Transcript
NANOTECNOLOGIA – Nanotechnology
Abner Lemuel Rosa de Oliveira1
Hugo Raphael Mendes da Silva2
Juliana Oliveira de Almeida3
Marco Antonio de Carvalho Rezende4
Sandy Emilly Lima Nascimento5
1- Graduando do curso de Engenharia Biotecnológica e Bioprocessos pela
Universidade Federal do Tocantins – UFT
2- Graduando do curso de Engenharia Biotecnológica e Bioprocessos pela
Universidade Federal do Tocantins – UFT
3- Graduando do curso de Engenharia Biotecnológica e Bioprocessos pela
Universidade Federal do Tocantins – UFT
4- Graduando do curso de Engenharia Biotecnológica e Bioprocessos pela
Universidade Federal do Tocantins – UFT
5- Graduando do curso de Engenharia Biotecnológica e Bioprocessos pela
Universidade Federal do Tocantins – UFT
Resumo
A nanotecnologia está presente em muitos componentes eletrônicos,
desde computadores até aparelhos de medicina e outros tantos itens que
possuem alta tecnologia. Seu princípio básico está na construção de
estruturas e novos materiais a partir dos átomos que são como tijolos
básicos da natureza. Sendo uma área promissora, mas que dá apenas seus
primeiros passos.
Embora essa ciência tenha surgido há pouco tempo, você pode se
surpreender ao descobrir quantos produtos no mercado atualmente é baseado
em nanotecnologia; semicondutores, Biomateriais, Chips, cosméticos entre
outros. São partículas tão minúsculas quanto um bilionésimo de metro. É
algo como um grão de areia diante do litoral brasileiro inteiro. Onde
escala tão reduzida oferece uma vantagem fundamental: viabiliza o rearranjo
de átomos de modo a que formem materiais com novas e diferentes funções.
Também propicia a criação de aparelhos mais leves e com maior capacidade de
memória – uma vez que, em proporções nano, passam a caber mais recursos no
mesmo lugar.
Apesar de toda essa revolução que vem mudando a sociedade moderna,
precisamos nos atentar ate que ponto ela facilita nossa vida sem esquecer-
se dos impactos negativo que ela pode causar ao meio ambiente e as pessoas
(nano poluição). Pode parecer mais uma evolução no excitante mundo da
tecnologia. Mas é mais que isso! É uma revolução na maneira de ver as
coisas e de construir novos materiais. Onde a indústria vê na
nanotecnologia o futuro do desenvolvimento de muitos de seus novos
produtos.
Palavras chaves- Nanotecnologia; Nano poluição; Brasil; Inovações
tecnológicas; Alta tecnologia.
Abstract
Nanotechnology is present in many electronic components, from
computers to medical devices and many other items that post-Suem
technology. Its basic principle is to build structures and new materials
from atoms which are like building blocks of nature. Being a promising
area, but that gives its infancy.
Although the science has emerged recently, you may be sur-understand
how to find products on the market today is based on nanotechnology,
semiconductors, biomaterials, Chips, cosmetics and others. Particles are as
tiny as one-billionth of a meter. It's like a grain of sand in front of the
entire Brazilian coast. In such a small scale-ce offered a key benefit:
enables the rearrangement of atoms so that they form materials with new and
different functions. It also facilitates the creation of lighter equipment
and greater memory capacity - once in nano proportions, they start to fit
more features in one place.
Despite this revolution, still walked with awe-es sa new science that
is changing modern society, but we need to look up to what point it makes
our life without forgetting the negative impacts it can cause to the
environment and people (nano pollution). It may seem more exciting
developments in the technology world. But more than that! It is a
revolution in the way of seeing things and build new materials. Where the
industry sees the future of nanotechnology in the develop-ment of many of
its new products.
Keywords - Nanotechnology, Nano pollution, Brazil, Technological
Innovations, High technology.
Surgimento da nanotecnologia
A primeira que vez que o conceito nanotecnologia foi usada data de
1959, quando Richard Feynman físico do Caltech, deu uma palestra chamada
"Há muito espaço lá embaixo." E apesar de nunca ter mencionado
explicitamente a palavra "nanotecnologia" casou uma nova revolução na
sociedade.
Segundo Feynman com a nanotecnologia era possível precisamente
manipular átomos e moléculas, na qual a sua famosa frase "há muito espaço
lá em baixo" marcou a primeira menção sobre nanotecnologia, surpreendendo
toda a academia cientifica da época. Onde também antecipou um espectro de
campos científicos e técnicos hoje bem estabelecido (scientific Ameican).
E embora os primeiros conceitos tenham partido de Feynman, a nanotecnologia
começou a ser conhecida somente na década de 80 por meio de Eric Drexler
cientista e nanotecnólogo dos Estados Unidos.
Seu primeiro trabalho a respeito dessa nova ciência surgiu em 1981 na
qual se discutia a possibilidade de reproduzir mecanicamente a atividade
celular, assim a partir daí o termo começou a ficar mais abrangente e
compreensível. (Kelty, Christopher 2007)
Figura 1: Richard Feynman,
Figura 2: Eric
Drexler,
Em 1981, Drexler publicou seu primeiro artigo sobre o tema na revista
científica de prestígio, Anais da Academia Nacional das
Ciências. Intitulado "A engenharia molecular: Uma abordagem para o
desenvolvimento das capacidades gerais de manipulação molecular", essa
publicação, essencialmente, expandiu a idéia de biologia molecular pela
fabricação de integração científica moderna com as idéias de Feynman
(Kelty, Christopher 2007).
Segundo a scientific Ameican a primeira evidencia sobre o mundo nano
e a confirmação da teoria de Feynman surgiu no outono de 1987 quando o
estudante graduado Bart Van j. Wes da Universidade de Tecnologia de Delft
Henk Van Houten, do Philips Reseach (ambos da Holanda), e seus
colaboradores estudavam o fluxo de corrente elétrica através do que agora
chamamos de constrição quântica¹
¹são estreitas trilhas condutoras de corrente em um pequeno
semicondutor, dos quais os elétrons são forçados a fluir (ver figura 3)
Figura 3: Constrição Quântica
Realizando trabalhos com esse tipo de controle de elétrons Bart e
Henk esperava ver apenas sutis efeitos da condutância controlada de
elétrons. Em vez disso o que perceberam foi um padrão pronunciado, e
característico de escadaria, analise posteriores revelaram que ocorriam
platôs a intervalos regulares e precisos.
David Wharam e Michael Pepper, da University de Cambridge obtiveram
resultados similares ao trabalhar com constrição quântica. As duas
descobertas representaram à primeira evidencia robusta da quantização da
condutância elétrica na qual hoje é uma propriedade básica de pequenos
condutores que ocorrem quando as propriedades de ondas dos elétrons são
mantidas coerentemente da fonte para o desguardouro (entrada e saída) em um
dispositivo nano-eletrônico. Porém Feyman já tinha antecipado esse tipo de
comportamento entre os elétrons em sua primeira palestra "tenho pensado em
alguns dos problemas de construir circuitos elétricos em pequena escala, e
o desafio da resistência é serio" Richard Feynman na sua palestra (há muito
espaço lá em baixo).
Um segundo exemplo significativo das leis recém descobertas da nano
escala que levaram a nascente nanotecnologia foi postulado pela primeira
vez em 1985 por Konstantin Likiharev, um jovem profesor de física da
Universidade Estadual de Moscou, ele e seus colegas de trabalho Alexander
Zorin e Dmitri Averin na qual anteciparam que cientistas poderiam controlar
o movimento de átomos individuais e isso criaria um novo tipo de
dispositivo chamado ³transistor de elétron único e isso se confirmou em
Zurique, na Suíça, quando a IBM anunciou a criação do microscópio de
varredura por tunelamento eletrônico, uma evolução das pesquisas com
microscópios eletrônicos que vinham sendo feitas desde a primeira metade do
século passado. Aonde o acesso a essa dimensão vem sendo facilitado após o
desenvolvimento dessa tecnologia que permite ao homem visualizar as
dimensões muito pequenas, próximas do tamanho dos átomos.
Uma das imagens célebres - que também foi um produto que acabou por
ganhar o prêmio Nobel - foi feita pelos pesquisadores da IBM, que primeiro
produziram esse tipo de microscópio e foram capazes, logo a seguir, de
produzir a imagem da sigla IBM construída com átomos colocada uns atrás dos
outros. "Este foi um marco na história do desenvolvimento da nanociência",
lembra Martins. (Brazil, 2004)
Essas novas tecnologias- microscópios de tunelamento eletrônico -
permitiram uma nova apropriação da nanociência, isto é, a geração de
produtos que podem vir a ser explorada comercialmente, fonte da
nanotecnologia. "Obviamente a nanotecnologia é o segmento, a conseqüência
da nanociência. Tanto os materiais nanoestruturados (montados a partir de
estruturas nanométricas) quanto essa instrumentação capaz de visualizar e
manipular estes materiais pode dar origem a vários produtos. É a transição
entre a nanociência e a comercialização de produtos, essa tradução é onde
se assenta o que nós chamamos de nanotecnologia", diz Morais. "Então, todo
esse conhecimento científico básico pode ser comercializado como um novo
sucessor da economia mundial. E há uma grande expectativa em relação a
isso", acrescenta (Brazil, 2004). ³transistor: O transistor é
um componente eletrônico que é utilizados principalmente como
amplificadores e interruptores de sinais elétricos
Mas, como em toda a revolução, há sempre as oportunidades e as
ameaças. Por esta razão, as discussões sobre o desenvolvimento da
nanotecnologia têm sido aquecidas na mesma proporção que as novas
descobertas possibilitam a implementação de avanços tecnológicos e
científicos.
Para se ter uma idéia de como essa dimensão tão pequena tem
capacidade de gerar um movimento tão grande na nossa sociedade que pode
alterar os rumos do setor produtivo, a Fundação Nacional de Ciências dos
Estados Unidos - agência independente do governo norte-americano dedicada a
promover o progresso da ciência - prevê que o segmento da nanociência e da
nanotecnologia irá atingir uma movimentação de algo em torno de US$ 1
trilhão em dez ou quinze anos.
"Trata-se de uma tecnologia em escala atômica e que se por um lado
encerra promessas de grandes avanços - embora até agora não se saiba muito
bem onde e como seriam realizados - por outro lado cria possibilidades de
realizar investimentos que possam render mais ou menos o que foi o boom da
Internet em meados dos anos 90", afirma o professor Henrique Rattner,
consultor econômico do IPT. "Mas parece que a preocupação com a parte
econômica e financeira é maior do que o interesse pela parte científica e
tecnológica, embora ainda haja em diversos países centros de estudos e
laboratórios que procuram explorar essas áreas de forma não comercial",
avalia Rattner (Brazil, 2004).
Uma das principais características da nanotecnologia é a velocidade
com a qual os avanços se dão nesta área. Para se ter uma idéia, cientistas
da Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação da Unicamp (Universidade
Estadual de Campinas) estimam que em cinco ou dez anos seja possível
construir um protótipo de nano robôs com um sexto do tamanho de um glóbulo
vermelho que atue dentro do organismo humano podendo ministrar drogas
diretamente em áreas pré-determinadas do corpo.
"A tendência é que a redução nos tamanhos e instrumentos continue. O
processo de miniaturização é uma coisa galopante. Nós ainda não temos,
obviamente, robôs em escala milimétrica na prateleira, mas a gente vai ter
nos próximos anos", prevê Morais.
É na área de saúde, principalmente, que as expectativas quanto à
utilidade da nanotecnologia são maiores, já que a manipulação de pequenas
estruturas ou de substâncias em dimensões reduzidas podem otimizar de forma
decisiva a atuação da medicina. Uma das vertentes de estudos interessantes
é a que prevê o uso de materiais nanoestruturados como carreadores de
drogas. Um exemplo disso são as chamadas formulações lipossomais, isto é,
utilizar-se uma droga em estruturas nanométricas chamadas lipossomas. Esses
lipossomas são vesículas em escala nanométrica que são produzidas
artificialmente e que têm uma biocompatibilidade muito grande, como explica
o professor Morais. (Brazil, 2004).
"Você pode, por exemplo, colocar insulina dentro de uma nanocápsula
dessas e injetar isso no paciente, tendo-se que a membrana desse lipossoma
é construída de tal forma que é sensível ao nível de açúcar no sangue. Essa
estrutura é capaz de circular pelo organismo sem ser eliminada ou
reconhecida pelo sistema imunológico. Ou seja, ela pode ter um tempo de
circulação no organismo muito longo. Quando o nível de açúcar do paciente
subir, esta nanocápsula pode abrir e liberar a insulina", afirma o
professor da UnB (Brazil, 2004).
É nessa dimensão pequeniníssima que trabalha a nanotecnologia e sua
originadora, a nanociência, já que tudo começa na ciência para que sejam
desenvolvidas tecnologias que se transformam em produtos manipulados pelo
homem. As pesquisas estão sendo trabalhadas, feitas nessa dimensão. Ou
seja, basicamente é você trabalhar átomo por átomo. A nanotecnologia, ou a
tecnologia atômica, refere-se a uma gama de novas tecnologias que buscam
manipular (Brazil, 2004).
Nanotecnologia no Brasil
O Brasil é o país com a maior estrutura para desenvolver
nanotecnologia na América Latina, graças ao número de instituições e
especialistas de diversas áreas envolvidos em estudos de manipulação de
nanopartículas. E apesar do destaque, a notícia não deve ser considerada
com tanto entusiasmo. Isso porque em âmbito mundial o Brasil ainda se
encontra muito atrás no desenvolvimento da nanotecnologia. Atualmente
existem mais de 30 países no mundo com projetos significativos relacionados
a Nano. (Milena, 2009)
No trabalho "Sistema brasileiro de inovação em nanotecnologia"
(UFRJ), o economista Leonardo de Assis Santos destaca que Japão, Estados
Unidos e a União Européia estão entre os maiores investidores. Já países
emergentes como China e Coréia do Sul estabeleceram antes do Brasil
programas para o desenvolvimento de produtos nanotecnológicos – hoje os
dois países chegam a investir em média US$ 200 milhões por ano. Estima-se
que em 2015 esse setor movimentará um trilhão de dólares. O Ministério de
Ciência e Tecnologia (MCT) estabeleceu como objetivo fazer o Brasil
responsável por 1% do mercado mundial até 2010. Para alguns especialistas,
para o Brasil atingir esta meta, serão necessários investimentos na ordem
de 3 a 5 bilhões de dólares, o que está bem acima da realidade atual do
nosso país", acrescenta Santos. No triênio 2004-2007 o MCT alocou algo em
torno de R$ 77 milhões para pesquisas nesse âmbito. (Milena, 2009)
Desde 2001, o Brasil estimula oficial e diretamente as pesquisas na
área, a partir da criação de quatro redes brasileiras de atuação no
segmento da nanociência e nanotecnologia. Após a posse do governo do
presidente Luiz Inácio Lula da Silva, foi criado o Programa de
Desenvolvimento da Nanociência e Nanotecnologia, incluído no PPA 2004-2007
(Plano Plurianual, que determina o planejamento estratégico dos
investimentos do país durante quatro anos).
Agora em 2004, o orçamento para o desenvolvimento da área de
nanociência e nanotecnologia prevê investimentos oficiais de R$ 8,7
milhões. Até 2007, segundo o PPA, esses investimentos devem totalizar quase
R$ 80 milhões. É pouco, quando comparamos os investimentos realizados por
países desenvolvidos neste segmento. Os Estados Unidos, por exemplo,
investiram algo em torno de US$ 1,5 bilhão no ano passado nesta área, sendo
US$ 900 milhões do governo e US$ 600 milhões da iniciativa privada (Brazil,
2004).
Segundo Morais "A comunidade científica brasileira está hoje bem
organizada em relação à nanociência. O Brasil faz hoje nanociência de
excelente qualidade... o país tem uma potencialidade muito grande nessa
área. Agora, para você saltar de nanociência para nanotecnologia - e aí
você poder ter produtos brasileiros no mercado internacional baseados em
nanociência -, para você agregar valor a esses produtos, colocando-os em
condições viáveis no mercado, para você ter retorno e vencer essa barreira,
tem de ter mais investimento"
Ele ainda defende que esse investimento e a organização dessa tarefa
fiquem nas mãos do Estado. "É preciso que o governo federal faça um plano
para a nanotecnologia. Este é o momento. O Brasil ainda tem espaço para
construir um plano para a nanociência e a nanotecnologia. A nanociência
brasileira já está razoavelmente organizada. Mas a nanotecnologia
brasileira não existe. Não há instrumentos, não há uma política de médio e
longo prazo para a nanotecnologia. É preciso criar essa política séria e é
preciso fazer investimento sério. Mas é preciso também que o governo traga
para esta tarefa a iniciativa privada. Porém, de qualquer forma, quem tem
que organizar isso e estimular a sociedade dentro desta iniciativa é o
governo." (Brazil, 2004).
Com base em pesquisas realizadas nos anos 2002 e 2003, o MCT
identificou as principais necessidades do Brasil para o desenvolvimento da
nanotecnologia que são: treinar recursos humanos; conceber, desenvolver e
implementar currículos inovadores e material didático; fomentar pesquisa,
desenvolvimento e engenharia; transferir tecnologia; criar novas empresas;
criar novos centros de pesquisa; e trazer ao mercado novos materiais,
produtos e processos baseados em nanotecnologia.
O país tem grande potencial no desenvolvimento da indústria
farmacêutica, médica e cosmética, no desenvolvimento de materiais para
benefício do meio ambiente (como monitoramento, recuperação e tratamento de
água, esgoto e afluentes). As pesquisas feitas no Brasil também apontam
para o descobrimento mais efetivo de produtos para o setor energético com
células combustíveis e produção, armazenamento e conversão de hidrogênio
(Milena, 2009)
Mesmo com a restrição de recursos, Morais (2004) considera que o
Brasil vem se destacando no cenário científico quando o assunto é
nanociência. Ele lembra que alguns países já perceberam que "o Brasil está
fazendo nanociência com um rendimento fantástico". "Quer dizer, o país não
investe muitos recursos e tem um resultado fantástico. Portanto, a questão
custo-benefício aí é extremamente favorável. A comunidade brasileira, com
poucos recursos, consegue dar uma resposta fantástica em nanociência.
Então, para eles é uma excelente oportunidade de fazer cooperação com o
Brasil. Eles sabem que têm instrumentos para, a partir da nanociência,
construir nanotecnologia. Nós não temos esses instrumentos", conclui.
(Milena, 2009)
Nano poluição
Não há dúvida de que a nanotecnologia oferece a perspectiva de
grandes avanços que permitam melhorar a qualidade de vida e ajudar a
preservar o meio ambiente. Entretanto, como qualquer área da tecnologia que
faz uso intensivo de novos materiais e substâncias químicas, ela traz
consigo alguns riscos ao meio ambiente e à saúde humana.
A nanotecnologia poderá originar produtos poluentes tão pequenos que
serão impossíveis de detectar. "Se algumas nanopartículas entrarem na
corrente sanguínea ou nas reservas subterrâneas de água, ainda que não
sejam perigosas de forma isolada, podem reagir com outros elementos e
tornarem-se nocivas", adverte Kathy Jo Wetter, uma investigadora do grupo
canadense. (folha online, 2002)
"É claro que poderão existir reações inesperadas, algumas delas
tóxicas, mas isso também acontece com partículas maiores na indústria
tradicional", afirmou Mihail Roco, conselheiro da Fundação Nacional para a
Ciência dos Estados Unidos para a área da nanotecnologia. (folha online,
2002)
A pesquisa na área da nanotecnologia está entre as prioridades
científicas do governo norteamericano, que lhe reservou este ano US$ 604
milhões em fundos federais. Segundo o ETC, o financiamento mundial nesta
área deverá atingir os US$ 4 bilhões. (folha online, 2002)
Wetter, cujo grupo participou na cúpula de Johannesburgo sobre
Desenvolvimento Sustentável no início do mês, acredita que a produção
industrial de nanopartículas ainda não foi devidamente analisada no que diz
respeito aos riscos para o ambiente e para a saúde. "E se estas
nanopartículas se acumularem no fígado ou pulmões?", questiona Wetter.
(folha online, 2002)
Numa ação considerada dramática pelos pesquisadores, o ETC pede aos
governos que interrompam a investigação em nanotecnologia enquanto os
riscos ambientais e para a saúde não forem explicados.
Nos EUA, a agência para a proteção ambiental, a EPA, espera lançar
alguns estudos neste campo até ao final do ano. O ETC avança ainda com
outros cenários potenciais um tanto assustadores: algumas nanopartículas
que em testes como forma de transportar medicamentos para atacar o câncer e
outras doenças também poderiam, por exemplo, espalhar toxinas. (folha
online, 2002)
Segundo os ambientalistas, esta seria uma situação muito perigosa, já
que não existem atualmente sensores para detectar nanopartículas fora do
ambiente laboratorial. (folha online, 2002)
A nanopoluição é gerada por nanomateriais ou durante a confecção
destes. Este tipo de poluição, formada por nanopartículas pode ser muito
perigosa uma vez que pode flutuar facilmente pelo ar viajando por grandes
distâncias. Devido ao seu pequeno tamanho, os nanopoluentes podem entrar
nas células de animais e plantas. Como a maioria destes nanopoluentes não
existe na natureza, as células provavelmente não terão os meios apropriados
de lidar com eles, causando danos ainda não conhecidos.
Lidar com os nanopoluentes deverá ser um dos problemas a ser enfrentados no
campo da nanotecnologia. Ela vem mostrando atualmente todo seu potencial,
revolucionando a indústria e a ciência medica. Mas devemos analisa também
seus impactos causados no meio ambiente e sociedade. Uma vez que
nanoparticulas de difícil visualização a olho nu pode sofrer varias reações
com o meio, causando vários tipos de toxidades e poluição ao meio ambiente.
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Fundação Universidade Federal do Tocantins
Imagem disponível in: http://www.rodrigostoledo.com/2008/02/nokia-morph-o-
celular-do-futuro/
Nanotecnologia
