Imagine um material capaz de dar origem a estruturas tão resistentes quanto o aço, porém muito mais leves. Esse material já existe: com o nome de towpreg, é muito demandado por indústrias do setor aeroespacial, automotivo, agrícola e de infraestrutura no Brasil. Só tem um problema: todo esse material precisa ser importado, já que nenhuma empresa nacional domina a tecnologia necessária para a sua fabricação no país. Essa é a realidade que a Forza Composites, uma startup incubada no Parque Tecnológico de São José dos Campos (SP), se propõe a mudar.
A empresa está desenvolvendo os primeiros protótipos de um towpreg nacional para utilização na fabricação de cilindros de armazenamento de gases, como o hidrogênio e o biometano, até 70% mais leves do que as versões tradicionais, feitas de aço. Na prática, estimam especialistas, isso permitiria reduzir o peso total do transporte dos cilindros em 20%, elevar em 50% a capacidade de carga por carreta e reduzir o custo logístico por metro cúbico de gás em até 45%.
Os pesquisadores da empresa já avançaram na prototipagem e nos testes de resistência e estão caminhando para a produção em escala semi-industrial. O projeto é apoiado pelo Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe), da Fapesp.
O towpreg é um revestimento que se assemelha a uma fita isolante industrial, mas na forma de um fio contínuo, enrolado como um novelo de lã. Ele tem uma “pegajosidade” semelhante à de uma fita adesiva, segundo a química Michelle Leali Costa Costa, coordenadora do projeto, referindo-se ao tack, propriedade técnica de aderência superficial do fio. Essa característica facilita o enrolamento em torno da estrutura que será reforçada. No entanto, para preservá-la até a aplicação, o material exige cuidados rigorosos: deve ser mantido a -18 °C durante todo o armazenamento e transporte.
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Como a cadeia produtiva é inteiramente externa, o processo é arriscado. Ao chegar ao Brasil, o produto precisa passar pela alfândega; caso fique retido sem refrigeração adequada, o lote pode ser totalmente inutilizado. Além disso, um towpreg com validade de um ano que chegue ao comprador após três meses de trânsito e processos aduaneiros tem apenas nove meses de vida útil. “Dependendo da data de produção, chega com apenas três meses para o uso antes do vencimento”, lamenta Costa.
O towpreg consiste, essencialmente, em um feixe de filamentos de carbono ou vidro impregnado com uma resina polimérica — geralmente um epóxi de alta resistência. A resina protege as fibras contra o ambiente como uma cola estrutural que só endurece quando aquecida no processo de cura. Antes disso, o fio mantém a pegajosidade descrita por Costa: útil para modelar, mas que exige conservação rigorosa.
Após o processo de cura, o material resultante permite fabricar estruturas leves e resistentes, sobretudo em formatos tubulares, como os cilindros de armazenamento de gases. No projeto da startup, utiliza-se resina epóxi termorrígida, que endurece permanentemente sob calor, transformando-se em uma armadura leve e extremamente resistente.
Ao combinar-se com a resina, a fibra de carbono forma um compósito, material cujas propriedades superam as de seus componentes isolados. “A fibra contribui com a resistência à tração, enquanto a resina oferece amortecimento e distribuição de tensões”, explica Costa. Em termos de resistência mecânica, o material equivale ao aço, mas com densidade muito menor, garantindo o mesmo desempenho estrutural com uma fração do peso.
Na aviação, por exemplo, o towpreg já é empregado na fuselagem de aeronaves modernas via colocação automatizada de fibras . A técnica de enrolamento de filamento, utilizada pela empresa na produção de tanques, é essencial em vasos de pressão e componentes aeroespaciais.
Na aviação comercial, a utilização desses compósitos em cerca de 50% da estrutura do Boeing 787 Dreamliner permitiu uma redução de 20% no peso da aeronave, melhorando a eficiência energética e a resistência à corrosão. Em carros de Fórmula 1, onde 90% da carroceria utiliza esses materiais, o compósito oferece ainda mais segurança ao absorver impactos e dissipar energia.
O primeiro segmento de mercado para aplicação do produto vislumbrado pelos fundadores da Forza Composites foi o de energia. Durante o desenvolvimento de palhetas para bombas de vácuo, também importadas, a equipe identificou uma transformação no setor energético, impulsionada pela alta demanda por vasos de pressão para biometano e hidrogênio verde.
Esses tanques exigem segurança máxima, pois o hidrogênio é uma molécula pequena e volátil, tornando qualquer falha no cilindro potencialmente catastrófica, como risco de explosão e de incêndio. Historicamente fabricados em metal — material pesado e suscetível à corrosão —, esses contêineres impõem custos elevados ao modal transporte rodoviário, predominante no Brasil.
A solução pode ser o cilindro tipo IV, como os que a Forza começou a produzir no Brasil, que combina um interior de polímero de alto desempenho com um exterior recoberto por camadas de towpreg. O resultado é um recipiente entre 60% e 70% mais leve e imune à corrosão, ideal para ambientes salinos, como as plataformas do pré-sal, usadas para exploração de petróleo em águas profundas..
A expectativa é que, com a produção local, o custo desse tipo de cilindro no Brasil caia até 40%, estima Costa. “Sem a produção interna, o produto importado torna-se caro demais para competir com os cilindros de aço, apesar de todas as vantagens técnicas”, compara.