Pesquisadores da UFPB e da Alemanha desenvolvem novo material biodegradável para indústria automobilística

A Universidade Federal da Paraíba (UFPB), em convênio com o Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Fabricação e Materiais Avançados (IFAM), instituição de pesquisa da Alemanha, com a Nova Institute e as indústrias alemãs Invent GmbH e Rabe Design GmbH desenvolveu um produto inovador, dentro do projeto BestBioPLA – Compósitos de PLA com base inteiramente biológica e estabilidade a longo prazo.

O produto será apresentado na Feira Internacional K 2023 em Düsseldorf, principal feira global da indústria de plásticos e borracha. O objetivo principal do projeto foi o desenvolvimento de uma nova resina de base biológica e biodegradável para utilização na fabricação de peças para indústria automobilística, com uso de fibras naturais cultivadas localmente na Alemanha e no Nordeste do Brasil.

O produto a ser apresentado trata-se de um plástico reforçado com fibras naturais, um compósito polimérico resultante da mistura de dois materiais, o PLA com ácido itacônico, que é um polímero sintético termoplástico e biodegradável; acrescidos a tecidos de flax como fibra.

Esse compósito foi aplicado na montagem da porta de um automóvel resultando em uma peça bio-baseada, biodegradável, com propriedades mecânicas, estabilidade e resistência adequadas, e dentro da normatização exigida na indústria automobilística alemã. O protótipo já foi apresentado em uma feira em Berlim e será demonstrado por pesquisadores da Alemanha e do Brasil na Feira K em Düsseldorf em outubro 2023. A pesquisa também gerou a síntese de novas resinas poliméricas.

O projeto é desenvolvido por meio de um convênio internacional financiado pela Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba (Fapesq) e pelo Ministério de Educação e Pesquisa da Alemanha (BMBF), que conta com equipes de pesquisa no Brasil e na Alemanha com o objetivo de desenvolver materiais eco-eficientes de alta performance para a indústria automotiva, a partir de matérias-primas regionais, óleos vegetais e fibras naturais, de ambos os países, na produção de compósitos biodegradáveis. Ao todo foram investidos mais de 1 milhão de euros no projeto.

No Brasil, a pesquisa é coordenada pela Profa Renate Wellen, do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPB e Coordenadora Geral de Pesquisa da Pró-reitoria de Pesquisa (Propesq) da UFPB, que conta com uma equipe formada por alunos de doutorado do Departamento de Engenharia de Materiais da UFPB e professores e alunos da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).

Na Alemanha, a coordenação dos trabalhos é realizada por Katharina Koschek, chefe do Departamento de Materiais Poliméricos e Engenharia Mecânica, do Instituto Fraunhofer (IFAM), e três cientistas da instituição, além de pesquisadores e desenvolvedores da Invent GmbH, Rabe Design GmbH e Nova Institute.

Para o projeto foram pesquisadas as propriedades das fibras naturais sisal, do Brasil, e flax, da Alemanha. Para o desenvolvimento do primeiro produto, a fibra alemã apresentou mais propriedades necessárias para o produto que se almejava gerar, sendo, então, a escolhida.

De acordo com a Profa Renate, além das propriedades adequadas, o flax destacou-se também pela Alemanha possuir mecanismos de produção de tecidos à base da fibra, o que foi necessário para atingir o produto gerado. No entanto, o sisal brasileiro continua a ser pesquisado pelas equipes.

“O sisal a gente está utilizando em outros compostos e estamos testando outras viabilidades que possam ser atendidas. No momento, a gente tem dois alunos de doutorado investigando utilidades do sisal e onde ele se adequa, tudo voltado para a indústria automobilística”, explicou Wellen.

O projeto da pesquisa foi desenvolvido na Alemanha durante o pós-doutorado da Professora Renate Wellen no Instituto Fraunhofer. Em 2019, o projeto foi aprovado na chamada Client II – Parcerias Internacionais para inovações sustentáveis, do Governo Alemão.

A proteção do meio ambiente esteve presente como um dos objetos durante todo o processo de pesquisa e desenvolvimento do produto, que pode ser descartado sem agredir o meio ambiente. Esta é, para Renate Wellen, a característica mais importante do trabalho realizado, além do impacto ecológico positivo, aumenta-se o valor agregado em ambos os países, contribuindo para o desenvolvimento sustentável desde as regiões produtoras das fibras naturais até a cadeia de aplicação industrial.

“Nesse projeto a gente consegue sair de uma economia linear para uma economia circular, ou seja, a gente conseguiu atingir um alto nível de síntese de polímero, um alto nível de produção de compósitos contribuindo para economia circular, sem agressão ao meio ambiente. E isso eu acho que é importantíssimo. Então é a ciência em prol do nosso ecossistema de forma comprovada”, disse a docente.

Internacionalização

Na opinião da coordenadora brasileira, a possibilidade de participar de atividades e parcerias internacionais é muito importante para a UFPB. Neste convênio, além do produto desenvolvido, a docente destaca como ganhos para a Universidade a oportunidade de ter um projeto diretamente aplicado com o setor industrial e a possibilidade da capacitação pessoal a nível internacional.

“O Fraunhofer tem 72 unidades e o IFAM é o sexto melhor. Então, daí tira-se a importância e o grau tecnológico e científico de com quem a gente está trabalhando e do que a gente está fazendo”, disse Renate Wellen.

De acordo com Renate, foi realizado um estudo do ciclo de vida do compósito gerado com caracterização térmica, mecânica, química e espectroscópica do material que resultou em diversos artigos científicos escritos e publicados, um ganho na capacitação dos alunos envolvidos no projeto que resultaram na aprovação de dois estudantes em bolsas internacionais, sendo uma a bolsa Marie Curie para doutorado na França e outra para doutorado Sanduíche na Alemanha.

A Agência de Cooperação Internacional (ACI-UFPB) destacou as colaborações com a Alemanha. Somado às instituições Hochschule Bremen (City University Of Applied Sciences) e a Universidade de Vechta, são 54 acordos de cooperação acadêmica com universidades europeias. A ACI destaca ainda a importante infraestrutura laboratorial da UFPB, a qual permite um ambiente ideal para explorar temas de grande impacto, especialmente dentro da estrutura do NEPEM-Núcleo de Estudos e Pesquisas em Materiais, permitindo interações internacionais com forte engajamento mútuo para avanços científicos e tecnológicos. 

Próximos passos

Após a conclusão da primeira etapa da pesquisa, o convênio internacional terá continuidade. Entre os dias 18 e 20 de julho foi realizado na UFPB um encontro híbrido do Projeto BestBioPLA, com a participação presencial de pesquisadores da UFPB, do Fraunhofer IFAM (Bremen) e da INVENT GmbH; e participação virtual de pesquisadores da NoVA Institute, do Fraunhofer IFAM, e da Rabe Design GmbH. No encontro foram discutidos os principais resultados dos projetos e definidos pontos estratégicos para futuras colaborações.

O planejamento é que o próximo convênio busque adequar o processo de síntese da resina desenvolvida, utilizar novas resinas e ampliar o campo de aplicação com foco na indústria automobilística. Uma das ideias é a utilização da fibra de coco na produção de peças para a indústria automobilística.