Fundação CETEC
Programa de Incentivo à Inovação no Cetec Margem 3 Comunicação Estratégica
Realização
Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC
PROGRAMA DE INCENTIVO À INOVAÇÃO (PII) NA FUNDAÇÃO CENTRO TECNOLÓGICO DE MINAS GERAIS (CETEC) O movimento da inovação ganha, a cada dia, mais força, espaço e abrangência tanto na indústria quanto nas Instituições de Ciência e Tecnologia – ICTs uma vez que passou a ser vista pelo governo como fator decisivo para a competitividade de qualquer nação.
Programa de Incentivo à Inovação no Cetec
Além de criar produtos, a inovação envolve melhorar processo, modernizar infraestrutura física, rever estratégias gerenciais e colaborar para um ambiente que abrange empresas, governos, universidades e redes de pesquisas setoriais. O processo de gestão da inovação, na medida em que agrega valor social e riqueza, deve ser articulado visando à integração de alternativas geradoras de valor e lucratividade a partir de conhecimento, informação e criatividade. Diante dessa premissa e de que o crescimento econômico de longo prazo se dá por meio do ganho produtivo, incentivar a inovação passou a ser essencial para fazer frente à competitividade dos produtos e serviços no mercado interno e externo. Em virtude disso, o governo passou a promover ações que visam ao desenvolvimento da ciência, da tecnologia e da interação entre as Instituições afins e as empresas. O Programa de Incentivo à Inovação – PII, criado pelo Governo de Minas por intermédio da Secretaria de Estado de Ciência Tecnologia e Ensino Superior de Minas Gerais em parceria com o SEBRAE/MG, surgiu como um mecanismo de incentivo, apoio e promoção da inovação, sobretudo no que diz respeito à aproximação entre o conhecimento científico e as demandas empresariais. O fomento à cultura empreendedora também se faz presente no Programa com ações de conscientização e mobilização da comunidade acadêmica, empresas e parceiros locais juntamente com a investigação e apoio ao desenvolvimento de tecnologias capazes de gerar inovações tecnológicas.
Margem 3 Comunicação Estratégica
Esta publicação apresenta oito projetos selecionados no âmbito do Programa de Incentivo à Inovação no CETEC que foram contemplados com um Estudo de Viabilidade Técnica, Econômica, Comercial e de Impactos Ambientais e Sociais (EVTECIAS).
Programa de Incentivo à Inovação no CETEC
Secretaria de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior
Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC
Narcio Rodrigues da Silveira Secretário de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior Evaldo Ferreira Vilela Secretário Adjunto de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior Vicente José Gamarano Subsecretário de Ciência, Tecnologia e Inovação José Luciano de Assis Pereira Superintendente de Inovação Tecnológica
SEBRAE – MG Lázaro Luiz Gonzaga Presidente do Conselho Deliberativo Afonso Maria Rocha Diretor Superintendente Luiz Márcio Haddad Pereira Santos Diretor Técnico Elbe Figueiredo Brandão Santiago Diretora de Operações Anízio Dutra Vianna Gerente da Unidade de Inovação e Sustentabilidade Andréa Furtado de Almeida Analista da Unidade de Inovação e Sustentabilidade
Programa de Incentivo à Inovação no CETEC
Maria Teresa Goulart Gerente da Assessoria de Comunicação
Fundação CENTRO TECNOLÓGICO DE MINAS GERAIS – CETEC Marcílio César de Andrade Presidente Antonio Dianese Vice-presidente Ronara Dias Adorno Diretora de Planejamento, Gestão e Finanças Marisa Gurjão Pinheiro Coordenadora do Setor de Informação Tecnológica Cândida Aleixo de Oliveira Costa Coordenadora do NIT CETEC Cláudio Diniz Pinto Leite Gestor em Ciência e Tecnologia do NIT CETEC Cibele Eustáquia Ferreira Silva de Oliveira Assessora de Comunicação Social
belo horizonte Margem 3 Comunicação Estratégica 2011
© 2011 Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC Nenhuma parte ou todo desta publicação poderá ser reproduzido – em qualquer meio ou forma, seja mecânico ou eletrônico, fotocópia, gravação etc. – nem apropriado ou estocado em sistema de banco de dados, sem prévia autorização, por escrito, do CETEC.
O cetec e a inovação caminham juntos F981p Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais PII: Programa de Incentivo à Inovação no CETEC / Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais. Belo Horizonte: Margem 3 Comunicação Estratégica, 2011. 52 p.: il. ISBN 978-85-60699-02-5
1. Ciência e Tecnologia. 2. Inovação tecnológica. I. Título.
CDU: 5/6 Ficha catalográfica elaborada por Leila Anastácio CRB 2513, 6ª região
Edição Mariana Rocha Redação Patrícia Mariuzzo Revisão Leila Maria Rodrigues Fotografia Ignácio Costa Projeto Gráfico e diagramação Sandra Fujii Ficha Catalográfica Leila Aparecida Anastácio
Autores dos projetos Antônio Alves Mendes Filho José Roberto Tavares Branco Lincoln Cambraia Teixeira Paulo Pereira Martins Júnior Reinaldo Trindade Proença Sylvia Therese Meyer Ribeiro Vitor José Pinto Gouveia
Diante disso, a implantação do Programa de Incentivo à Inovação – PII no CETEC vem reforçar os objetivos de tal Instituição no cenário mineiro da inovação, pois, além de contribuir para a difusão da cultura empreendedora no Estado, o PII tem conseguido transformar projetos de pesquisa aplicada em inovações tecnológicas para o mercado. O PII no CETEC teve início em 2009, quando doze projetos inovadores foram inscritos. Desses projetos, oito foram selecionados para a elaboração dos Estudos de Viabilidade Técnica, Econômica, Comercial e de Impacto Ambiental e Social – EVTECIAS. E, posteriormente, em uma segunda seleção, cinco projetos receberam o aporte de recursos para a elaboração dos planos de negócio estendidos e para o desenvolvimento dos protótipos.
Gestão Editorial Margem 3 Comunicação Estratégica
Comissão do PII cetec Alfredo Gontijo de Oliveira (CETEC) Amanda Cruvinel Marçal (SECTES) Andréa Furtado (SEBRAE-MG) Anízio Dutra Viana (SEBRAE-MG) Cândida Aleixo de Oliveira Costa (CETEC) Jorge Milton Elian Saffar (CETEC) José Luciano de Assis Pereira (SECTES) José Mário Carneiro Vilela (CETEC) Marcílio César de Andrade (CETEC) Rosa Maria Rabelo Junqueira (CETEC)
A Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC tem, desde a sua criação em 1972, ajudado a promover o crescimento do Estado por meio do desenvolvimento científico e tecnológico, antecipando soluções criativas e promovendo a modernização das atividades produtivas por intermédio da pesquisa, da criação de novas tecnologias e da transferência de soluções tecnológicas.
Equipe do NIT CETEC - Coordenação Local Cândida Aleixo de Oliveira Costa Cláudio Diniz Pinto Leite Karina Ribeiro de Matos Bolsistas Bárbara Viana Machado Feitosa Gabriel Figueiredo Pagin Hanna Dias Ribeiro Braga Igor de Paula Silva Kássia Batista Dias Larissa Barros Lessa Lucas Ladeira Lau Mariana Drumond de Lima Mariana Penido de Campos Machado Ramon Alkmim Pimenta Ferreira Sophia Ragone Nascimento Tatiana Cioffi da Fonseca
Todas as fontes referentes aos dados e às informações citadas neste livro estão disponíveis nos Estudos de Viabilidade Técnica, Econômica, Comercial e de Impacto Ambiental e Social - EVTECIAS - dos projetos que estão sob a guarda do NIT CETEC.
Por tudo isso, o lançamento deste livro vem selar uma parceria que “está dando certo”, pois além de ser a primeira experiência em uma fundação, o Programa atingiu um de seus objetivos primordiais: reforçar nos pesquisadores a importância da inovação tecnológica e do empreendedorismo para o CETEC.
Narcio Rodrigues Secretário de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior de Minas Gerais
Inovar é preciso O fenômeno da globalização trouxe consigo a necessidade de mudanças na cultura institucional das universidades, governo e empresas. A abertura do mercado nacional à competição internacional tem exigido das empresas sucessivos investimentos em pesquisa e desenvolvimento e em inovação, no sentido mais amplo, sob o risco de se tornarem tão obsoletas e se extinguirem; assim, o sucesso empresarial depende cada vez mais da capacidade de competir nesse novo cenário, e que passa a ter como base determinante da vantagem competitiva, a cooperação e a inovação. Na verdade está em curso um amplo processo de reestruturação produtiva nas principais economias do mundo, apoiado fundamentalmente na geração e difusão de novas tecnologias que tem significativas implicações no aumento da produtividade, na melhoria da qualidade dos serviços e dos bens produzidos, e redução significativa de uso de mão de obra. A complexidade do contexto brasileiro e a mudança de percepção entre o emprego largamente almejado e trabalho, tendência mundial, requer que atores sociais empreendedores criem um ambiente favorável à prática da cooperação inter-organizacional e multidisciplinar. Esse ambiente deve privilegiar o conhecimento e o compartilhamento de talentos, recursos financeiros e tecnologia, que busquem incessantemente a competitividade. Em mais uma edição, o PII – Programa de Incentivo à Inovação apresenta alguns dos projetos de pesquisa do CETEC – Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais. O CETEC é uma instituição pública, que tem como objetivo promover o crescimento econômico e social do Estado, por meio do desenvolvimento tecnológico com vistas à inovação de produtos e processos nas empresas. Desde 1972, atua na modernização das atividades produtivas pela apropriação do conhecimento, pelo desenvolvimento e pela transferência de soluções tecnológicas, ambientalmente compatíveis, em prol da competitividade das empresas mineiras. Fica claro que a disseminação da cultura empreendedora e o fomento de projetos de inovação, gerando o nascimento de empresas de base tecnológica e a transferência de tecnologias para o mercado, são considerados os principais resultados do PII na sua trajetória de sucesso. Com iniciativas como esta, o Sebrae/MG consolida o seu papel de agente de desenvolvimento na sociedade e diminui a distância entre as universidades e centros tecnológicos e as demandas das micro e pequenas empresas.
Lázaro Luiz Gonzaga Presidente do Conselho Deliberativo do SEBRAE-MG
Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – cetec
Uma história em prol do desenvolvimento tecnológico, econômico e social de Minas Gerais
Embasado em detalhado estudo sobre a economia mineira, promovido pelo Banco de Desenvolvimento de Minas Gerais – BDMG, em fins da década de sessenta – “Diagnóstico da Economia Mineira” – que revelou o atraso do desenvolvimento industrial do Estado, ao lado de enormes potenciais e oportunidades, o Governo de Minas Gerais empreendeu um esforço de desenvolvimento concentrado, por meio de uma série de medidas e diretrizes coordenadas. Ao conjunto do aparato institucional já existente em Minas Gerais à época, constituído pela Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG, Banco de Desenvolvimento de Minas Gerais – BDMG, Instituto de Desenvolvimento Integrado de Minas Gerais – INDI e Fundação João Pinheiro – FJP, observou-se a grave ausência de um agente, que abrigasse de maneira sistemática, contudo autônoma, atividades criativas e executivas em ciência, tecnologia e planejamento, como suporte e garantia àquele esforço de desenvolvimento industrial, econômico e social no Estado de Minas Gerais. Nasceu assim, sob este papel, em 1972, a Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC. Em sua primeira fase, predominou no CETEC a execução de serviços técnicos, uma tendência à pesquisa científica e firmes pretensões de se estabelecer como referência em “tecnologias avançadas”. A Instituição, nessa fase, manteve estreitos vínculos com a Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, principalmente no que diz respeito à formação e interações de seus recursos humanos. Consolidou-se, também, tal como sugerido na primeira reunião de seu Conselho Curador, que “o CETEC deveria ser o elo entre a Universidade e a empresa”. À época, suas principais atividades se identificaram e corresponderam às chamadas “vocações de Minas”: as tecnologias mineral, metalúrgica, de alimentos e de construção, além da economia industrial. A implantação da área de desenho industrial constituiu uma novidade, como o foi a inclusão pioneira da área de meio ambiente – campo que se apresentaria irreversivelmente como grande desafio do mundo global no decorrer das décadas seguintes. Em sua segunda fase, iniciada em 1977, o CETEC apresentou notável momento de crescimento e de afirmação. Sua estrutura sofre alterações, com a Instituição recebendo novas atribuições no âmbito do desenvolvimento de Minas Gerais. A criação da Secretaria de Ciência e Tecnologia – SECT marca o início dessa fase. Ao integrar-se à Secretaria de Estado passa a desenvolver projetos mais diretamente ligados aos programas de desenvolvimento econômico e social do Governo estadual, atuando no levantamento de recursos naturais e em estudos de geologia e proteção ambiental. São significativos o Plano Noroeste, o Projeto Juramento, a Fazenda Experimental de Diamantina, os Estudos Integrados do Jequitinhonha e do São Francisco, o Diagnóstico Ambiental e a classificação dos biomas regionais e a defesa dos recursos naturais.
O momento seguinte, início dos anos oitenta, foi de grande crescimento numérico. O CETEC chegou a ter 1200 funcionários, envolvidos no seu trabalho efetivo ou colocados à disposição de outras instituições e tarefas do Estado. Os anos de 1986 e 1987 são marcados por uma situação de crise, resultando em um redirecionamento da Instituição. Por essa época, registrou-se uma forte tendência de se orientar mais para as demandas do setor empresarial, com o objetivo de torná-la mais independente do Tesouro estadual, ao elevar a captação de recursos financeiros por meio da prestação de serviços remunerados, consolidando definitivamente esta linha de trabalho. Em 1990, o CETEC adquiriu nova identidade jurídica e institucional: transformouse em uma fundação pública de direito público. Foi também um momento de discussão e reflexão sobre a sua vocação e o seu papel na sociedade. Enquanto na primeira fase se propunha, no campo da tecnologia, a “compensar o atraso” e “garantir competitividade e mercado nacional e internacional”, na década de 1990 acrescentaram-se à vida institucional as questões e problemas relativos aos efeitos do frágil desenvolvimento industrial: a carência de projetos de desenvolvimento econômico e social, a degradação das condições de vida da população, assim como do espaço e do meio ambiente. Contudo, a crise foi sendo gradativamente superada, e no fim da década de noventa o CETEC se apresenta com renovado dinamismo e boa autoestima. A Instituição passou a atuar em campos extremamente próximos das questões vividas pela sociedade, dando apoio a órgãos públicos e colaborando com organizações não governamentais. Essas ações revelam não apenas uma tendência, porém a necessidade de seu protagonismo no desempenho de papéis sociais e junto às políticas públicas mais amplas. O CETEC postula, também, constituir-se em agente agregador das instituições que tratam de questões afetas ao seu escopo e natureza, afirmando-se como elemento dinamizador de trabalhos conduzidos em redes de interesses convergentes, complementares ou de temáticas específicas que, de resto, tem se constituído em prática largamente difundida nos diversos campos das atividades de pesquisa e desenvolvimento (P&D) do mundo contemporâneo. Ao mesmo tempo, e no plano propriamente tecnológico, a Instituição começa a ser contemplada com o reconhecimento nacional e, em alguns setores, até internacional. Com a abertura comercial e a consequente globalização dos mercados, no início dos anos 90, o aumento da competitividade das empresas nacionais se torna vital ao enfrentamento com as empresas e produtos estrangeiros transacionados em Minas Gerais, no País e no mercado mundial. Esse quadro resultou na criação de instrumentos de estímulo e promoção do desenvolvimento da ciência e da tecnologia, além de fortes interações entre as Instituições de Ciência e Tecnologia – ICTs e os agentes empresariais.
Na manutenção da competitividade, as empresas são impelidas a formar competência e deter capacidade para promover e produzir inovações, adaptar-se agilmente às mudanças e estabelecer parcerias estratégicas. Os diversos incentivos à inovação foram sistematizados em torno de políticas públicas do País e intensificaram o relacionamento ICTsEmpresas. Essa nova dinâmica repercutiu sobremaneira na consolidação ou criação de novos mecanismos institucionais de transferência de tecnologia, que contribuíram para fortalecer o sistema nacional e mineiro de inovação. O Programa de Incentivo à Inovação – PII é parte do Sistema Mineiro de Inovação – SIMI e surgiu como um mecanismo de incentivo, apoio e promoção da inovação, sobretudo no que diz respeito à aproximação entre o conhecimento científico e demandas industriais. Com uma metodologia inédita no Brasil, o PII visa a promover o desenvolvimento regional no Estado. A intenção do programa é dar subsídios e propiciar ambientes adequados à aplicação prática da criatividade e conhecimento dos pesquisadores. Ao estimular o uso e a aplicação prática do conhecimento, a geração de técnicas, o desenvolvimento de procedimentos, a execução de experimentos, a reconfiguração de formas e a ampliação de funcionalidades dos produtos, processos nos laboratórios de universidades e centros de pesquisas e desenvolvimento (P&D) mineiros, convertendo-os em inovações tecnológicas, o Programa está trazendo benefícios para a sociedade na forma de bens, serviços, renda e emprego. Está também aportando novos conhecimentos para a comunidade acadêmica. A participação do CETEC no PII permite a elevação de sua capacitação, o crescimento da Equipe de Gestão do Núcleo de Inovação Tecnológica – NIT CETEC e, ainda, promove e difunde a cultura da inovação na Casa e em seus usuários e clientes. Para os pesquisadores, é um momento único com a possibilidade de gratificar-se ao assistirem ao uso, pelos cidadãos e pelo mercado, dos resultados de seus trabalhos, produzindo qualidade de vida e um “Estado de Bem Estar Social”. Às vésperas dos seus 40 anos, novos desafios se apresentam para o CETEC. Diante da realidade mundial e da necessidade de apoio à inovação, receber o PII marca mais um deslocamento positivo no arco da história e trajetória da Instituição. Marcílio César Andrade Presidente
Sumário
Aquecimento solar mais eficiente..................................................................... 12 Cosméticos à base de plantas do cerrado.......................................................... 16 Inovação na produção de níquel e óxido de níquel........................................... 21 Janelas inteligentes.......................................................................................... 28 Novo processo de extração do óleo de Pequi.................................................... 33 Pinos ortopédicos revestidos............................................................................ 38 Sistema de arquitetura de conhecimentos......................................................... 44 Tecnologia para aproveitamento da bauxita...................................................... 49
Aquecimento solar mais eficiente Revestimento com níquel e óxido de níquel garante menor perda de calor e consumo de energia elétrica
Superfícies seletivas capazes de absorver maior quantidade de energia solar. O processo inédito está sendo desenvolvido por um grupo de pesquisadores do CETEC; nele, placas absorvedoras em sistemas de aquecimento solar são revestidas com níquel e óxido de níquel. O produto final dessa tecnologia será um novo sistema de aquecimento solar mais eficiente do que os tradicionais e que pode ser instalado tanto em grandes edifícios quanto em locais com pequena área. A principal vantagem da nova tecnologia é contribuir para maior economia de energia elétrica utilizada para aquecer água em residências, edifícios comerciais, industriais ou voltados para atividades de lazer, como clubes. Em um cenário de busca por eficientes alternativas energéticas, os sistemas de aquecimento solar têm sido cada vez mais adotados no Brasil. Nesses sistemas, chapas metálicas de alumínio ou cobre recobertas com um material absorvedor funcionam como placas absorvedoras de calor. Elas são soldadas em tubos de cobre que “No equipamento que estamos conduzem a água aquecida. Cada placa é desenvolvendo a temperatura da constituída por um determinado número de água poderá chegar até 90º” aletas (hastes de alumínio), dependendo de sua dimensão. “Nos sistemas convencionais, as aletas de cobre ou alumínio usualmente são cobertas com tinta preta”, conta Wagner Sade, pesquisador do projeto no CETEC. “A tinta preta absorve todos os comprimentos de onda da radiação solar. No entanto, há também grande perda de calor”, explica Gilson Guimarães, pesquisador do grupo. O novo processo de revestimento consiste em mergulhar aletas de alumínio em uma solução de sulfato de níquel e hipofosfito de sódio aquecida a aproximadamente 90ºC. Em seguida, as aletas, já revestidas, são colocadas em um forno elétrico industrial para tratamento térmico, quando ocorre a oxidação parcial do níquel. O revestimento final foi denominado Níquel Solar. “A característica desse revestimento é ser seletivo, ou seja, apresentar alta absortância solar na região do visível e infravermelho próximo e uma baixa emitância térmica na região do infravermelho médio e distante” conta Guimarães. Aquecimento solar mais eficiente 13
Mercado promissor Dentro de inúmeras políticas de eficiência energética, o Governo federal tem incentivado a utilização de sistemas de aquecimento solar no País. Entre as medidas está a isenção do Imposto sobre Produtos Industrializados – IPI para a venda de coletores solares. Nesse contexto, tecnologias que ofereçam produtos, ao mesmo tempo mais baratos e mais eficientes, encontrarão um mercado promissor. Dados da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento – ABRAVA, em 2010, informam que a produção brasileira de coletores solares cresceu 21,1% em relação ao ano anterior, conforme pesquisa realizada pelo Departamento de Aquecimento Solar – DASOL nas empresas associadas. Para 2011, a maioria dos fabricantes espera crescimento de até 20%.
Investimento lucrativo Os coletores solares comerciais feitos com chapas de alumínio recobertas com tinta preta apresentam eficiência energética de 50 a 58%. A economia na conta de luz pode chegar a 40%. Nos testes com superfícies revestidas com Níquel Solar, já realizados no CETEC, foram obtidos índices de absortância solar próximos a 90% e emitância térmica de 14%, o que significa uma perda de calor muito abaixo dos coletores recobertos com tinta preta. Essas propriedades são indicativas de coletores com eficiência maior que os convencionais. “Em termos práticos, em dias quentes os sistemas tradicionais conseguem aquecer a água a aproximadamente 60º. No equipamento que estamos desenvolvendo a temperatura da água poderá chegar até 90º”, estima Wagner Sade. Assim, com a implantação da nova tecnologia, a redução nos gastos com energia elétrica pode ser ainda maior, diminuindo também o tempo de retorno 14 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
do investimento para os consumidores. “Esse é o nosso objetivo, aumentar o custo-benefício do sistema de aquecimento solar”, completa Sade. Além disso, a substituição da placa de cobre pela placa de alumínio diminui os custos do equipamento, já que o cobre é um material mais caro do que o alumínio. “Nossa intenção é popularizar o sistema de aquecimento para que mais famílias tenham acesso a essa tecnologia”, comenta Wagner Sade. De acordo com dados da Eletrobrás – empresa controlada pelo governo brasileiro e que atua nas áreas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica – grande parte do consumo de energia elétrica de uma residência é devido ao uso do chuveiro elétrico, responsável por quase 24% da energia elétrica total de uma residência com quatro pessoas. Os aquecedores solares com placas de alumínio revestidas por Níquel Solar devem reduzir sensivelmente o consumo de energia elétrica pelos chuveiros, uma economia ainda mais importante em famílias de baixa renda. O objetivo do grupo é empreender, ou seja, criar uma empresa para comercializar a nova tecnologia que está em processo de patenteamento. Além do aquecimento da água, a superfície seletiva poderá ter outras aplicações, entre elas a secagem de grãos para armazenamento ou nos chamados fogões solares.
Equipe e contatos Jose Roberto Tavares Branco | jose.branco@cetec.br Wagner Sade Aquecimento solar mais eficiente 15
Cosméticos à base de plantas do Cerrado Projeto vai utilizar extratos vegetais e alta tecnologia em produtos de beleza
O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro. Historicamente, a paisagem do Cerrado é relacionada a uma visão de vegetação pobre, seca, árida, com árvores tortuosas e sem atrativos. Essa visão, no entanto, está equivocada. Existem várias espécies com potencial de aproveitamento. Várias delas já são utilizadas pela população, como chás e remédios. Agora, um grupo de pesquisadores do CETEC trabalha no isolamento de extratos vegetais de espécies nativas do Cerrado para inserção em fórmulas de cosméticos. Com o mercado nacional e internacional bastante sensibilizado para o consumo de produtos de beleza à base de plantas brasileiras, o projeto é uma oportunidade de realizar estudos relevantes sobre aproveitamento de plantas do Cerrado e incentivar a exploração sustentável desse bioma.
16 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Mercado e potencial de sucesso Dados de 2010, da consultoria Kline & Co, especializada no mercado de produtos naturais, no Brasil, comprovam que o mercado de cosméticos naturais segue crescendo a taxas de dois dígitos. As vendas de produtos naturais para cuidados pessoais totalizaram R$ 7,5 bilhões em 2010, com uma taxa de crescimento anual de 20,6% desde 2005. Segundo a consultoria, esse mercado deverá superar os R$ 13 bilhões em 2015, mostrando que o projeto desenvolvido no CETEC tem grande potencial de sucesso.
O projeto tem dois focos: a seleção das espécies com maior potencial de exploração e a definição dos processos de obtenção dos extratos vegetais. O objetivo da pesquisa é criar uma linha completa de produtos para cuidados pessoais que, além do efeito estético, busque também o tratamento da pele. “Plantas com propriedades cicatrizantes, por exemplo, podem ser usadas como cosméticos para regenerar a pele”, adianta a bióloga Sylvia Meyer. São os cosméticos funcionais ou cosmecêuticos.
retirada a casca, por exemplo,” explica o químico Vagner Knupp. Segundo Sylvia, no caso de flores e frutos, é preciso conhecer a época de floração e frutificação para programar a retirada e disponibilidade de matéria-prima. “Tudo isso é importante para uma exploração sustentável”, complementa O projeto desenvolvido no CETEC demonstra grande preocupação com a conservação do bioma Cerrado. “A forma extrativista está em primeiro lugar. Se tivermos que arrancar a planta pela raiz para “Plantas com propriedades fazer cosméticos, teremos que pensar em cicatrizantes, por exemplo, como devolvê-la para o bioma, o que depodem ser usadas como manda outro tipo de exploração, provavelcosméticos para regenerar mente com custos maiores”, destaca Vagner. a pele” Os membros da equipe possuem uma rede de contatos bem estabelecida que deve facilitar o andamento das pesquisas e a articulação entre os agentes, auxiliando no desenvolvimento de Arranjos Produtivos Locais, APLs.
Exploração sustentável O Brasil possui uma das floras mais ricas da Terra, constituindo um verdadeiro patrimônio genético da biodiversidade mundial, que precisa ser conhecido e preservado para ser explorado criteriosa e racionalmente. O Cerrado é uma das regiões de maior biodiversidade do planeta, no entanto tem sofrido intensa e acelerada transformação em função de atividades econômicas, o que resultou em uma paisagem fragmentada, composta de ilhas inseridas em uma matriz de agroecossistemas. É a segunda maior formação vegetacional brasileira, perdendo em extensão apenas para a Amazônia. As áreas ocupadas pelo Cerrado – que incluem boa parte dos Estados do Brasil Central – caracterizam-se por intensa atividade econômica, com grande pressão advinda da produção agrícola, criação de gado, mineração e mesmo a ocupação urbana. “Queremos aliar a preservação com o atendimento ao mercado, por isso damos prioridade para as espécies mais abundantes”, enfatiza o administrador de empresas Claudio Diniz, responsável pelos estudos de mercado. Para isso, o projeto leva em conta a disponibilidade das plantas a serem exploradas. “Estudos estão sendo conduzidos para saber o tempo de recuperação de uma árvore da qual é 18 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Cosméticos à base de plantas do cerrado 19
Inovação na produção de níquel e óxido de níquel Processo mais limpo e resultado em escala industrial
Berço do Ipê São mais de dois milhões de quilômetros quadrados ou 23,92% do território nacional ocupados pelo Cerrado, vegetação que até pouco tempo não despertava interesse de estudiosos ou mesmo das políticas conservacionistas. O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro, estendendo-se por uma área de 2.045.064 km2, abrangendo oito Estados do Brasil Central: Minas Gerais, Goiás, Tocantins, Bahia, Maranhão, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Piauí e o Distrito Federal. É essencialmente coberto por gramíneas, apresenta árvores a arbustos tortuosos de porte baixo e casca grossa (com muita cortiça). A árvore símbolo do Brasil, o ipê, destaca-se na paisagem do Cerrado.
Produtos do Cerrado O aproveitamento de plantas nativas para o desenvolvimento de cosméticos já é comum na Amazônia. Cosméticos à base de plantas do Cerrado devem atender a esse mesmo público; no entanto, o objetivo do projeto é ir além desse nicho, utilizando espécies vegetais que ainda não foram exploradas “Outro ponto importante é agregar valor a esses recursos naturais. Precisamos mudar a mentalidade de retirar os recursos e explorar in natura. O que nós queremos é incorporar esses princípios ativos em produtos cosméticos com alta tecnologia agregada”, defende o geólogo Paulo Martins, responsável pelos estudos nas áreas de geociências agrárias e ambientais. “É preciso explorar a natureza com inteligência”, finaliza.
Equipe e contatos Cláudio Diniz Pinto Leite | claudio.diniz@cetec.br João Álvaro Carneiro | alvaro.carneiro@cetec.br Paulo Pereira Martins Júnior | paulo.martins@cetec.br Sylvia Therese Meyer Ribeiro | sylvia.meyer@cetec.br Vagner Fernandes Knupp 20 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
O níquel é um material de vasto uso, desde a fabricação de aço inoxidável, passando pela produção de ligas metálicas, baterias recarregáveis, reações de catálise, cunhagem de moedas, revestimentos metálicos e fundição. Pensando na grande aplicabilidade desse material, os pesquisadores do CETEC vêm trabalhando com o método hidrotérmico, o convencional e o assistido por micro-ondas, para produção de óxido de níquel. As vantagens da tecnologia são produzir pós de níquel com alta pureza química e ser uma técnica considerada limpa em relação aos métodos tradicionais para obter essa matéria-prima.
O método hidrotérmico se caracteriza por envolver água e calor. É uma técnica utilizada para obtenção de diversos pós de cerâmicas cristalinos e ultrafinos por meio da dissolução e recristalização de materiais, os quais são mais solúveis sob as condições hidrotérmicas. “No método hidrotérmico convencional, os reagentes são colocados em uma autoclave para obter hidróxido de níquel. Em seguida o material passa por processo de secagem e de calcinação em um forno, onde será injetado gás inerte para reduzir hidróxido de níquel em óxido de níquel, o produto final”, explica “Nossa indústria também Antonio Alves Mendes Filho, que coordena o é carente de pós de materiais projeto na Fundação Centro Tecnológico de cerâmicos tanto para aplicações Minas Gerais – CETEC. em eletroeletrônica como para Já o método hidrotérmico assistido por a indústria química, área micro-ondas é um aperfeiçoamento da técnimédica e ambiental” ca. “Por meio dele, obtemos um produto de melhor qualidade e em menos tempo, o que implica gasto menor de energia”, complementa esse pesquisador. Segundo ele, os dois métodos, convencional e assistido por micro-ondas, apresentam grandes vantagens em relação aos métodos convencionais (sol-gel, coprecipitação e outros) por necessitarem de menos etapas durante a síntese, utilizar baixas temperaturas de produção e gastarem menor tempo e
22 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Inovação na produção de níquel e óxido de níquel 23
Pré-Sal desenha cenário positivo A descoberta de enormes reservas na camada pré-sal, que se estende por 800 quilômetros entre Espírito Santo e Santa Catarina, propiciará ao Brasil uma posição de destaque também no mercado internacional de petróleo. Com o crescimento do setor petroquímico, o consumo de catalisadores à base de níquel aumentará significativamente, impactando de forma positiva no desenvolvimento da empresa a ser desenvolvida pela equipe do CETEC. Outras aplicações do pó de níquel e óxido de níquel são em superfícies seletivas de aquecedores solares e em purificação de gás natural. Devido à necessidade de racionalizar o uso de energia elétrica, a substituição por coletores de luz solar vem se popularizando no Brasil, sendo incluídos em projetos de casas populares dos governos estadual e federal.
energia. Por conta dessas características, os métodos são considerados mais limpos do que os convencionais, que utilizam o processo de moagem para produção, gerando resíduos poluentes. Além disso, de acordo com Mendes, as temperaturas de cristalização durante o processo são consideradas altas, mas, se comparadas com as dos materiais processados pelo método tradicional, são frequentemente inferiores. Pioneirismo nacional O CETEC vem trabalhando com o processo hidrotérmico na produção de pós de cerâmicos avançados desde 1990. “Nossa motivação inicial foi nacionalizar a produção desse pó”, conta Mendes. A tecnologia, que já tem protótipo laboratorial, permite produzir um pó nanoestrurado (isto é, em escala nanométrica ou na ordem de bilionésimo de metro) de níquel e óxido de níquel sem aglomerados, sem tensões, de estreita distribuição granulométrica e alta pureza química. “Outra vantagem é que o pó é obtido a partir de materiais relativamente baratos, possibilitando um menor valor de venda”, destaca o pesquisador. “Não temos no País processamento hidrotérmico convencional ou assistido por micro-ondas para produção de pós em escala piloto”, destaca Mendes. “Nossa indústria também é carente de pós de materiais cerâmicos tanto para aplicações em eletroeletrônica como para a indústria química, área médica e ambiental”, completa. Assim, a nova tecnologia poderá suprir esse mercado com pó de níquel de alta qualidade e de fabricação nacional. 24 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Inovação na produção de níquel e óxido de níquel 25
Níquel na natureza Os primeiros registros de uso do níquel pelo homem foram observados na composição de moedas japonesas de 800 anos a.C. É um metal branco prateado, levemente duro e maleável, algumas vezes chamado de cobre branco. Destaca-se pela sua relativa resistência à oxidação e corrosão, sendo mais duro que o ferro. Na indústria, devido às ligas de diversas utilizações, o níquel é considerado um metal imprescindível. Os minérios de níquel podem ser sulfetados (possuem em sua composição, além do níquel, sulfetos de cobre, cobalto e ferro, assim como alguns metais valiosos como platina, prata e ouro) ou lateríticos (oxidados). Os sulfetados passaram a dominar o mercado a partir do século XX com a descoberta de grandes reservas no Canadá. O Brasil é o décimo produtor mundial de níquel (a Rússia é a maior produtora, seguida pelo Canadá). O Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM), ligado ao Ministério de Minas e Energia, registra que as maiores reservas brasileiras estão nos Estados de Goiás (75,9%), Pará (14,5%), Piauí (6,7%) e Minas Gerais (3,0%).
Além das diversas aplicações do níquel e óxido de níquel, essa tecnologia será utilizada na produção de catalisadores fundamentais para a produção de amônia, hidrogênio e uma série de outros produtos. Hoje, no entanto, o Brasil tem que importar pó de níquel/óxido de níquel para produção desses catalisadores. As indústrias que podem se beneficiar primeiramente dessa tecnologia são a petrolífera e a petroquímica. A amônia, por exemplo, é largamente utilizada na indústria de fertilizantes. Já o hidrogênio é uma das principais fontes para produção de energia limpa.
Equipe e contatos Antonio Alves Mendes Filho | antonio.mendes@cetec.br Vitor José Pinto Gouveia | vitor.pinto@cetec.br 26 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Inovação na produção de níquel e óxido de níquel 27
Janelas inteligentes Filtro regula entrada e saída de calor, economizando energia elétrica
Aproveitar toda a luz solar sem o desconforto provocado pelo excesso de calor: esse é o objetivo das janelas inteligentes – tecnologia que está em desenvolvimento no Núcleo de Materiais Solares (NMS) do CETEC. A inovação consiste em recobrir o vidro das janelas com filmes especiais; quando sobrepostos, filtram a radiação do tipo infravermelho que provoca a sensação de calor e, ao mesmo tempo, permitem a passagem da luz. Isso propicia grande economia de energia elétrica utilizada em sistemas de ar condicionado ou ventiladores. Nas janelas inteligentes, o controle térmico é feito por meio de um fenômeno chamado eletrocromismo: mudança reversível de cor de alguns materiais quando submetidos a uma tensão elétrica. “A superfície muda de cor quando conectada à eletricidade”, conta Reinaldo Trindade Proença, que gerencia esse projeto no CETEC. Quando incide no vidro, a radiação solar é filtrada, passando determinados comprimentos de onda e refletindo os demais. Assim, entra apenas
28 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
a radiação responsável pela iluminação do ambiente, descartando aquelas que iriam aquecer o ambiente. “Conforme o tipo de material usado para fazer os filmes, são produzidas diferentes colorações para o vidro, o que pode ser um fator de atração para arquitetos e decoradores”, aponta o pesquisador. Para obter os filmes que recobrem os vidros, os pesquisadores do CETEC utilizam duas técnicas. A primeira é a deposição por sputtering ou pulverização catódica, através da qual é possível evaporar materiais sólidos à baixa temperatura. “Essa técnica permite depositar camadas nanométricas sobre a superfície do vidro, explica Thiago Daniel Moura, um dos pesquisadores do projeto. “Os recobrimentos são formados pela deposição de camadas atômicas e ou moleculares, chegando a uma espessura final de alguns nanômetros. Nosso filme pode chegar a 200nm”, complementa Proença. Um nanômetro equivale à bilionésima parte de um metro, ou seja, um metro dividido por 1.000.000.000 (ou 1,0×10−9). O processo ocorre da seguinte forma: o material a ser evaporado, por exemplo, titânio, é colocado em um reator a baixa pressão. Ali, através do impacto com um gás inerte ionizado, em geral argônio, o titânio será pulverizado. Nessa situação, os átomos do titânio reagem com o oxigênio, que também é inserido na atmosfera de deposição, formando óxido de titânio, que se deposita na superfície do vidro formando uma camada de filme. “O processo é repetido com outros materiais para se montar uma espécie de sanduíche com até cinco camadas de filme, detalha Reinaldo Proença.
A outra técnica, também usada na produção de vidros e cerâmicas, tem como base o processo químico chamado sol-gel. A diferença é que o óxido de titânio é obtido em baixas temperaturas, na forma de gel. A superfície a ser recoberta, no caso o vidro, é mergulhada nesse gel e em seguida levada a um forno para fazer a cristalinização. “A vantagem dessa técnica é que ela permite fazer o recobrimento em áreas maiores e com custo menor do que o sputerring, o que possibilita sua aplicação em escala industrial”, destaca Reinaldo Proença. Economia e beleza Janelas inteligentes já são utilizadas em várias partes do mundo. A inovação trazida pelo projeto do CETEC é produzir o vidro eletrocrômico no Brasil, com materiais diferenciados. A expectativa é baratear o produto, contribuindo para disseminar seu uso em um contexto de crescente “O mercado de entrada preocupação com a racionalização do convislumbrado para as janelas é a sumo de energia elétrica. A economia de construção civil de alto luxo e, energia elétrica proporcionada pelas janelas certamente, agregará valor aos deve atrair público interessado nas chamaempreendimentos“ das construções verdes, nas quais é dada ênfase a práticas ecologicamente corretas. “Esse aspecto é uma das principais tendências atuais das construções modernas e vem sendo muito valorizado, por isso as grandes construtoras devem se enquadrar nesse perfil” acredita Proença. Dados da prefeitura de São Paulo, por exemplo, mostram que os gastos energéticos com
Mercado em crescimento No Brasil, o setor da construção civil encontra-se em um momento bastante favorável. Traduzindo o processo de fortalecimento da renda e os efeitos das medidas de incentivo direcionadas ao setor, as empresas realizaram incorporações, obras e/ou serviços no valor de R$ 159,0 bilhões e obtiveram receita operacional líquida de R$ 149,6 bilhões, segundo dados do IBGE (2008). Some-se a este cenário, a perspectiva de crescimento por conta dos grandes eventos que o País vai sediar em 2014, a Copa do Mundo de Futebol e os Jogos Olímpicos, em 2016, que devem gerar um novo aquecimento no setor de construção civil.
30 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Janelas inteligentes 31
Novo processo de extração do óleo de Pequi Metodologia também permite beneficiar a castanha, em processo similar ao da castanha de caju, e obter pó condimentar para indústria alimentícia
ar condicionado e iluminação respondem por 48% e 24%, respectivamente, do consumo total de energia elétrica em prédios públicos. A substituição do vidro comum pelo eletrocrômico é capaz de reduzir o consumo de energia elétrica gerado pela iluminação interna como também pelo uso de aparelhos de ar condicionado e ventiladores. Além de regular a entrada de luz e calor, as janelas inteligentes produzem efeito estético, valorizado por arquitetos e decoradores, que pode ser também um fator de atração para esse produto. O mercado de entrada vislumbrado para as janelas é a construção civil de alto luxo e, certamente, agregará valor aos empreendimentos. A estratégia é oferecer o novo produto em lojas especializadas do setor e celebrar contratos com construtoras. O projeto está em fase de protótipo laboratorial e o objetivo dos pesquisadores é transferir a tecnologia para empresas fornecedoras de material para construção civil.
O pequi – cujo significado na língua tupi é casca espinhosa –, também conhecido como piqui ou piquiá, é uma fruta típica do cerrado brasileiro e muito utilizada na cozinha nordestina, do centro-oeste e norte de Minas Gerais. A fruta e seus produtos têm alto valor nutricional e sua polpa é rica em óleo comestível. É fonte das vitaminas A, C e E, além de ser rico também em outros tipos de
Outras aplicações Com objetivo de gerar conforto térmico e visual das pessoas em contato direto com essas áreas envidraçadas, a tecnologia dos vidros eletrocrômicos pode ser utilizada ainda nos tetos solares de automóveis, retrovisores de automóveis – a Toyota, por exemplo, já usa vidros eletrocrômicos para amenizar o desconforto causado pelos faróis dos outros carros – e, ainda, na indústria aeronáutica. Equipe e contatos Reinaldo Trindade Proença | reinaldo.proenca@cetec.br José Roberto Tavares Branco | jose.branco@cetec.br 32 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Novo processo de extração do óleo de Pequi 33
carotenoides, denominadas de xantinas, componentes com propriedades antioxidantes, que têm a capacidade de proteger o organismo da ação dos chamados radicais livres. Atualmente, a extração do seu óleo tem sido realizada de forma rudimentar, com baixo rendimento e pouco aproveitamento da polpa. Além disso, muitas vezes, o processo acaba contaminando o produto final. Para melhorar esse processo, o pesquisador Lincoln Cambraia Teixeira, da Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC desenvolveu um novo método para extrair o óleo do pequi. O produto final, com alto nível de pureza, poderá atender à indústria alimentícia, farmacêutica e de cosméticos. “Detectamos o potencial do pequi em um projeto para produção de biodiesel”, conta Lincoln Cambraia Teixeira, coordenador do projeto. A nova metodologia permite retirar quase todo óleo da fruta, com aproveitamento integral da polpa. Por ser um método contínuo e industrializado, de acordo com os testes conduzidos pelo pesquisador, o óleo obtido apresenta alto nível de pureza. Além disso, os resultados referentes à qualidade e validade foram ótimos, se compa-
rado aos óleos produzidos artesanalmente. Desse modo, a produção em grande escala e a excelente qualidade são fatores que viabilizam a produção do óleo em escala industrial. O produto pode ser usado em substituição ao óleo de cozinha, como condimento, alimento funcional, como matéria-prima para administração de medicamentos via tecido epitelial e fabricação de cosméticos. O projeto, que também tem apoio do CNPq, já tem protótipo laboratorial. O processo produtivo do óleo de pequi de alta qualidade é passível de patenteamento e o pesquisador pretende transferir a tecnologia para empresas portadoras de futuro. O projeto atende à cadeia produtiva do pequi de forma sustentável, uma vez que estimula seu consumo por parte da população e também práticas de conservação e manutenção dos pequizeiros. Para garantir a coleta adequada e o fornecimento da matéria-prima para as próximas etapas da pesquisa, que incluem “A produção em grande escala e a construção de um protótipo comercial do a excelente qualidade são fatores processo de extração do óleo, com instique viabilizam a produção do tuições localizadas no Norte do Estado de óleo em escala industrial” Minas Gerais. O processo de extração proposto pode ser utilizado para a extração do óleo de outros frutos oleaginosos, como por exemplo, babaçu, açaí, abacate, buriti, macaúba e dendê. Para isso seriam necessárias pequenas modificações nos equipamentos como a despolpadeira e secadores de polpa, que, segundo Teixeira, tem que ser adaptados para cada tipo de fruto. Do pequi, tudo se aproveita Outra vantagem do novo processo é que ele também oferece produtos com alto potencial comercial na indústria de alimentos, como o pó de pequi e a castanha. O pó pode ser comercializado como tempero do tipo curry ou como matéria-prima para suco concentrado; a amêndoa pode ser consumida como alimento da mesma forma que a castanha de caju. Hoje ela já é comercializada, mas como sua obtenção depende de um processo lento e caro, é difícil encontrar a amêndoa do pequi em regiões distantes dos locais nas quais é produzida, o que eleva muito seu preço de mercado. “Hoje boa parte das amêndoas são descartadas durante o processo de produção do óleo. O processo utilizado hoje é uma guilhotina onde o endocarpo é cortado ao meio. Isso inviabiliza a comercialização da castanha”, conta Teixeira. Nas próximas etapas do projeto, ele pretende investir em um processo para a produção de grandes volumes de amêndoas do pequi, semente com alto valor nutritivo.
34 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Novo processo de extração do óleo de Pequi 35
De Minas Gerais para o Brasil A árvore do pequi é protegida, em Minas Gerais, pelas Leis 10.883 de 02/10/1992 e Lei 17.682 de 25/07/2008 que proíbem o seu corte e comercialização de sua madeira. A extração do óleo do pequi e mesmo o consumo dessa fruta in natura já fazem parte da cultura de regiões como Goiás e norte de Minas Gerais. A fruta, no entanto, tem uso pouco difundido fora das regiões onde é produzida. Com a produção em larga escala do óleo e do pó de pequi e incorporação pela indústria alimentícia, existe a possibilidade de disseminar a utilização da fruta mesmo em locais distantes dos centros produtores, Ceará e Minas Gerais. Com a grande valorização de produtos naturais por parte dos consumidores, a introdução do óleo de pequi encontra um cenário bastante favorável para introdução no mercado. 6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 8,6 - Pequi (amêndoa)
Figura1: Produção de amêndoa de pequi em toneladas no Brasil Foram encontrados dados recentes apenas da produção anual da amêndoa do pequi e não do fruto como um todo. Pode-se observar através do gráfico acima, que a extração da amêndoa do pequi está crescendo consideravelmente ao longo dos anos e, consequentemente, o número de frutos colhidos também está aumentando à mesma taxa.
Equipe e contatos Lincoln Cambraia Teixeira | lincoln.cambraia@cetec.br 36 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Novo processo de extração do óleo de Pequi 37
Pinos ortopédicos revestidos Tecnologia acelera recuperação dos pacientes submetidos a implantes
Nos procedimentos para implantes ortopédicos realizados atualmente no Brasil são utilizados pinos convencionais, feitos de aço inox. Eles dificultam a recuperação, aumentando o risco de infecções e de rejeições pelo organismo dos pacientes. Se a opção for usar pinos revestidos, eles têm que ser importados, o que eleva o custo dos procedimentos. Para reverter esse quadro, um grupo de pesquisadores do CETEC desenvolveu um novo processo de revestimento de pinos ortopédicos de aço inoxidável, utilizados em implantes. Eles são recobertos por um filme de hidroxiapatita, material que não induz a rejeição. O grande diferencial dessa tecnologia é oferecer um produto mais eficiente, diminuindo o tempo de recuperação dos pacientes submetidos a esse tipo procedimento.
38 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Pinos ortopédicos revestidos 39
A inovação tecnológica consiste em um método inédito para recobrir próteses e pinos para implantes com hidroxiapatita, um tipo de cerâmica a base de fosfato de cálcio. A hidroxiapatita é um material comprovadamente biocompatível, isto é, em contato com tecido humano ela é reconhecida como tecido ósseo, redu“O pino revestido com material zindo o risco de rejeição do pino ou prótese bioativo adere completamente implantados e, consequentemente, o tempo ao osso do paciente, tornando de recuperação. Introduzida por pesquisaa imobilização mais eficiente. dores norte-americanos, ela já é utilizada em implantes em ortopedia e odontologia. Ao mesmo tempo, ele reduz “O que nós fizemos foi criar uma tecnologia as chances de rejeição e de nacional para o revestimento de próteses e processos inflamatórios “ pinos com essa cerâmica bioativa”, conta o coordenador das pesquisas, José Roberto Tavares Branco. “O projeto tem um conjunto amplo de aplicações. O produto que escolhemos para levar a tecnologia ao mercado é o pino fixador transfixante revestido”, complementa. O revestimento é feito por um método de pulverização por partículas, que garante um recobrimento fino e uniforme, características fundamentais para o
Mercado em crescimento Não existem empresas brasileiras que produzam pinos revestidos com hidroxiapatita. Para utilizá-lo, há que importar. Ao mesmo tempo, por conta das vantagens que oferecem na recuperação de fraturas e lesões, aliadas ao crescimento da população idosa, a demanda para esse tipo de pino tem aumento constante. O mercado de reparação de fraturas responde por uma receita de 5,2 milhões de dólares por ano e, dentro desse segmento, os fixadores externos representam 15% do total, movimentando cerca de 780 milhões de dólares no mundo todo, em 2009. Um quadro da evolução do mercado de dispositivos ortopédicos, reparação de fraturas e fixadores externos desenha perspectivas de crescimento de até 50% nesse mercado até 2016, sugerindo que os investimentos nessa tecnologia devem ter retorno significativo.
40 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Pinos ortopédicos revestidos 41
uso dos pinos em procedimentos cirúrgicos. “O processo utiliza uma técnica de aspersão térmica a plasma que utiliza a hidroxiapatita na forma de microparticulas”, explica Ricardo Luis Ribeiro, que participa do projeto. “Essas partículas, quando injetadas no ambiente próximo ao plasma, dão início à pulverização, porque recebem uma quantidade de calor suficiente para entrarem no processo de fusão, e, assim, são liquefeitas e continuam a trajetória até o impacto na superfície dos pinos. É como se fosse um banho de partículas no pino com um spray”, explica. Redução dos processos inflamatórios Os pinos para implantes são feitos de aço inoxidável. Sua função é imobilizar as partes que precisam ser reconstituídas. Quanto melhor for a imobilização, mais rápida será a recuperação óssea. O pino revestido com material bioativo adere completamente ao osso do paciente, tornando a imobilização mais eficiente. Ao mesmo tempo, ele reduz as chances de rejeição e de processos inflamatórios. “Qualquer cirurgia abre portas para processos infecciosos, e isso é agravado em pacientes debilitados. A introdução de pinos aumenta ainda mais esse risco”, lembra José Roberto. Inflamações na fase pós-operatória aumentam o tempo de internação. Existem casos em que uma nova cirurgia tem que ser feita para substituir o pino. “O material bioativo sela essas entradas, ele é uma barreira para as infecções”, destaca. O foco do projeto no CETEC é o revestimento de pinos transfixantes com diâmetro entre dois e seis centímetros. No entanto, a tecnologia pode ser expandida para o recobrimento de materiais de qualquer formato, 42 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
incluindo os utilizados para joelhos e bacia, em geral de formato arredondado e outros tipos de prótese. Há também possibilidade de expansão da tecnologia para outros nichos de atuação, como pinos para utilização veterinária e em implantes odontológicos. Impacto no Sistema de Sáude Já estão sendo feitos testes em seres humanos por meio de uma parceria com empresa do setor médico. Os resultados preliminares indicam que o uso dos pinos revestidos reduz significativamente o tempo de recuperação de um paciente submetido a cirurgias de inserção e manutenção de implantes, com reflexo no tratamento como um todo, uma vez que os custos podem ser reduzidos em mais de 90%. No caso do Sistema Único de Saúde – SUS, a adoção de pinos revestidos desenvolvidos no CETEC poderia ter um impacto positivo no custo de procedimentos ortopédicos que envolvem implantes. Há que se destacar, ainda, o retorno mais rápido do paciente às suas atividades normais. Equipe e contatos José Roberto Tavares Branco | jose.branco@cetec.br Gislene Custódio | gislene.custodio@cetec.br Luis Octávio de Oliveira e Britto | luiz.octavio.britto@cetec.br Pinos ortopédicos revestidos 43
Sistema de arquitetura de conhecimentos Tecnologia é ferramenta inovadora para organização e relacionamento de informações
Como conciliar o desenvolvimento econômico e a preservação do meio ambiente? Essa foi a motivação inicial para um grupo de pesquisadores do CETEC a desenvolver um pacote de sistemas independentes, o SIGea, sisORCI e SisDec, constituindo uma ferramenta inovadora para organização e relacionamento de conhecimentos. Os sistemas servem para produzir cenários em propriedades rurais e em grandes empreendimentos públicos como a construção de usinas hidrelétricas. Outra finalidade seria a criação de plataformas de gestão do conhecimento, voltadas para empresas e instituições de ensino e pesquisa.
O Sistema de Informação sobre a Terra (Gea) ou SIGea é um conjunto de bancos de dados que inclui textos, imagens, fotos, dados quantitativos, cartográficos e matemáticos. Coletados ou produzidos pela equipe técnica envolvida no projeto, tem o objetivo de fazer um mapeamento completo da região que está sendo “O sistema organiza informações, analisada. “O sistema é dinâmico e bastanproduz mapas de solos, da te amigável”, explica Paulo Pereira Martins cobertura vegetal, hidrografia, Junior, que coordena o projeto. “Os clientes gera mapas de riscos, cria terão a liberdade de adicionar dados, inforcenários a partir dos quais o mações e conhecimentos conforme sua neproprietário toma decisões cessidade”, diz. que levam em conta tanto os O segundo sistema, o sisORCI, consiste aspectos econômico, social em organogramas de rodas de correlações e quanto o ambiental” impactos (ORCI). Cada Roda deve conter um conhecimento fundamental ao tema do organograma e deve ser interligada por eixos conectivos, com espaços para cada modalidade de caracterização de conhecimentos. No caso de um sistema para uma propriedade rural, as Rodas seriam solo, agricultura, água, bacia hidrográfica, gestão ambiental agrícola, entre outras. “As Rodas
são como espaços em branco que recebem conceitos cognitivos fundamentais de uma ciência, de um conjunto de ciências, de um sistema do mundo real ou de um conjunto de sistemas”, explica Martins. Dentro da arquitetura do sistema, são feitas associações entre essas Rodas de modo a produzir cenários sobre a propriedade rural em questão. O sistema correlaciona informações isoladas de modo a gerar novas informações, sem obedecer a um critério hierárquico que privilegie o aspecto econômico ou o aspecto ambiental. “Em se tratando de sistemas sociais, a noção de hierarquia não é adequada. Neste projeto a noção de organograma (ORCI) é bem diferenciada, contemplando Rodas, correlações e impactos”, afirma o pesquisador. O último sistema, denominado SisDec, corresponde a uma família de sistemas de inteligência computacional para auxílio à decisão. Associado aos dois outros descritos anteriormente, o SisDec auxilia na tomada de decisão a partir de conhecimentos arquitetados e informações inteligentemente organizadas. “O objetivo é fazer com que qualquer profissional entenda dessas relações em diferentes níveis de profundidade. No primeiro nível estão conceitos mais simples, em seguida os temas são aprofundados progressivamente”, explica Paulo Martins. Em um sistema montado para análise de cenários de determinada bacia hidrográfica, por exemplo, seriam inseridas informações sobre todos os solos daquela região. “É possível organizar o conhecimento de forma progressiva, sequencial, em níveis mais profundos e mais amplos. É para isso que existe esse instrumento”, afirma Martins. 46 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Modelo de negócio Tendo esse sistema como diferencial, a ideia dos pesquisadores é criar uma empresa prestadora de serviços ambientais, proporcionando maior agilidade e menor custo no desenvolvimento de projetos. De acordo com Paulo Martins, o cliente, ao contratar um serviço de mapeamento de sua propriedade, vai ter todas as respos-
FIGURA 2: Relações entre SIGs, SiGea, SisORCI e família SisDEC
Sistema de arquitetura de conhecimentos 47
Tecnologia para aproveitamento da bauxita Inovação permite ganho na produção de alumínio com redução no consumo de energia
A bauxita é o terceiro mineral mais abundante na natureza. É composta por um ou mais tipos de hidróxidos de alumínio e outros tipos de materiais como sílica e óxido de ferro. Praticamente toda bauxita retirada da natureza é destinada à produção de alumínio por meio do método conhecido como Processo Bayer. Desenvolvido, em 1888 pelo químico austríaco Karl Josef Bayer, o processo sofreu poucas modificações até hoje. A novidade, agora, é a redução significativa do consumo de energia na primeira etapa. O autor do novo procedimento é o pesquisador Vitor José Pinto Gouveia, da Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC. A alteração também vai reduzir o teor de sílica reativa final do processo, um fator importantíssimo na produção do alumínio. tas para a atividade econômica que ele exerça do ponto de vista ecológico. O sistema organiza informações, produz mapas de solos, da cobertura vegetal, hidrografia, gera mapas de riscos, cria cenários a partir dos quais o proprietário toma decisões que levam em conta tanto os aspectos econômico, social quanto o ambiental. A preocupação em conciliar o crescimento econômico com a preservação do ambiente é crescente. Com isso, os estudos ambientais já são uma realidade tanto para pequenos proprietários quanto para grandes investidores. A tecnologia que está sendo desenvolvida no CETEC vem ao encontro dessa necessidade, com o diferencial que pode ser adaptada a qualquer tema, desde ciências até engenharia. Alguns clientes potenciais para esse tipo de prestação de serviço são os comitês de bacias hidrográficas, órgãos ambientais estaduais e federais, secretarias municipais de meio ambiente, proprietários rurais.
Equipe e contatos Paulo Pereira Martins Junior | paulo.martins@cetec.br João Álvaro Carneiro | alvaro.carneiro@cetec.br Renato Moreira Haddad 48 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
Tecnologia para aproveitamento da bauxita 49
No Processo Bayer, a bauxita – liberada do alumínio – é lixiviada com soda cáustica em temperaturas que chegam a 175°C. Lixiviação é o processo de extração de uma substância presente em componentes sólidos por meio da sua dissolução em um líquido. “O processo convencional utiliza a soda, um reagente básico, para converter a bauxita em hidróxido de alumínio”, explica Vitor Gouveia. “Esta primeira fase, chamada de digestão, libera os componentes da bauxita, gerando um tipo de caldo onde estão misturados hidróxido de alumínio e óxido de ferro”, diz. Atualmente, segundo a ABAL, Associação Brasileira de Alumínio, a grande maioria das refinarias no mundo e as localizadas no Brasil adotam o Processo Bayer para o tratamento da bauxita. O método demanda alto consumo de energia e tem como resíduo a chamada lama vermelha, altamente tóxica. Ela adquire essa coloração devido à presença de óxido de ferro e pode acarretar acidentes ambientais de grandes proporções. Reação química seletiva A mudança proposta consiste em utilizar um reagente ácido, em condições adequadas, na etapa de digestão. “A diferença é que o ácido consegue liberar o hidróxido de alumínio, sem abrir, isto é, sem liberar a sílica, também presente na bauxita”, destaca Gouveia. É como se o ácido selecionasse quimicamente o hidróxido de alumínio, liberando-o para as fases seguintes “A grande vantagem é que o do processo de fabricação do alumínio. A vanprocesso praticamente não usa tagem disso é racionalizar o consumo de enerenergia na primeira fase, um gia do processo como um todo. No Processo fator crucial para a indústria Bayer convencional, a sílica e óxido de ferro, transformadora de bauxita em não digeridos, são liberados na lama vermealumínio” lha. “Alterando a fase de digestão dentro do Processo Bayer, os teores de sílica reativa (nas etapas posteriores) e óxido de ferro no resíduo gerado são drasticamente reduzidos”, complementa o pesquisador. Com isso estima-se que a lama vermelha seja menos tóxica, facilitando seu reaproveitamento. Segundo Gouveia, com estudos apropriados, a sílica pode ser usada para fabricação de vidro, cerâmica e tijolos. Já o óxido de ferro serve como matéria-prima para indústria de pigmentos e outros produtos que utilizem esse elemento na sua fórmula. Eficiência e Economia A indústria de alumínio é consumidora intensiva de energia elétrica e o Processo Bayer convencional contribui para elevar os números dessa equação já que, para a reação da digestão, são necessários aquecimento e pressão elevada. A inovação proposta permite que a reação da digestão seja realizada a temperatura e pressão ambiente. “A grande vantagem é que o processo praticamente não usa energia na primeira fase, um fator crucial para a indústria transformadora de bauxita em alumí50 programa de INCENTIVO À inovaçÃO
nio”, aponta Vitor Gouveia. Este pode ser um dos grandes atrativos dessa tecnologia, já que o setor tem buscado maior eficiência no uso de energia. Os testes realizados nos laboratórios do CETEC demonstraram que o novo processo pode aumentar em até 5% o aproveitamento do alumínio retirado da bauxita. Esse fator é interessante para as empresas uma vez que propicia um aumento na produção e receita sem que seja necessário aumentar o volume de recursos utilizados. Estudos realizados no âmbito do projeto demonstram que a tecnologia proporciona um aumento de dois a 35 milhões de dólares ao ano para as refinarias somente em ganhos relacionados ao maior aproveitamento do alumínio contido na bauxita. Há que se destacar que o processo de transformação da bauxita tem custo elevado porque são necessárias cinco toneladas de bauxita para produzir uma tonelada de alumínio. Além disso, a perspectiva de ganhos deverá aumentar ainda mais se considerarmos os percentuais de energia economizados a partir da implantação da nova tecnologia. Oportunidades de negócio A tecnologia foi testada com sucesso em escala laboratorial. As próximas etapas devem definir processos e equipamentos necessários para sua aplicação em escala industrial. A princípio foram definidas duas oportunidades de negócios que se complementam. A primeira é o licenciamento da tecnologia para as empresas que atuam na produção de alumínio com a vantagem do baixo investimento para incorporar na nova tecnologia. A segunda oportunidade de negócio seria a prestação de serviços de consultoria técnica para implantar e operar os novos processos de refino. Essa opção poderia aumentar o interesse pelo licenciamento, já que as empresas teriam a segurança complementar de um serviço de consultoria do pesquisador responsável pelo novo processo. O Brasil – um dos países com maior concentração de reservas de bauxita – está entre os maiores produtores de alumínio do mundo, e em alumínio primário os Estados Unidos e Canadá. Assim, tanto o mercado interno quanto o externo podem ser uma boa opção para utilização da tecnologia. Equipe e contato Vitor José Pinto Gouveia | vitor.pinto@cetec.br Antonio Alves Mendes Filho | antonio.mendes@cetec.br Marta Ribeiro dos Santos | marta.ribeiro@ cetec.br 52 programa de INCENTIVO À inovaçÃO