Uma indústria em cima da mesa

Engenheiro fala sobre atraso do Brasil em relação a materiais de carbono e nanotecnologia

José Aparecido Miguel

A nanotecnologia já supera a redução de tamanho de objetos, especialmente para a medicina e o uso de materiais, e avança no manuseio dos átomos, individualmente. O tema é mais acessível aos leigos, quando relacionado, por exemplo, com uma lagartixa ou a bola de futebol, como se lerá aqui. "Tudo que era micro virou nano até para se conseguir financiamento dos órgãos de fomento do governo", afirma o presidente da Associação Brasileira de Carbono (ABCarb), o engenheiro químico Luiz Depine de Castro, consultor do Centro Tecnológico do Exército, em Guaratiba, Rio de Janeiro.

Em entrevista exclusiva publicada ontem pelo Jornal do Brasil, Depine lamentou o pouco conhecimento do país em tecnologia do carbono, que tem impacto sobre múltiplas atividades, como a siderurgia e a indústria automobilística. Nesta edição, ele trata dos nanomateriais de carbono, a exemplo de nanofibras, nanoesferas e nanotubos.

"A lagartixa virou um exemplo universal de como a natureza muitas vezes nos mostra algo que vamos levar tempo para entender. Se os pelos existentes na pata da lagartixa não fossem extremamente finos, reduzidíssimos, ela nunca conseguiria andar de cabeça para baixo. Funcionam como velcro", comenta.

Segundo Depine, a nanotecnologia, a partir de arranjo de átomos, será uma verdadeira revolução na forma de produção como conhecemos hoje. "Primeiro porque miniaturizará as fábricas, segundo porque modificará completamente a demanda por mão-de-obra e terceiro porque eliminará, praticamente, a ocorrência de defeitos".

O senhor relaciona o desenvolvimento da tecnologia de carbono com o de nanotecnologia. Por quê?

Nanotecnologia está na moda. Tudo que era micro virou nano até para se conseguir financiamento dos órgãos de fomento. Eu diria que a nanotecnologia, que penetra em todos os segmentos do conhecimento, tem dois ramos principais: a medicina e a área de materiais. Os nanomateriais de carbono, tais como nanofibras, nanoesferas e nanotubos de carbono têm aplicação em ambos os segmentos e de uma forma extremamente forte, principalmente na área de materiais.

Sintetize, por favor, a redução de materiais que simboliza a nanotecnologia.

A humanidade sempre se importou com o tamanho das coisas até para compatibilizá-las com a nossa capacidade de transportar. Não existe melhor exemplo para isso do que o computador. Na terminologia nanotecnológica isso seria chamado de uma redução "top-down", ou seja, de cima para baixo. Começa-se com um material de grande tamanho e consegue-se progressivamente reduzir o tamanho de seus componentes. Um exemplo clássico são os chips dos computadores.

Como está o desenvolvimento da nanotecnologia atualmente?

Hoje, quando se fala em nanotecnologia se fala, na realidade, de algo mais ousado que é o chamado bottom-up, ou seja, de baixo para cima. Não se trata mais de reduzir o tamanho de algum objeto já existente para torná-lo menor, mas sim construir os objetos a partir do manuseio dos átomos, individualmente. Essa nova visão começou com Richard Feynman, professor do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em 1959, quando ele mostrou, em palestra, as potencialidades da miniaturização. A palestra de Feynman ficou esquecida até 1986 quando Eric Drexler publicou o livro Engines of creation popularizando o que se conhece hoje como nanotecnologia. Em 1989, Don Eigler, pesquisador do laboratório da IBM, mostrou concretamente que a teoria do bottom-up era algo concreto.

Por que a lagartixa é um símbolo da natureza importante para a nanotecnologia?

A lagartixa virou um exemplo universal de como a natureza muitas vezes nos mostra algo que vamos levar tempo para entender. Se os pelos existentes na pata da lagartixa não fossem extremamente finos, reduzidíssimos, ela nunca conseguiria andar de cabeça para baixo. Funcionam como velcro. À medida que reduzimos a dimensão dos objetos nós deixamos, proporcionalmente, mais átomos na superfície dos mesmos e é isso que conta, porque são os átomos da superfície que são importantes para que as reações e os fenômenos ocorram com maior facilidade.

Qual é o exemplo relacionado à bola de futebol?

A bola de futebol é um outro exemplo semelhante ao da lagartixa, quando verificamos algo novo que a natureza já nos mostrava há muito tempo. Isso está relacionado aos fulerenos, que são um dos nanomateriais de carbono. Tornou-se conhecimento popular que o arquiteto Richard Buckminster Fuller, projetista do domo do pavilhão americano na Expo 67, em Montreal, não conseguia produzir uma forma esférica perfeita, arranjando os hexágonos da estrutura e que, após uma noite de sono, ele teve a ideia de inserir um pentágono e cercá-los por hexágonos obtendo o que procurava. Em 1985, quando uma nova forma alotrópica do carbono foi descoberta, Harry Kroto e Richard Smalley verificaram que ela exibia estrutura idêntica à imaginada por Fuller, que ficou popularmente conhecida como fulereno. Os fabricantes de bola de futebol copiaram a ideia de Fuller para produzir uma bola perfeitamente esférica.

O arranjo dos átomos, na miniaturização, cria enormes possibilidades. Quais?

É claro que estamos falando de algo que há 50 anos era ficção científica e que demonstrou ser viável a partir do experimento de Don Eigler nos laboratórios da IBM. A tecnologia bottom-up para produzir materiais, a partir do arranjo dos átomos, será uma verdadeira revolução na forma de produção como conhecemos hoje. Primeiro porque miniaturizará as fábricas, segundo porque modificará completamente a demanda por mão-de-obra, e terceiro porque eliminará, praticamente, a ocorrência de defeitos. As pessoas que conseguem visualizar o futuro imaginam a possibilidade de se colocar fábricas completas em cima de uma mesa. Obviamente a mão-de-obra necessária para operar essas fábricas será, em termos numéricos, insignificante em relação ao que conhecemos atualmente e sua qualificação não será nada comparada ao que temos hoje.

Quais são os nanomateriais de carbono conhecidos?

Os nanomateriais de carbono conhecidos são as nanofibras, as nanoesferas, os fulerenos e os nanotubos. Certamente os mais divulgados são os nanotubos, mas todos têm grande aplicação.

E os nanotubos?

Os nanotubos atraíram enorme atenção, desde a sua descoberta em 1991, por duas razões básicas: a sua alta resistência mecânica e a sua versatilidade na área eletrônica. A resistência à tração de um nanotubo de carbono, teoricamente, chega a ser 30 vezes mais forte que a fibra de carbono e aproximadamente 150 vezes mais forte que o aço. É hoje o material mais forte que o homem é capaz de produzir. Na área eletrônica ele é o material ideal porque pode ser produzido para ter um comportamento metálico ou semicondutor.

Que desafios enfrentam a tecnologia de carbono?

A tecnologia do carbono, exceto a dos nanomateriais, já está bastante consolidada no mundo. É claro que, ainda assim, se busca sempre melhorar o que já se conhece, reduzir o custo de fabricação e obter materiais inovadores. Foi assim na década de 60 com a fibra de carbono e, na década de 80, com a espuma grafítica. Quando se fala de Brasil, os maiores desafios são a quase completa ignorância sobre o assunto, o desconhecimento quase completo de sua potencialidade, a carência de especialistas e pesquisadores no setor e a convicção das empresas de que vão conseguir exportar e vender seus produtos interna e externamente ignorando a existência desses materiais.

E os desafios da nanotecnologia, dos nanomateriais?

Quanto aos nanomateriais de carbono, por ser algo extremamente recente, existem grandes desafios tecnológicos a serem vencidos. Um deles diz respeito ao controle da sua produção para obter exatamente o material desejado e não uma mistura. Os nanotubos, por exemplo, podem ter comportamento metálico ou de semicondutor, portanto é necessário identificar como se pode controlar a fabricação para se ter um ou outro. Muitos outros desafios tecnológicos estão e estarão presentes, por muito tempo, mas eu diria que o custo de fabricação é sempre a chave para a popularização de tudo que se inova.

Quais as aplicações de nanomateriais em desenvolvimento?

São incontáveis. Nanoesferas, por exemplo, podem ser utilizadas como aditivos em óleos lubrificantes. Nanofibras podem ser utilizadas como reforço em materiais compósitos ou, popularmente, composições de materiais. Nanotubos de carbono podem ser utilizados em baterias recarregáveis, principalmente utilizando lítio, em supercapacitores, em circuitos eletrônicos, e na geração de imagens tanto em raios-X como em displays, além do emprego óbvio reforçando materiais compósitos. É claro que, se conseguirmos explorar na prática toda a potencialidade dos nanotubos de carbono, será possível, como já publicou a revista Nature (vol. 423, pág. 703), se produzir algo tão leve como uma camiseta à prova de balas que, além disso, seria capaz de carregar microsensores para medir a temperatura do corpo, os batimentos cardíacos, etc.

Há empresas explorando comercialmente essas áreas? Onde?

Sim, no Japão, na Europa e nos Estados Unidos.

O carbono e a nanotecnologia, juntos, podem conduzir à existência de elevadores espaciais?

Esse é um sonho da Nasa nos Estados Unidos (sigla em inglês de National Aeronautics and Space Administration ou Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço). Hoje é uma ficção científica, mas que ela gostaria que se tornasse realidade. Como esse material é extremamente forte, teoricamente seria possível se ter um elevador espacial cujos cabos fossem feitos de nanotubos de carbono.

Esses materiais de carbono têm lugar definitivo no cenário tecnológico?

Todos os materiais de carbono estão progressivamente ocupando espaços dos materiais tradicionais, seja sob a forma de compósitos de fibra de carbono, de espuma grafítica ou de nanomateriais de carbono. A grande restrição ao seu uso generalizado ainda é o custo. Entretanto, já se consegue comprar na internet varetas para pipa e aeromodelos, além de vasos sanitários feitos integralmente em fibra de carbono. Em pouco tempo, muito pouco tempo mesmo, quem não estiver produzindo, por exemplo, carros de linha com várias partes em fibra de carbono dificilmente conseguirá se manter no mercado. Se a crise não abrandar as restrições impostas pela Comunidade Europeia, isso já começará a acontecer em 2010. Até a indústria da construção civil no Brasil já sentiu essa necessidade e, até o momento, tem sido a mais agressiva para utilizar esse tipo de material.

Qual a posição do Brasil no desenvolvimento de materiais na atualidade?

Sobre o desenvolvimento de materiais de carbono, a posição do Brasil é praticamente nula. Com exceção do núcleo do Centro Tecnológico do Exército e de alguns poucos pesquisadores em universidades brasileiras, ninguém mais desenvolve esses materiais. Quanto aos materiais, como um todo, o Brasil ainda carece de tecnologia para a produção de materiais especiais.

A Associação Brasileira de Carbono (ABCarb) tem um projeto para o desenvolvimento do setor?

A ABCarb, criada oficialmente em 2007, resultou do anseio dos poucos pesquisadores brasileiros interessados na área do carbono e que há muito tempo decidiram juntar esforços para tentar melhorar a situação do país nesse setor. Não conta com nenhum apoio governamental ainda, tampouco com o apoio de nenhuma empresa privada, embora estejamos fazendo força para que isso aconteça. Ela tem pouco mais de um ano e espera-se que, com a divulgação de sua existência, as empresas privadas compreendam o esforço que estamos fazendo e a necessidade de apoiá-la.

Como a ABCarb pode ser apoiada?

A ABCarb vem fazendo o que é possível para uma entidade iniciante. Mantém, por exemplo, excelente relacionamento com suas similares ao redor do mundo, como os grupos britânico e francês de carbono. Entre 11 e 13 de junho de deste ano está promovendo, junto com o Grupo Francês de Carbono, o I Encontro Franco-Brasileiro de Carbono na cidade de Bordeaux. Ela auxilia seus associados na solução de problemas, indicando locais para execução de ensaios tecnológicos e possíveis consultores. Bienalmente, ela promove o congresso brasileiro de carbono que esse ano tem sua realização ameaçada pela retração dos possíveis patrocinadores, em consequência da crise econômica internacional. É intenção da ABCarb lançar revista científico-tecnológica na área de materiais de carbono, mas a entidade ainda busca patrocinadores para isso. Toda empresa que quiser apoiar a ABCarb encontrará no seu site (www.abcarb.org.br) a forma de fazê-lo e os benefícios correspondentes.

Quanto o Brasil deveria investir nesta área? Qual é o papel da iniciativa privada?

O problema maior não é o quanto o Brasil deveria investir na área de nanotecnologia, nem mesmo o quanto ele deveria investir em ciência e tecnologia, mas sim como ele deveria fazer isso. Entretanto, eu posso dar alguns números dos investimentos feitos na área de nanotecnologia só para efeito de comparação. Somente em nanotecnologia,em 2003, o Japão investiu algo ao redor de US$ 1 bilhão; os EUA, US$ 774 milhões, a Coreia, US$ 757 milhões; e o Brasil, em 2004, US$ 97 milhões. Eu acho que essa pergunta necessita de uma resposta mais completa. Até por volta de 1920, a tecnologia que se desenvolvia no mundo tinha base exclusivamente empírica. Isso significa dizer que a academia e a iniciativa privada se desconheciam completamente e não necessitavam uma da outra. A partir dessa época, as empresas verificaram que se tornava cada vez mais difícil inovar e começaram a buscar suporte na ciência. Surgiu, então, o que se convencionou chamar de tecnologia de base científica e que foi a responsável pela explosão tecnológica que o mundo conheceu.

Qual a diferença do nosso modelo científico-tecnológico?

Pode-se dizer que o Brasil "descobriu" a ciência e a tecnologia na década de 70, quando começou a formar, em quantidades significativas, seus doutores nas universidades européias e americanas. Nessa ocasião, o país decidiu adotar um modelo de desenvolvimento científico-tecnológico semelhante ao dos Estados Unidos, sem levar muito em consideração as peculiaridades do país. Nos EUA, as universidades se preocupam em fazer ciência e alguma tecnologia, com o apoio governamental, porque as empresas privadas fazem todo o restante do desenvolvimento tecnológico. Aqui as coisas são bem diferentes. Raríssimas empresas privadas têm um laboratório de pesquisa e desenvolvimento, contando com pós-graduados (mestres e doutores) em seus quadros. Com isso, o modelo brasileiro ficou destorcido porque só se preocupou com a ciência. O Estado não atuou para desenvolver ou induzir o desenvolvimento tecnológico. Publicaram-se e se publicam centenas de artigos em revistas científicas internacionais, mas quase não se depositam patentes ou se gera inovação. Se tivéssemos nos aproximado um pouco mais dos modelos europeu ou asiático, talvez a situação fosse diferente.

Há possibilidade de uma mudança positiva?

O Brasil já entendeu o problema e as coisas parecem que estão tendendo a mudar. A criação, pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep, uma empresa pública), dos chamados Centros Tecnológicos (CTs), CT Petro, CT Verde e Amarelo, e outros, é um exemplo disso. Nesse caso, o governo financia parcialmente o desenvolvimento tecnológico em uma instituição de pesquisa, desde que ela esteja associada a uma empresa privada. Infelizmente essa iniciativa ainda é muito tímida. O problema se agrava quando o próprio governo envia sinais ambíguos através de seus órgãos oficiais. Os órgãos avaliadores das instituições de pesquisa e dos pesquisadores não valorizam a geração de patentes e a inovação da mesma forma que a publicação de artigos científicos. Dessa forma os pesquisadores, na sua grande maioria, se desinteressam das patentes por que elas contarão muito pouco para sua ascensão profissional. Na verdade, as patentes se tornam um estorvo altamente inconveniente para os pesquisadores.

Por quê?

Vamos dar um exemplo concreto: para um aluno de doutorado defender tese ele tem, na quase totalidade das universidades brasileiras, de publicar um artigo científico, enquanto o registro de uma patente não tem qualquer valor nesse sentido. É absolutamente impossível no tempo reservado ao doutorado se produzir trabalho de qualidade, registrar uma patente, que exige sigilo por um longo tempo, e ainda publicar artigo científico. Dessa forma, os pesquisadores evitam o quanto podem se envolver com patentes e inovação. Quem perde é o Brasil, que continua gerando majoritariamente papel e exportando produtos primários. Eu me doutorei na Europa, mas não poderia fazê-lo no Brasil. A minha tese foi defendida logo após o registro da patente que ela gerou (tecnologia para inibir a oxidação de carbono em altas temperaturas) e os artigos científicos começaram a ser publicados somente um ano após a obtenção do título. Passados mais de 20 anos, o que foi feito na Europa ainda não se faz no Brasil.

Estamos investindo bem?

Isso tudo é para dizer que, antes de dimensionar o quanto seria necessário investir no desenvolvimento de materiais de carbono e mais ainda na área de tecnologia, precisamos pensar seriamente na forma como estamos investindo, e se ela vai nos levar a atingir os objetivos de um país que quer ser uma potência mundial. Em 1998, eu publiquei um artigo em revista nacional intitulado A tecnologia, a educação e a balança comercial – reduzir, cortar e chorar porque nessa época nossa balança comercial era altamente deficitária e eu comentava que, se não agregássemos valor às nossas exportações iríamos acabar cortando na carne e chorando. Veio a bolha de desenvolvimento quatro anos depois e o resultado sobre a balança comercial todo mundo conhece. A bolha estourou nessa crise mundial e a nossa balança comercial voltou à realidade. Eu prefiro encerrar essa entrevista com a mesma frase que usei, na época, para encerrar o artigo que mencionei: "A quem é incapaz de gerar a globalização só permitirá reduzir, cortar e chorar!".