participou de um projeto de pesquisa junto com a Volkswagen e a Universidade Estadual Paulista (Unesp) envolvendo a fibra de curauá. Segundo o professor Marco-Aurelio, a montadora já usa a matéria-prima para fazer revestimentos de bancos, tampas de porta-malas e painéis laterais dos carros.

A parceria entre a GE Plastics South America e a Unicamp durou dois anos, incluindo uma prorrogação de seis meses, e terminou em maio de 2006. No mês seguinte, depois do depósito da patente nacional, Paulo defendeu seu mestrado na Unicamp, orientado por Marco-Aurelio, sobre o desenvolvimento do nylon 6 reforçado com fibra de curauá. Os dois aparecem como inventores em ambos os pedidos de patente, ao lado da ex-estagiária Karen, da professora Márcia Aparecida Spinacé, também do IQ, e do líder de tecnologia da empresa, João Girioli.

Como o desenvolvimento foi feito em conjunto desde o início, a universidade não receberá royalties sobre o faturamento que a empresa obtiver com o produto. Esse tipo de pagamento só acontecerá se a tecnologia for licenciada para outro fabricante. "Não precisamos ter somente o benefício direto financeiro", afirma Marco-Aurelio. "No instante em que se desenvolve uma nova tecnologia, o produto criado traz benefícios sociais indiretos pela arrecadação de impostos, pela geração de empregos", completa.


A escolha do nylon 6

O nylon 6, conta o professor, também é chamado de "plástico de engenharia": tem custo mais alto e serve para fazer peças com características dimensionais muito bem controladas, que não se deformem em temperaturas altas e que apresentem grande resistência ao impacto. Em um automóvel, por exemplo, o nylon 6 pode ser encontrado nos botões do painel, nas dobradiças do quebra-sol e em peças da parte elétrica e eletrônica, entre outras aplicações. Na maioria dos casos, ele é reforçado com fibra de vidro.

A GE Plastics South America escolheu o nylon 6 para ser o primeiro plástico a receber o reforço de fibra de curauá por dois motivos: a existência de um amplo mercado para o novo compósito, que pode substituir o de fibra de vidro em várias aplicações, e o fato de o material fundir a uma temperatura que não provoca a degradação da fibra vegetal.

A compatibilização do nylon 6 com a fibra de curauá foi o maior desafio tecnológico resolvido durante a parceria. "Misturar a fibra vegetal com o termoplástico é a mesma coisa que tentar misturar água e óleo", compara o professor. Os termoplásticos só são misturados a fibras com aproximadamente 0,5 milímetro de comprimento e de 100 a 200 mícrons de espessura.

A primeira estratégia dos parceiros para facilitar a mistura foi submeter a fibra de curauá a alguns tipos de tratamento, como sempre acontece com a fibra de vidro. Os resultados, conta Paulo Santos, até foram positivos, mas o custo ficou alto. O grupo tentou então utilizar a fibra sem tratamento e percebeu que o fato de os dois materiais serem hidrofílicos — isto é, absorverem água — acabou compatibilizando-os. "Essa foi uma grande descoberta que fizemos", destaca o engenheiro.

A quantidade de fibra de curauá adicionada ao nylon 6 pode variar de 10% a 30% do peso total do compósito. Durante o projeto de pesquisa, foram usados 20% de fibra para 80% de plástico. A empresa testou essa mistura em dobradiças de quebra-sol e ficou satisfeita com o resultado. Quando a produção comercial começar, o produto será testado em outras aplicações.


Fibra de curauá versus fibra de vidro

A GE Plastics South America não é a única empresa no Brasil a investir no desenvolvimento de produtos que contenham matérias-primas obtidas de fontes renováveis — a Braskem anunciou em junho deste ano que começaria a produzir polietileno a partir de etanol; pouco tempo depois, a Dow Chemical uniu-se à trading brasileira Crystalsev, controlada pelas usinas Vale do Rosário e Santa Elisa, para a construção do que, de acordo com elas, virá a ser o primeiro pólo integrado de alcoolquímica do mundo, onde pretendem produzir 50 mil toneladas anuais de polietileno a partir de etanol. "Existe uma tendência muito grande em todo o mundo de procurar utilizar matérias-primas obtidas de fontes renováveis para substituir as que dependem de alto consumo de energia, como é o caso do vidro, e as que dependem do petróleo", ressalta o professor Marco-Aurélio.

No caso do nylon 6, a troca da fibra de vidro pela fibra de curauá traz muitas vantagens. Uma delas: o nylon reforçado com a fibra vegetal pode ser queimado para gerar energia — queima que produz menos gás carbônico do que a planta consumiu para crescer. "Isso é muito importante do ponto de vista ambiental atualmente, porque dá créditos de carbono para quem utilizar o material", destaca.

Outra vantagem é o custo. "O processamento industrial de materiais com fibra de vidro exige condições especiais do equipamento que encarecem o processo", afirma. Além disso, a fibra de vidro pode trazer problemas para quem a manuseia. Para completar, há o fato de o material ficar mais leve com o reforço de fibra vegetal — o que, em um automóvel, pode significar menor consumo de combustível.

"O material que desenvolvemos é comparável em termos de resistência mecânica, estabilidade térmica e estabilidade direcional, tem melhor acabamento e é mais leve", resume o professor da Unicamp. O engenheiro da empresa é um pouco mais comedido. Segundo ele, o nylon 6 reforçado com fibra de curauá fica "próximo" ao reforçado com fibra de vidro, mas não vai substituí-lo em todas as aplicações. "Pelos resultados que obtivemos, temos chance de pegar uma boa fatia do mercado", afirma, referindo-se a peças "menos críticas", como maçanetas, carcaças de ferramentas elétricas e, claro, dobradiças de quebra-sol.


Matéria-prima escassa

A fibra de curauá só não é vantajosa quando se trata do custo, que hoje é igual ao da fibra de vidro. Marco-Aurelio explica que o preço da matéria-prima subiu de uns tempos para cá devido ao fato de a demanda ter superado a produção nacional, concentrada no Estado do Pará. "Nos próximos três, quatro anos, a produção de curauá deve aumentar bastante, porque há muito mercado para exportação", opina. "Existe também a perspectiva de o curauá ser plantado no Acre, que tem um tipo de clima e de solo parecido com o do Pará", acrescenta. Recentemente, o professor participou de uma defesa de tese na Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA) em que o candidato provou ser possível consorciar a plantação de curauá a projetos de reflorestamento e ainda obter uma produtividade maior de fibras.

A empresa sabe da escassez de matéria-prima, porém não vê isso como um grande problema. "Se não há consumo, não há produção. O trabalho vai abrir mais o leque e motivar os produtores a aumentar a produção", afirma Paulo. 


Novas pesquisas

Marco-Aurelio está orientando mais duas teses sobre compósitos de fibra de curauá — em uma delas, o plástico utilizado é o polipropileno; na outra, o polietileno de alta densidade — e também é o responsável pelo projeto temático "Materiais Poliméricos de Baixo Impacto Ambiental", financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Na opinião dele, há muito espaço para as matérias-primas de fontes renováveis na indústria. "A fibra de buriti [um tipo de palmeira] é resistente, mas ainda não foi feito nenhum trabalho sobre ela", exemplifica. "O ecossistema brasileiro é riquíssimo. O pessoal está morrendo de fome, sentado numa mina de ouro."