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Plástico Moderno Online

País vê surgimento dos primeiros fornecedores locais especializados

Publicado em 01 dezembro 2009

Por Márcio Azevedo

Em meados do começo do milênio, os Estados Unidos decidiram realizar investimentos estratégicos em nanotecnologia. Estudos mostravam que ela poderia ter enormes impactos em diversos segmentos da atividade humana, e o país inseriu no rol de suas prioridades um forte investimento nesse campo do conhecimento.

No rastro dessa medida, outros países, inclusive o Brasil, atentaram para a importância de esforços para dominar a nanotecnologia. Por aqui, houve a inclusão da nanotecnologia em programas públicos de fomento e a formação de redes nacionais de pesquisa dedicadas à nanociência. Até pouco tempo, porém, era impossível encontrar empresas privadas que se dedicassem ao tema, aparentemente restrito à pesquisa financiada exclusivamente com recursos públicos. Essa situação, entretanto, está se alterando e já existem competidores nacionais fornecendo produtos nanotecnológicos ao mercado brasileiro, com aplicações em diversos segmentos, inclusive o de plásticos.

Um dos rebentos dessas iniciativas consiste no único laboratório de nanotecnologia aplicada ao agronegócio do Brasil, e quiçá do mundo, inaugurado recentemente pela Embrapa Instrumentação Agropecuária, de São Carlos-SP. O investimento totaliza cerca de R$ 10 milhões e conta com recursos oriundos da Finep (Financiadora de Estudos e Projetos), do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e da própria Embrapa.

O aparato do laboratório que o credencia à pesquisa da nanotecnologia em plásticos, nas palavras de José Manuel Marconcini, pesquisador da Embrapa Instrumentação Agropecuária, é composto por equipamentos de microscopia de força atômica (para a análise de superfícies e a detecção de algumas estruturas nanométricas), um laboratório de síntese e caracterização de nanoestruturas, dotado de equipamentos de caracterização de partículas e análises de potencial zeta e de área superficial, medidores de ângulo de contato, reômetros rotacionais e equipamentos de caracterização de materiais (para a realização de ensaios mecânicos, ensaios de impacto e HDT Vicat, entre outros). Além de todo esse maquinário, o novo laboratório da Embrapa Instrumentação Agropecuária possui, como suporte, instrumentos de análise térmica DFC, termogravimetria e DMA, bem como equipamentos de análises espectroscópicas, incluindo ressonância magnético-nuclear, IR e UV.

A unidade de São Carlos ainda possui um laboratório voltado ao processamento de polímeros termoplásticos em geral, com extrusora dupla-rosca, uma injetora de 40 t de fechamento, para a injeção de corpos-de-prova e protótipos pequenos, uma extrusora de filmes e um reômetro de torque, para estudar o comportamento de compostos em misturadores de câmara interna (simulando o comportamento de equipamentos de processo, como extrusoras). Completa o arsenal uma linha de revestimento e laminação, incomum em laboratórios de pesquisa. "A ideia por trás desse conjunto de equipamentos é sintetizar nanoestruturas, caracterizá-las, obter novos materiais nanocompósitos e protótipos adequados para a aplicação no agronegócio, ou cujas fontes venham do agronegócio", explica o pesquisador.

Mas o que resulta da intersecção de nanotecnologia, agronegócio e plásticos? O objetivo do novo laboratório é pesquisar a utilização de nanocompósitos em embalagens para aumentar a vida útil dos produtos agrícolas embalados. Esse escopo é amplo e engloba algumas frentes, como o incremento de propriedades de barreira, a mitigação da atividade microbiana e a elevação da resistência mecânica.

A Embrapa já desenvolve pesquisas relacionadas aos candidatos usuais a aplicações de nanotecnologia em plásticos, como as argilas (para melhorar a barreira e as propriedades mecânicas da embalagem) e a prata (que tem poder antimicrobiano), mas, armada com seu novo laboratório, também está tentando fugir do lugar comum. No campo dos antimicrobianos, Marconcini revela uma linha de pesquisa em que o protagonista é a quitosana, um polímero natural e biodegradável obtido de cascas de camarão. No mais, o pesquisador se mantém reticente, e se recusa até a comparar as propriedades da quitosana com as da prata. "Ainda estamos em desenvolvimento, e fazendo uma série de coisas diferentes do que está no mercado", diz, enigmático e sorridente.

As incursões pela nanotecnologia também apontam para a extração de nanoestruturas de celulose, os famosos whiskers de celulose, assim denominadas as porções cristalinas do polímero natural. A "nanocelulose" tem diâmetro e comprimento nanométricos - respectivamente, de 5 a 30 nanômetros, e de 100 a 500 nanômetros - e pode ser incorporada a plásticos e elastômeros, dotando-os de maior resistência mecânica. O algodão é uma das culturas que oferece um produto rico em celulose. In natura, ele fornece um polímero com cerca de 70% de cristalinidade, que pode ser elevada a 90% no processo de obtenção da nanoestrutura.

Compatibilidade desafiadora - Com a carga nanoestruturada em mãos, entra em cena a etapa de estudo da incorporação à matriz plástica, que promete consumir boas horas da dedicação dos pesquisadores da Embrapa. "São muitas situações inéditas e de difícil comparação com o que está disponível na literatura, pois as pesquisas existentes não têm se direcionado a processos convencionais de transformação, como a extrusão e a injeção. De modo geral, ainda é um desafio obter produtos", explica Marconcini.

Apesar de ser um material orgânico, a celulose é bastante hidrofílica e polar, o que torna sua compatibilização e dispersão na matriz termoplástica uma dificuldade específica para cada tipo de resina. O mercado pode esperar novidades, pois a empresa pública investiga ainda outras substâncias pouco empregadas na obtenção de cargas nanoestruturadas para plásticos, mas o segredo, novamente, é necessário.

Por estar muito ligada à produção de alimentos, uma outra linha de pesquisa é essencial para a Embrapa: a determinação da nanotoxicologia, isto é, os efeitos adversos dos nanocompósitos em organismos vivos. Uma das preocupações mais óbvias recai sobre a possibilidade de migração das nanopartículas, principalmente no caso das embalagens. Sempre há um coeficiente de difusão e permeação das partículas para a superfície da matriz, seja ela polimérica, metálica ou cerâmica. Esse coeficiente é característico de cada combinação plástico versus nanopartícula e deve ser conhecido, para fornecer duas informações básicas: a ocorrência ou não de migração das nanopartículas para os produtos embalados, e, no caso de migração, a máxima concentração de nanopartículas segura para a saúde humana, presumida a ingestão do embalado.

Dos mais de quarenta centros de pesquisa da Embrapa, dezessete desenvolvem pesquisas dedicadas à nanotecnologia. Na companhia de outras 13 universidades, formam uma rede de nanotecnologia financiada pela Embrapa, voltada ao agronegócio e que conta com 90 pesquisadores. Esse esforço conjunto já rendeu resultados, um dos mais conhecidos, talvez, o do sensor polimérico conhecido como língua eletrônica. Mas o grande diferencial da empresa pública, na visão de Henrique Carparelli Mattoso, coordenador da Rede de Nanotecnologia para o Agronegócio, é a obtenção de produtos derivados de biopolímeros, em resposta à busca por alternativas ao petróleo. Nesse contexto, e somados à liderança do país na agricultura, materiais como o amido, a celulose, a quitosana e as fibras naturais ganham importância. Além disso, a Embrapa desenvolve novas

variedades de muitos desses materiais oriundos de fontes renováveis. Os biopolímeros, entretanto, costumam apresentar muitas limitações no desempenho mecânico e nas propriedades de barreira, mas, juntando o nano com o bio, Mattoso acredita que é possível chegar a biopolímeros com propriedades melhoradas pela nanotecnologia.

O coordenador também crê no potencial das biorrefinarias, instalações industriais que usam biomassa para a fabricação de produtos tradicionalmente obtidos de combustíveis fósseis pela indústria petroquímica. Muitos coprodutos de biorrefinarias contêm biopolímeros e fibras naturais, e poderiam se tornar bons substitutos para produtos de origem fóssil, como já acontece, seguindo conceito similar, com a alcoolquímica e o plástico derivado de cana-de-açúcar.