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Nanotecnología

Innovación en pequeña escala

Las nanopartículas combaten microorganismos y mejoran la eficiencia de los adhesivos

Rorivaldo Camargo y Ricardo Tranquilin / cmdmcNanopartículas de plata visualizadas en el microscopio electrónico de barrido y coloreadas artificialmenteRorivaldo Camargo y Ricardo Tranquilin / cmdmc

Las partículas nanotecnológicas que destruyen bacterias en la superficie del instrumental odontológico o que garantizan adhesivos con mayor transparencia y eficiencia ya son una realidad en Brasil. Con un tamaño equivalente a 1 milímetro dividido en un millón de partes, esas partículas, cuando son incorporadas en materiales tales como plásticos o pintadas en forma de solución o, incluso, en películas denominadas coatings aplicadas sobre metales, proporcionan una serie de beneficios para los consumidores. La función más relevante está relacionada con la salud de los usuarios mediante la reacción que las nanopartículas de plata provocan en la pared celular de las bacterias, eliminándolas y evitando posibles contaminaciones, además de mantener las superficies limpias y libres de mal olor en forma permanente. Se trata de nuevos materiales relacionados con el área de la nanotecnología, un segmento tecnológico interdisciplinario que apareció en el mercado durante la primera década de este siglo. En realidad, lo que cambia en relación con la plata es su industrialización en escala nanométrica a nivel molecular, porque ese metal se utiliza medicinalmente, para curar heridas, desde la Antigüedad.

Debido al conocimiento anterior, no resulta extraño que la plata haya sido uno de los primeros componentes del mundo nanotecnológico. Varias empresas en el mundo están utilizando esta tecnología, principalmente como revestimiento bactericida para productos. El mercado de nanorrevestimientos y nanoadhesivos alcanzó una marca de 2 mil millones de dólares en ventas mundiales en 2009, según la empresa de investigación del mercado del norte, la estadounidense BCC Research. Tal como refiere la consultora, la perspectiva para el mercado de este sector nanotecnológico será de 18 mil millones de dólares para 2015. En ese mercado se encuentra la empresa brasileña Nanox, de São Carlos, en el interior paulista, una spin-off surgida en 2004 de dos institutos de química, uno de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y otro de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Araraquara, en dos grupos de investigación que trabajan en conjunto y son integrantes del Centro Multidisciplinario para el Desarrollo de Materiales Cerámicos (CMDMC), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) de la FAPESP, coordinado por el profesor Elson Longo.

El año pasado, un 40% de las ventas de Nanox fueron hacia México y Estados Unidos como materia prima para incorporarse en varios tipos de piezas plásticas y metálicas de la línea premium de heladeras de las marcas General Electric (GE) y Mabe, tales como los expendedores de agua, gavetas y anaqueles que evitan la contaminación cruzada entre alimentos, la aparición de mal olor y mohos. “La tecnología protege contra varios microorganismos tales como bacterias y hongos”, dice Daniel Minozzi, uno de los tres socios de Nanox. La facturación de la empresa alcanzó 2,1 millones de reales en 2010, frente a 1,3 millones de reales en 2009. La tecnología de Nanox, denominada NanoxClean, bajo la forma de finas películas para aplicar en metales, también se encuentra desde 2010 en todo el instrumental odontológico producido por Dabi Atlante, una empresa 100% nacional fundada en 1945. “En conjunto con Nanox, desarrollamos la tecnología que lleva el nombre de B-Safe para nuestro equipamientos”, relata Caetano Biagi, director industrial de Dabi. Nanox licenció y coordina la producción y aplicación del producto. “Son más de 15 materiales con nuestra tecnología que poseen acción antibacteriana”, dice Daniel.

El material con nanotecnología de plata recubre todos los objetos, como son el sillón del dentista, el torno, la lámpara y el instrumental, las mangueras y bandejas. “Decidimos colocarlo en toda la línea de productos como una forma de otorgar mayor seguridad al odontólogo y a los pacientes, evitando contaminaciones cruzadas”, dice Biagi. De esta manera, un dentista, al colocar la mano en la boca del paciente y luego agarrar el torno o ajustar la iluminación sobre el sillón odontológico, no corre el riesgo de transmitirle bacterias al siguiente paciente. Esos equipamientos odontológicos con nanotecnología ya están exportándose a Italia, España, Portugal, Polonia, Sudáfrica, China, Tailandia y todos los países de América Latina. Alrededor de un 20% de la facturación de 100 millones de reales de Dabi proviene de las exportaciones. “No conocemos ningún tipo de equipamiento con esa tecnología en el mundo, ni siquiera en Estados Unidos o Europa”, dice Biagi.

Los productos de Nanox incluso se encuentran en los bebederos de acero inoxidable y plástico de la empresa IBBL, de Itu, en el interior paulista, como bactericida, y también en los secadores y planchas para el cabello de la empresa Taiff, instalada en São Paulo. En esos casos, las nanopartículas eliminan los microorganismos presentes en las turbinas de aire o en las placas, dejando los cabellos más limpios, según la empresa. El próximo paso de Nanox consiste en el lanzamiento de un producto con partículas con efecto bactericida para plásticos que servirá para la confección de envases para conservar alimentos. “Logramos formular estas partículas nanoestructuradas mediante un proyecto del Programa de Subvención Económica de la Finep (Financiadora de Estudios y Proyectos). Ellas pueden incorporarse en varios tipos de plásticos, tales como propileno y el PET. Este material ahora consta en una lista de la Anvisa (la Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria) para su utilización en contacto con alimentos. Ello fue posible luego de un estudio, y la comprobación de su inocuidad y estabilidad de las partículas en plásticos, realizado por el Ital (Instituto Tecnológico del Alimento) y la Secretaría de Agricultura del estado”, expresa Daniel.

Eduardo CesarNanosílice en los filmes para rótulos de NovelprintEduardo Cesar

Los usos de la nanotecnología son ilimitados y pueden abarcar desde bolsas de residuos para el sector hospitalario hasta alfombras y carpetas donde los ácaros son los principales enemigos por derrotar como agentes de alergia. “Las partículas no matan a los ácaros, pero matan a las bacterias y los hongos, que son su alimento, y así, mueren de hambre”. Daniel imagina que las nanopartículas también podrán aplicarse en camiones frigoríficos, contenedores y teclados de computadoras. Otra línea de productos de la empresa está dirigida a la construcción civil. Se trata de una tecnología que será lanzada este año para el esmalte cerámico en pisos, revestimientos y lozas que posee acción bactericida y se encuentra en fase de desarrollo desde hace tres años. “Es un biocida activo que puede incorporarse en la composición de las piezas sin alterar el proceso de producción actual de baldosas, cerámicos, lavabos y sanitarios”, afirma Daniel. La primera impresión es que el costo de esos productos con nanotecnología resulta elevado. “Normalmente, las empresas no suman el valor de la tecnología en los precios finales, sino que disminuyen el margen de utilidad y ganan con el marketing, con la mayor capacidad de venta y con la competitividad. En el caso de los plásticos, el costo de agregar las partículas representa menos del 10% por kilogramo del producto”, explica Daniel.

Con tantos lanzamientos y posibilidades de aplicaciones nanotecnológicas, la empresa, que cuenta con la ayuda de otras extranjeras, algunas ya instaladas en Brasil, tal como la estadounidense Microban, no deja de tener un contacto muy cercano con las universidades brasileñas. “Siempre acudimos a las universidades para consultoría e intercambio de ideas. Un punto recurrente reside en la caracterización durante el desarrollo y finalización del producto, cuando hacemos uso de los microscopios electrónicos de las universidades”, dice Daniel. Los colaboradores principales se hallan relacionados con el origen de la empresa en la UFSCar y en la Unesp, con los profesores Elson Longo y José Arana Varela, aparte de otros grupos de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). “Actualmente no sirve de nada hacer tecnología de punta en Brasil si no se cuenta con el apoyo del sector universitario”, dice el profesor Elson. “Estos productos requieren caracterización y laboratorios sofisticados equipados con instrumental como por ejemplo los microscopios electrónicos de barrido de alta resolución que cuestan unos 600 mil euros, o los de transmisión de alta resolución, con un costo de 1,3 millones de euros, aparte de aparatos para difracción de rayos X, fotoluminiscencia y otros que suman un total de 10 millones de reales”, dice. “Todo eso para saber si el producto realmente es nanométrico y si cumple con las funciones para las que se destina. Y las empresas no logran adquirir esos instrumentales”.

En Nanox, sus socios — Daniel, Luiz Gustavo Simões y André Luiz de Araújo — se conocieron mientras estudiaban la carrera de química en la UFSCar y fueron madurando la idea de la empresa durante sus maestrías en la Unesp de Araraquara. “Comenzamos porque nos aprobaron un proyecto Pipe (el Programa Investigación Innovadora en Pequeña Empresa de la FAPESP) en 2004”, dice Daniel. Nanox surgió primero con el nombre de Science Solution (lea en Pesquisa FAPESP nº 121) y se instaló en el Centro Incubador de Empresas Tecnológicas de la Fundación Parqtec, en São Carlos. En 2006 cambió de nombre y recibió el aporte financiero de una empresa de capital de riesgo, el fondo Novarum, del grupo Jardim Botânico Investimentos. Aunque las partes no revelan el monto, hay informes del mercado que señalan una inversión de un millón de reales. “El aporte sumado a la colaboración del fondo para la gestión de la empresa, con enfoque financiero, aparte de la red de contactos empresariales, resultan muy importantes”, dice Daniel. En lo relativo a la tecnología, él comenta que desde que salió de la universidad, la evolución dentro de la empresa fue enorme: un 75% de nuestro tiempo se dedica al desarrollo de productos y nuevas aplicaciones. Contamos con 20 empleados, que son profesionales graduados, con maestría y dos con doctorado, además del presidente Luiz Gustavo”.

Otra empresa brasileña que incorporó nanotecnología en sus productos fue Novelprint, de São Paulo, una empresa de mediano porte, especializada en rótulos y etiquetas autoadhesivas, que aparte fabrica máquinas para rotulación, para empresa tales como Nestlé, Bayer, Industrias Muller, Heliar, Monsanto, Texaco y Cervejaria Kaiser, desde 1958. Novelprint suministra a sus clientes materiales autoadhesivos que contienen nanomateriales, tales como nanosílice, para, por ejemplo, botellas de vidrio para cerveza y bebidas  ice. Esas nanopartículas son translúcidas y permiten producir rótulos con mayor transparencia y mejor adherencia a las botellas y materiales plásticos, lo que garantiza una mayor resistencia al material. Los nanomateriales aplicados  en una de las capas de los rótulos y etiquetas también permiten que se utilice menos cola. “Reducimos a un tercio la cantidad de cola, de 20 a 30 gramos por metro cuadrado (g/m2), hasta 10 g/m2 mediante el nanosílice”, dice Derick Arippol, director técnico de Novelprint, una empresa que siempre intentó desarrollar tecnologías propias y que cuenta actualmente con 95 patentes en Brasil, 4 de ellas sobre nanomateriales, aparte de 3 en Estados Unidos.

“Mi padre (Jeffrey Arippol, presidente de la empresa) ya imaginaba adhesivos con nanotecnología en 2004, fundamentalmente para baterías y envases de aceite para automóviles que presentaban problemas de adherencia”, dice Derick, un físico que llegó a montar una start-up (empresa naciente) de computación gráfica en Estados Unidos, pero prefirió regresar a Brasil y trabajar en la empresa familiar. La concreción de un proyecto nanotecnológico ocurrió en 2005, cuando la empresa fue convocada por la Finep. La agencia estatal le ofreció una oportunidad en el marco del Programa Pro-Innovación, y dos años más tarde, Novelprint ofrecía productos con nanotecnología. Para ejecutar ese proyecto, la empresa contrató a dos noveles doctores del Instituto de Química de la USP, que habían trabajado con nanotecnología en la universidad, aunque no con adhesivos o rótulos. “Ellos identificaron, dentro de los laboratorios de la empresa y con la colaboración de la universidad, qué material debería utilizarse, y elaboraron las fórmulas y procesos hasta arribar al producto final”, explica Simon Bahbouth, director de Radeco, una consultora que asesora a Novelprint.

Aunque el éxito de empresas como Novelprint, Nanox y Dabi Atlante es una realidad, todavía hace falta en el país un escenario que favorezca a los productos con nanotecnología incorporada. “Falta información para las empresas, ya que muchos empresarios no saben qué es la nanotecnología, aparte de un mejor intercambio con las universidades”, dice José Ricardo Roriz Coelho, director del Departamento de Competitividad y Tecnología de la Federación de Industrias del Estado de São Paulo (Fiesp), quien también es presidente de la Asociación Brasileña de la Industria del Plástico (Abiplast) y presidente de la empresa Vitopel, la mayor productora de filmes para embalaje de América Latina. Otro factor que apunta es la reglamentación de los productos nanotecnológicos que entran en contacto con alimentos y bebidas, en los envases, por ejemplo. “En Vitopel desarrollamos un envase plástico con nanopartículas de plata incorporada que aumenta hasta un 70% el tiempo de permanencia de las verduras en las góndolas”, dice José Ricardo. “Pero, como no existe una reglamentación por parte de la Anvisa, no contamos con la seguridad jurídica que avale que esas partículas no dañan la salud cuando entran en contacto directo con los alimentos y no podemos sacar el producto al mercado. Además, faltan proveedores locales de nanopartículas”.

Los proyectos
1.
Aplicación de revestimiento cerámico en superficies metálicas (n° 2004/08778-1); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Luiz Gustavo Simões — Nanox; Inversión R$ 475.248,48 (FAPESP)
2. Revestimientos nanoestructurados transparentes aplicados en materiales vítreos (n° 2005/55876-1); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador André Luiz de Araújo — Nanox; Inversión R$ 384.415,00 (FAPESP)

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