Author Archives: editefelgueiras@fibrenamics.com

O Ananas comosus, comumente conhecido como ananás ou abacaxi, é uma planta monocotiledónea da família das Bromeliáceas da subfamília Bromelioideae, encontrada em regiões subtropicais e tropicais. É uma espécie com elevado valor económico, devido à comercialização do seu fruto com o mesmo nome, e cultivo em diversos países como o Brasil, a Tailândia, as Filipinas, a Costa Rica, a China, a Índia e a Indonésia.

Um produto tradicional com reconhecimento internacional

Nos Açores, o ananás foi introduzido no seculo XIX, inicialmente como planta ornamental e cultivado para consumo doméstico. Por necessidade de um novo produto para exportação, foram iniciados os primeiros cultivos para fins de exportação. Estes cultivos obtiveram grandes resultados, tendo-se o Ananás dos Açores tornado um produto tradicional conhecido e reconhecido internacionalmente.

O tempo de produção do ananás é de cerca de 2 anos, da plantação até à colheita do fruto, sendo por isso uma plantação mais dispendiosa do que outras plantações mais comuns. Após a colheita, uma grande quantidade de resíduos orgânicos é produzida, sendo estas representadas por rizomas e folhas da planta. Estes resíduos podem e devem ser reaproveitados, de modo a conferir-lhes um novo valor no mercado, como é o caso da fibra da folha do ananás.

A fibras de ananás e as suas aplicações

As fibras da folha do ananás ou PALF (PineApple Leaf Fiber) são exemplos de materiais que se podem extrair das folhas do ananás. São consideradas fibras lignocelulósicas, sendo constituídas quimicamente por celulose (40-60%), hemicelulose (20-40%), lignina (10-25%) e outros compostos em menor quantidade, como é o caso das pectinas, solúveis em água. Esta composição, principalmente devido à celulose, lignina e hemicelulose, é responsável pelas propriedades físicas destas fibras.

A fibra de ananás é normalmente extraída por maceração com água e NaOH (hidróxido de sódio). Da biomassa foliar de cada folha extrai-se apenas 2,5-3,5% de fibra que contém uma cobertura hidrofóbica. A fibra apresenta características têxteis e é capaz de se misturar com juta, algodão, rami e com outras fibras sintéticas. Apesar das suas propriedades é necessário ter em consideração a capacidade de abastecimento em quantidades suficientes para aplicações de grandes quantidades comerciais.

Dadas as suas propriedades, estas fibras abriram alas a novas aplicações além das tradicionais nas áreas de vestuário e artesanato, passando então por aplicações em materiais compósitos, obtendo-se, desta forma, produtos de baixa densidade, baixo coeficiente de expansão térmica, resistentes à fadiga e corrosão, excelentes propriedades de resistência e propriedades de isolamento sonoro. Além disto, do ponto de vista ambiental são importantes devido a serem biodegradáveis e terem um processo de produção que recorre a pouca energia.

As fibras obtidas das folhas de ananás apresentam um grande potencial para serem usadas como reforço mecânico devido ao alto teor de celulose cristalina, sendo que, as suas propriedades mecânicas superam em grande parte outras fibras de origem vegetal. As fibras vegetais mostram propriedades relevantes como é o caso do módulo de elasticidade (um estudo mostra um módulo de elasticidade com valores entre os 37 e 86 GPa) por vezes semelhante ou superior em comparação com as fibras de vidro ou aramida. As fibras de ananás, além do alto nível de celulose cristalina em comparação com outras fibras vegetais, apresentam também uma temperatura de oxidação superior (temperaturas entre os 240 e 272⁰C), permitindo que sejam processadas com muitos polímeros. Uma vez que apenas sofrem de degradação a temperaturas superiores às anteriormente apresentadas, adicionalmente as propriedades térmicas destas fibras mostram-se também importantes, o que faz com que a aplicação em compósitos seja uma mais-valia. Os compósitos constituídos com fibras de ananás poderão ser utilizados para a criação de equipamentos desportivos, malas de bagagem, interiores de automóveis e mobiliário.

As aplicações de fibras vegetais na construção civil têm-se intensificado de forma a substituir o uso de fibras minerais e sintéticas, com o objetivo de evitar a fissuração nas matrizes à base de cimento, provocadas pelos esforços de tração ou deformações por alongamento. Nos têxteis, os tecidos produzidos a partir da fibra de ananás são considerados tecidos finos, resistentes, luxuosos e apresentam um ligeiro brilho semelhante à seda. São, geralmente utilizados para a produção de vestuário, bolsas, cachecóis e estofamento de móveis. A utilização destas fibras no vestuário é uma prática comum em países como as Filipinas sendo considerado peças de vestuário luxuosas. Se a superfície da fibra do ananás for modificada ainda cria a possibilidade para a criação de cintos de segurança, armações de airbags e cabos de correias transportadoras.

A indústria 4.0 é o paradigma de maior destaque na discussão da atualidade e do futuro económico do país. Considerada por muitos como a 4ª revolução industrial, será, indubitavelmente, um tópico repleto de oportunidades para todos e a Fibrenamics não poderia deixar de marcar presença no lançamento oficial das 60 medidas estratégicas, enquadradas nesta iniciativa, por parte do Governo.

A Plataforma Internacional Fibrenamics pretende estar na vanguarda da inovação e, como tal, marcou presença nesta sessão que decorreu no passado dia 30 de janeiro no IPLeira, com a finalidades de conhecer e debater as oportunidades da indústria 4.0 e, assim, transferir para junto dos seus parceiros este conhecimento para que juntos possam superar os desafios da 4ª revolução industrial.

A presença da Fibrenamics neste evento teve como objetivo a vigilância tecnológica nesta temática, o reconhecimento dos principais players e o networking com vista a criar oportunidades de inovação para si e para os seus parceiros.
O evento dividiu-se em 3 partes: uma abertura por parte do Secretário de Estado da Indústria, João Vasconcelos, onde deu a conhecer as linhas gerais da indústria 4.0 e a premência do tópico para as empresas e a economia portuguesa; num segundo momento decorreram sessões paralelas de esclarecimentos nas temáticas da “Qualificação e Formação”, “Instrumentos de Financiamento”, “Infraestruturas”, “Desafios Tecnológicos” e “Comércio Eletrónico”, onde foi possível aos participantes discutirem os desafios e as oportunidades nestes temas, bem como encetar os primeiros contactos com as entidades envolvidas; o último momento contou com a apresentação das medidas do governo para a indústria 4.0, por parte da Deloitte, a assinatura do protocolo entre o Ministério da Economia e a COTEC Portugal, entidade que irá gerir a iniciativa, uma intervenção do Ministro da Economia, Manuel Caldeira Cabral e o encerramento a cargo do Primeiro Ministro, António Costa.

Além das sessões temáticas, foi possível apreciar a materialização da “Indústria 4.0” nas suas diferentes dimensões através da exposição de projetos e atividades distribuídos por diversas salas da Escola Superior de Tecnologia e Gestão (ESTG): empresas e instituições mostraram o que de melhor se faz na área da tecnologia, robótica, eletrónica e inovação digital.

A indústria 4.0 é uma oportunidade única para as empresas e as universidades portuguesas que irá promover uma transformação digital, com o desenvolvimento de tecnologias ciber-físicas que permitem mudanças disruptivas nos modelos de produção e negócio.

Segundo um estudo da UBS, Portugal está acima da média e como a 23ª economia mais preparada a adotar a Indústria 4.0 de um conjunto de 45 países analisados, sendo de destacar as suas infraestruturas, competências gerais e capacidade de inovação.

As medidas que o governo apresentou pretendem atingir três objetivos centrais:

• Acelerar a adoção das tecnologias e conceitos da Indústria 4.0 no tecido empresarial português
• Promover empresas tecnológicas portuguesas a nível internacional
• Tornar Portugal um polo atrativo para o investimento no contexto Indústria 4.0

Este programa estará divido em 6 eixos estratégicos:

• Capacitação dos recursos humanos
• Ecossistema de cooperação
• Startup i4.0
• Financiamento/apoio ao investimento
• Internacionalização
• Adaptação legal e normativa

Dentro das medidas apresentadas pelo governo, destacamos aquelas mais interessantes para os parceiros Fibrenamics:

• Investigação em i4.0 – Apoiar o desenvolvimento de programas e parcerias de investigação no âmbito da indústria 4.0, nomeadamente através da estímulo à criação de laboratórios colaborativos, envolvendo as instituições científicas e as empresas.
• Criação de um programa de Open Days i4.0 – Criação de um programa de open days em fábricas em Portugal com tecnologia i4.0 que visa partilhar e disseminar o modus operandi de fábricas tecnologicamente avançadas que operam em vários segmentos relevantes em Portugal.
• Avisos específicos i4.0 – Lançamento de avisos específicos para a Indústria 4.0, com uma mobilização de até 2,26 mil milhões de euros de incentivos, através do Portugal 2020.

A Plataforma Internacional Fibrenamics da Universidade do Minho, pela sua componente de rede cooperativa, internacionalização, investigação e desenvolvimento, design e engenharia de produto e marketing tecnológico, alinha-se, assim, de forma indelével, com esta 4ª Revolução Industrial, auxiliando os seus parceiros na criação de novos bens e serviços transacionáveis e internacionalizáveis, na implementação de uma dinâmica inovadora e no envolvimento numa rede de conhecimento técnico e científico de ponta, fatores críticos de sucesso para o mercado competitivo global.

A Fibrenamics está já há um ano no Arquipélago dos Açores e ao longo dele foram já realizadas algumas iniciativas, ao mesmo tempo que foram colocados projetos em marcha. Nesta edição damos a conhecer um pouco do trabalho que está a ser desenvolvido nos Açores, com especial destaque para os projetos que vão entrar em vigor a partir de junho deste ano.

3 linhas de trabalho

A Fibrenamics está a desenvolver três linhas de trabalho nos Açores: uma que está vocacionada para os projetos âncora do centro de investigação, outra que está relacionada com a divulgação de ciência, e uma terceira focada para a transferência de conhecimento.

No que respeita aos projetos âncora, existem três grandes áreas, uma que consiste em criar competências em determinadas áreas como a produção ou valorização de resíduos florestais em materiais compósitos, outra relacionada com a extração de resíduos florestais, e uma terceira, de envergadura maior, que tem a ver com o desenvolvimento de fibras de basalto a partir de rocha vulcânica dos Açores.

“Isto está dentro do centro de investigação e do que será o seu core base e faz parte dos projetos de investigação interna do centro. Não quer dizer que com isto não sejam formados consórcios dentro deste centro, poderá acontecer e deverá acontecer isso”, refere Fernando Cunha, investigador da Fibrenamics.

Numa segunda vertente, relacionada com a divulgação de ciência dentro da ilha, têm decorrido bastantes atividades de transferência de conhecimento a partir de workshops, formações, websites e através da presença em escolas, no sentido de se criar uma cultura de inovação e de potencialização dos materiais fibrosos na própria região.

3 projetos na calha

A terceira área de atuação da Fibrenamics Azores segue a linha de desenvolvimento adotada no continente, isto é, aposta na transferência de conhecimento através de projetos de inovação. Nesta ótica, pretende-se desenvolver produtos inovadores com as empresas tendo em conta uma necessidade muito específica que existe no seio delas. Para este efeito, “nós vamos avançar já com três projetos de investigação e desenvolvimento tecnológico”, assegura o investigador da Fibrenamics:

• O primeiro consiste na valorização de resíduos provenientes da extração de pedra de basalto de forma a criar-se uma pedra sintética para a utilização em mobiliário urbano. Este projeto resulta de um consórcio entre a empresa Fácil, que comercializa este tipo de soluções, e a empresa Albano Vieira, que faz a exploração de pedra de basalto. Nesta ótica, cria-se, assim, um consórcio bastante interessante sob o ponto de vista de quem dá os requisitos de aplicação, de quem vai colocar o produto no mercado e de quem o produz. Consegue-se, desta forma, satisfazer as necessidades do mercado, sendo que a Fibrenamics irá entrar neste projeto como parceiro tecnológico “que vai unir todos estes parceiros e dar o apor técnico e científico que eles não têm para desenvolver”, garante ainda Fernando Cunha.

• O segundo projeto está também relacionado com a valorização de resíduos, mas desta vez da madeira que é utilizada nas carpintarias. Neste caso em particular a Fibrenamics irá trabalhar com um dos maiores grupos económicos da região, que é o grupo Marques, que tem várias linhas de trabalho, uma delas relacionada com a carpintaria e desenvolvimento de produtos a partir da madeira. Neste processo de desenvolvimento de produtos a partir da madeira existem bastantes desperdícios que, muitas vezes, não são utilizados de uma forma tão nobre como deveriam ser. Tendo isso em consideração, Fernando Cunha defende que “o nosso objetivo é pegar nestes resíduos que têm a sua origem na produção e no desenvolvimento de artigos de madeira, como portas e mobiliário, e, a partir daí, juntarmos polímeros e criarmos uma nova linha de compósitos reforçados com fibras de madeira para utilização seja no próprio mobiliário que eles atualmente já fazem, seja na criação de novas peças de base”. Aqui o conhecimento está patente na combinação dos resíduos com materiais poliméricos, aumentando assim a sua durabilidade.

• Por fim, o último projeto a ser colocado em ação pretende aproveitar um produto muito regional e característico dos Açores: o ananás. Durante a produção do ananás existe também um grande desperdício das folhas da planta. Neste contexto, o objetivo da Fibrenamics consiste em, a partir destas plantas, extrair fibras e utilizá-las como reforço em materiais compósitos para alimentar outras áreas de mercado. “No fundo, a partir da folha do ananás extrairmos fibras, produzirmos e desenvolvermos fibras interessantes sob o ponto de vista de as introduzirmos como reforço em materiais poliméricos” conclui Fernando Cunha. Para o desenvolvimento deste projeto, a Fibrenamics irá contar com um parceiro empresarial, a Boa Fruta.

Estes projetos têm um arranque previsto para dia 1 de junho, estando agora a ser submetidos ao programa Açores 2020.

Smart Composites é um projeto de inovação que está a ser desenvolvido pela Plataforma Internacional Fibrenamics da Universidade do Minho, e que consiste no desenvolvimento de compósitos inteligentes.

Este é um projeto totalmente desenvolvido pela Fibrenamics, e, por isso, iremos abordá-lo em duas edições: numa primeira (fevereiro/março) onde damos a conhecer a linhas gerais do projeto e duas das tecnologias que estão a ser desenvolvidas, e numa segunda (abril/maio) onde iremos apresentar as restantes tecnologias, bem como as suas potencialidades.

A “inteligência” nos materiais compósitos

Os materiais compósitos são materiais compostos por duas ou mais fases de diferentes propriedades químicas e físicas: uma fase contínua (matriz) e uma fase dispersa (reforço), contínua ou não. A matriz é responsável por conferir a estrutura do compósito, enquanto o material de reforço é responsável por conferir algumas das suas propriedades desejadas.

Este projeto pretende criar uma nova geração de materiais compósitos e, para isso, a ideia é partir de materiais que são atualmente passivos, isto é, que desempenham apenas uma função, seja de reforço, seja de decoração, ou outro tipo de funcionalidade, e transformá-los em elementos ativos. Os materiais ativos são materiais com a capacidade de responder a um determinado estímulo externo, criando um mecanismo de ação-reação.

Para isso, Fernando Cunha, investigador da Fibrenamics, esclarece que se está a recorrer à “introdução de uma série de tecnologias que vamos embeber dentro daquilo que são os materiais compósitos de base, ou seja, os materiais vão continuar a desempenhar as mesmas funções, seja de reforço, seja a nível estético, seja outro tipo de configuração que seja utilizado, mas vamos aportar uma nova função que é a tecnologia”.

Ao longo deste projeto serão produzidas quatro tecnologias distintas. Nesta edição iremos abordar apenas duas: a sensorização e a mudança de cor.

A sensorização

No âmbito da tecnologia de sensorização pretende-se explorar a identificação de uma ação de um utilizador, através da tecnologia capacitiva e resistiva. Na prática, entre outras aplicações, esta tecnologia permite recriar botões em materiais compósitos sem necessitar de introduzir os tradicionais interruptores. Esta tecnologia é obtida através da funcionalização das fibras e através da introdução de materiais condutores.

Neste caso, pretende-se introduzir botões que não são percetíveis fisicamente para o utilizador, mas que estão de alguma forma sinalizados. “Esses botões bebem muito daquilo que são as tecnologias capacitivas: com o aproximar da mão, ele assume isso como uma ação; não o carregar, mas o simples aproximar da mão serve para criar um botão que nós chamamos de tipologia on/off, que ativa ou desativa uma determinada função” refere Fernando Cunha.

A mudança de cor

Outra linha de investigação e desenvolvimento está relacionada com a capacidade de estes materiais alterarem a sua cor em função de determinado estímulo. Seja através da temperatura, da humidade, ou da eletricidade, estes materiais têm a capacidade de alterar a sua cor de base em função de um estímulo. Por exemplo, se o material compósito estiver sujeito a exposição solar, a cor do compósito altera-se; se introduzir energia elétrica, a cor vai também alterar. “De repente, conseguem criar-se diferentes conceitos, como é o caso do conceito de dia e de noite, em que, durante o dia, tenho um objeto com determinada forma e cor e, à noite, na ausência, por exemplo, da luz, muda de cor sem que eu tenha de fazer nada para que isso aconteça” acrescenta o investigador da Fibrenamics.

Para que estes fenómenos ocorram, o segredo está em incorporar materiais cromotrópicos, que têm a capacidade de alterar a sua cor através de um estímulo externo, na matriz do compósito.

Fernando Cunha explica que, apesar de a aplicação mais óbvia estar relacionada com a área da decoração e da estética, esta tecnologia pode também ser transposta para mercados mais técnicos, como, por exemplo, no transporte de alimentos frios, em que é necessário saber se determinado alimento está a ser transportado numa caixa com uma temperatura específica, e isso é possível a partir da cor da sua caixa. “No fundo, tornamos [o uso] mais intuitivo [para] quem utiliza os próprios materiais. A imaginação será o limite para a sua aplicação”, salienta Fernando Cunha.

“Uma estratégia bem definida”

Este projeto surgiu da ideia de uma estratégia bem definida que a Fibrenamics tem delineado, que consiste em dotar os materiais de inteligência. “Esta é uma estratégia que está a ser desenvolvida pela União Europeia e que tem como foco o desenvolvimento de materiais inteligentes, cada vez mais multifuncionais”, assegura Fernando Cunha.

Nesta ótica, pretende-se que estes materiais desempenhem mais do que uma função, no sentido de não se duplicarem tecnologias, nem recursos. Esta estratégia visa também promover a sustentabilidade quer dos próprios processos, quer na utilização dos materiais. Desta forma, ao conjugar todas estas características num só produto, é possível reduzir uma sequência de produtos, evitando-se a existência de tantos produtos no final do ciclo de vida.

Parceiros Fibrenamics

Nos últimos anos temos assistido a evoluções significativas nas tecnologias de informação, comunicação e localização (TICLs) que têm servido de base ao aparecimento do conceito de reindustrialização nos países ocidentais, que implementaram, durante muitos anos, políticas de desindustrialização com deslocalização acentuada da produção para países com custos de mão-de-obra mais baixos.

1. Introdução

A quarta revolução industrial, apelidada de Indústria 4.0, consiste na fusão de métodos de produção com os mais recentes desenvolvimentos nas tecnologias de informação e comunicação. Este desenvolvimento é impulsionado pela tendência de digitalização da economia e da sociedade. A sustentação tecnológica deste desenvolvimento é possível graças a “sistemas ciber-físicos” inteligentes e interligados que permitirão que pessoas, máquinas, equipamentos, sistemas logísticos e produtos comuniquem e cooperem diretamente uns com os outros.

As “revoluções industriais” iniciaram-se no século XVIII, com a primeira máquina a vapor e entraram no século XX com as primeiras linhas de montagem. Já nos anos 70, a automatização da produção trouxe-nos a 3ª revolução industrial.