O mundo precisa de respostas para questões urgentes, como a proteção do clima, energia, saúde, alimentação e mobilidade. A lista dos temas atuais é longa. A engenharia alemã tem alta reputação quando se trata da busca de soluções inovadoras. Na tecnologia ambiental, na biotecnologia e na medicina, a Alemanha é um sinônimo de pesquisa de ponta. Ao lado das inúmeras instituições alemãs de pesquisa, altamente conceituadas no mundo todo, muitos cientistas criativos também desenvolvem na indústria privada tecnologias inovadoras e excelentes. Apenas em 2010, mais de 12 500 patentes foram aprovadas pelo Departamento Europeu de Patentes, o que comprova a grande força inovadora das empresas alemãs. Ao todo, cerca de 299 000 cientistas trabalham em laboratórios públicos e privados na Alemanha. A indústria, cuja atividade de pesquisa é intensa, tem uma alta participação de quase 15% de eficiência nesse setor, estando na linha de frente, antes dos EUA e do Japão. As tecnologias modernas são a chave para superar os desafios globais. Por isso, a estratégia de tecnologia de ponta do governo alemão cria condições políticas e sociais para inovações importantes.
Essa estratégia define futuros projetos centrais, nos quais as firmas, as universidades e as instalações de pesquisa já vêm trabalhando, desde o eficiente abastecimento energético, passando pela medicina personalizada, que é orientada em cada paciente, e pelas tecnologias para uma vida autodeterminada na velhice, até a meta de conseguir trazer um milhão de carros elétricos para as autoestradas alemãs até 2020. As próximas páginas apresentam seis campos do amplo setor de pesquisa, os quais comprovam a ampla gama de inovação da Alemanha, como país da inovação. Eles são: a tecnologia automobilística e de trânsito, a técnica de medicina, a engenharia mecânica, as tecnologias ambientais, a nanotecnologia e a biônica. Os novos desenvolvimentos nesses campos possuem o potencial de melhorar decisivamente a nossa vida nos próximos anos.///
Tecnologia ambiental
EM FOCO, A ÁGUA E A ENERGIA
Estes dois recursos, a energia e a água, vão se tornar futuramente muito valiosos, sendo que as tecnologias ambientais, que venham a ter bom êxito, devem levar em consideração três aspectos: a escassez de matéria-prima, a mudança do clima e o crescimento da população no mundo inteiro. A eletricidade produzida pelo vento, pelo sol e pela biomassa, a tecnologia hídrica sustentável e as instalações totalmente automáticas de reciclagem já vêm ajudando hoje a superar os desafios globais. A Alemanha é um mercado pioneiro de tecnologias inócuas ao meio ambiente e seu maior exportador, tendo uma participação de 16% no mercado mundial.
A virada energética faz com que a Alemanha venha a ser um exemplo na produção de eletricidade das energias renováveis, como a energia eólica, a energia solar e a bioenergia. Diante das costas do norte da Europa, por exemplo, estarão surgindo nos próximos anos gigantescos parques eólicos que substituirão o rendimento de inúmeras usinas nucleares. A tecnologia necessária para essas instalações será fornecida por firmas alemãs. As matérias-primas renováveis também servirão futuramente de combustível e fontes de energia para a produção de energia regenerativa. São especialmente as células solares, desenvolvidas pelos cientistas da Sociedade Fraunhofer, que produzem eletricidade solar de alta efetividade. Mas o vento e o Sol nem sempre podem ser aproveitados com certa constância. Por isso, as energias renováveis têm que estar efetivamente em sintonização mútua através de redes inteligentes de eletricidade, as chamadas “Smart Grids”. Soluções para tanto são oferecidas pelos grandes abastecedores energéticos alemães e também pelos fabricantes de chips, como a Infineon. As centrais elétricas convencionais também se tornam inócuas ao meio ambiente e ao clima, como mostra o exemplo da captura de CO2, sistema desenvolvido pelos grupos empresariais tecnológicos Linde, WE e BASF, o qual diminui a emissão das usinas de carvão. O CO2capturado poderia servir, por exemplo, de base para materiais plásticos, como o projeto “Dream Production” mostra, do qual a Bayer AG participa. A usina de combustível fóssil mais eficiente do mundo entrou na rede em 2011 em Irsching, perto de Ingolstadt. Esta central de gás e vapor, construída pela Siemens, trabalha com uma eficiência de mais de 60%. Tendo uma participação de 19% no mercado, as firmas alemãs são líderes no mundo todo em tecnologias hídricas sustentáveis. Sobretudo em países emergentes e em desenvolvimento há grande carência de tecnologia e de tratamento de águas residuais, dado que a escassez de água e o abastecimento seguro de água em megalópoles exigem sistemas inovadores para a captação e distribuição de água potável, como, por exemplo, a Siemens oferece. A Alemanha também é pioneira na reciclagem. Instalações de reaproveitamento, altamente automatizadas, ajudam a poupar as reservas e a aproveitar os resíduos como fontes de matéria prima.///
Engenharia mecânica
PRODUZIR POUPANDO RESERVAS
A engenharia mecânica ocupa uma posição chave na economia alemã, pois oferece bens de investimento para todos os segmentos industriais, desde A, de Agronomia, até Z, de Zootécnica, sendo assim uma parceira de comércio muito desejada no mundo todo. As empresas alemãs de engenharia mecânica dão emprego a cerca de 920 000 pessoas, registrando em 2010 um volume de vendas de quase 75% no estrangeiro. É sobretudo a eficiência de reservas na produção o que caracteriza os desenvolvimentos de muitas empresas de engenharia mecânica, entre as quais há firmas cotadas na bolsa, como ThyssenKrupp, Gildemeister ou Gea, ao lado de inúmeras empresas médias.
Máquinas e instalações eficientes poupam o meio ambiente, economizando custos de energia, pois elas desacoplam o crescimento do consumo elevado de energia. Para tanto é necessária uma harmonização máxima entre elementos mecânicos e componentes eletrônicos, chamada cientificamente de mecatrônica. O setor tecnológico está se tornando cada vez mais importante tanto para as máquinas de elaboração do aço, como para a elaboração de produtos alimentícios. A automatização e a tecnologia de robôs também aumentam a eficiência na produção, pois a moderna técnica de acabamento e de processo na indústria automobilística ou química trabalha hoje, por exemplo, com sistemas inteligentíssimos de reconhecimento de imagens. Através de simulação computacional, os engenheiros vêm planejando processos complexos de produção de alta eficiência para motores, eixos de transmissão e pás de turbinas. Para a fabricação em série de peças e partes de automóveis de materiais novos, como fibras de carbono, são necessários novos processos, como o faz, por exemplo, a especialista alemã em carbono, a SGL Carbon. Os engenheiros alemães também fornecem instalações eficientes de acabamento para a produção de motores elétricos e baterias que visam aumentar a eletromobilidade.
A necessidade de fontes energéticas e metais preciosos se refletem também nos desenvolvimentos dos engenheiros mecânicos, como na fabricação de navios perfuradores que deverão explorar reservas de gás em mares profundos. E sistemas inteligentes de transporte assim como máquinas de minas guiadas por sensores aumentam a produtividade subterrânea. Mesmo tratores e máquinas de colheita estão se tornando cada vez mais inteligentes, pois, equipados com sensores e GPS navegação, eles podem ser guiados com precisão, descarregando os fertilizantes no lugar certo. E isso, sem motorista. Ceifeiro-debulhadoras colhem por hora até 70 toneladas de grãos de cereais. Desta maneira, a tecnologia ajuda também a atender a crescente demanda de alimentos no mundo todo.///
Tecnologia automobilística e de trânsito
MAIS LEVE, MAIS EFICIENTE E ELÉTRICA
Mobilidade significa liberdade, seja de carro, de trem ou de avião. Mas a proteção do clima, a gestão do trânsito em megalópoles e as crescentes demandas por mais conforto caracterizarão decisivamente a tecnologia automobilística e de trânsito dos próximos anos.
Com respeito ao automóvel, a propulsão elétrica substituirá, a longo prazo, os motores a gasolina e a diesel. Todos os fabricantes alemães de carro já estão desenvolvendo a propulsão híbrida ou carros elétricos a bateria. Além disso, a Mercedes está desenvolvendo a tecnologia de células de combustível, pretendendo construir em série, já em 2014, carros movidos a hidrogênio. Todavia, a propulsão a gasolina e diesel ainda continuará sendo importante por longo tempo. Por isso, os motores devem tornar-se mais eficientes. Os fabricantes alemães de carros são bem conhecidos por causa de sua especial tecnologia de baixo consumo de diesel. Através do “downsizing”, a diminuição do tamanho dos motores, eles conseguem maior potência específica com menor cilindrada. Além disso, a construção leve com material compósito proporciona menor consumo de combustível, como o i3 da BMW que, em grande parte, será de carbono leve em vez de aço e que deverá ser produzido em série.
A tecnologia de chips já está hoje presente em todos os carros, desde o sensor de estacionamento até a gestão do motor. A segunda maior fabricante de semicondutores automotivos da Alemanha é a Infineon. Sensores e chips possibilitam sistemas inteligentes de assistência ao motorista, que oferecem maior segurança e conforto, sendo que carros de teste já fizeram corridas totalmente autônomas pelas autoestradas. Estes sistemas podem até mesmo frear o carro automaticamente em caso de perigo, dirigir o carro ao acostamento, estacionar e emitir chamada de emergência.
No trânsito sobre trilhos, uma propulsão mais eficiente deverá diminuir as emissões. A tecnologia híbrida e o aproveitamento da energia de frenagem podem diminuir o consumo de diesel das locomotivas, como nos carros. Assim, os trens de alta velocidade podem percorrer longas distâncias, sendo mais inócuos ao meio ambiente. Ligações ferroviárias rápidas entre as regiões metropolitanas e o tráfego ferroviário suburbano aliviam as estradas em áreas de concentração urbana. No tráfego aéreo são os materiais mais leves, mas extremamente sólidos, e turbinas econômicas que ajudam a poupar o meio ambiente e reduzir os custos. O bioquerosene de óleo de algas ou de óleo vegetal poderia substituir o combustível fóssil. E o “Solar Impuls”, construído com a participação de firmas industriais alemãs, é o primeiro avião a voar dia e noite exclusivamente com energia solar.///
Foto: futura cabine de avião da Airbus
Técnica de medicina
INOVAÇÃO NA SALA DE OPERAÇÃO
Medicina avançada com operações de invasão mínima, imagens moleculares, próteses inteligentes e vasos cardíacos artificiais: enquanto as novidades da técnica medicinal vêm se aperfeiçoando e se minimizado permanentemente, o mercado alemão de técnica de medicina está adquirindo uma dimensão cada vez maior. A Alemanha é o maior mercado da Europa e o terceiro maior do mundo. Este segmento está bem colocado no mercado, com capacidade competitiva internacionalmente, tendo uma quota de exportação de mais de 60%. A demanda de métodos e aparelhos medicinais modernos está crescendo, principalmente nos países emergentes da Ásia e da América Latina.
O setor medicinal, dominado por empresas médias, oferece uma grande gama de produtividade que, graças à estreita cooperação com médicos e clínicas, corresponde exatamente às necessidades dos doutores e pacientes, abrangendo desde mesas de operação totalmente automáticas, passando por instrumentos cirúrgicos de tecnologia de ponta e técnicas de reanimação e anestesia até o software. O diagnóstico por ultrassom em 3D possibilita, por exemplo, imagens em tempo real do interior de um coração pulsante. E a medicina de invasão mínima, uma tecnologia de ponta, possibilita um tratamento rápido, cuidadoso e sem dores. Sistemas de navegação inovadores são uma ajuda para médicos da ORL, para cirurgiões-dentistas, neurocirurgiões e médicos de outros campos. Essas tecnologias concentram todas as informações importantes num painel central, evitando, por exemplo, que cirurgiões cometam erros de incisão durante uma operação. Inteligentes implantes cocleares ajudam os surdos. E um preciso estímulo de células nervosas já está se tornando normal na terapia de pacientes de Parkinson.
A tecnologia de informação não é apenas empregada nas clínicas, mas também na assistência aos pacientes, como por exemplo, no caso de pacientes de diabetes, os quais já podem enviar ao seu médico, pelo celular ou pelo iPad, seus dados sobre o nível de glicose no sangue. Outros apps abrangem desde testes visuais e auditivos até o exame de manchas da pele.
Graças a sistemas de assistência adequados à idade, as pessoas idosas deverão conservar por mais tempo sua autonomia, saúde, segurança e mobilidade. Ciclos de inovação relativamente curtos fomentarão o avanço na técnica de medicina, pois os produtos com os quais os fabricantes alemães arrecadam quase um terço do volume de vendas, não têm mais que três anos. E a revolução da técnica medicinal apenas começou! Pele humana da fábrica de tecidos, vasos sanguíneos artificiais e válvulas cardíacas renováveis já não são mais visões de um futuro longínquo.///
Nanotecnologia
MARCA-PASSOS DE DIMENSÕES MÍNIMAS
As dimensões são minúsculas, mas o potencial é enorme. As estruturas da nanotecnologia medem apenas milionésimos de milímetro. Mas as propriedades de matérias no setor nano se transformam enormemente, como pontos de fusão ou dissolução. Este conhecimento é aproveitado por engenheiros e pesquisadores alemães para marca-passos em muitos setores, como na óptica, na eletrônica, na técnica de construção, na medicina, na farmacologia, na química, em matérias têxteis, na engenharia mecânica, na técnica de segurança, na tecnologia ambiental ou na biotecnologia. Neste recente campo da tecnologia, a Alemanha está mundialmente posicionada em 3º lugar, após os EUA e o Japão. Quase 950 empresas alemãs, entre elas muitas pequenas e médias empresas emergentes, dedicam-se aos mais diferentes produtos da nanotecnologia.
A nanotecnologia é usada, por exemplo, para a moderna tecnologia em prédios, como materiais nano no envidraçamento de módulos solares, através dos quais a luz do Sol pode ser usada mais eficientemente. Os pesquisadores da universidade RWTH de Aachen também trabalham com nanopartículas que possibilitam na medicina novo registro de imagens moleculares para diagnósticos individuais de doenças como Alzheimer, e para terapias sob medida. Os tratamentos contra câncer com nanopartículas mostram primeiros êxitos em estudos clínicos em cooperação com o Centro Alemão de Pesquisa do Câncer (DKFZ) em Heidelberg. Produtos de ajuda medicinal, como o cateter, se tornam mais higiênicos com revestimento de nanopartículas.
Na proteção vegetal, substâncias ativas em nanocápsulas são mais eficientes e inócuas ao meio ambiente, pois as substâncias são aplicadas com precisão no lugar de destino. A eletromobilidade também aposta na nanotecnologia. Os pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) trabalham em nanomateriais especiais que prolongam, por exemplo, o tempo de vida e a capacidade de armazenamento de baterias recarregáveis de veículos elétricos. Essas minúsculas partículas também oferecem a possibilidade de prensar minicircuitos eletrônicos em chapas finas, tornando, assim, alguns painéis eletrônicos mais finos ainda. Nanomateriais também ajudam na proteção contra plágios. Para evitar uma falsificação de medicamentos, peças de veículos ou de aviões, estão sendo empregados sistemas de marcação baseados em nanomateriais ou em matérias nanobiotecnológicas.
A segurança de nanomateriais tem intenso enfoque na Alemanha. Há estudos que pesquisam seus efeitos sobre as pessoas e o meio ambiente e seus possíveis riscos. O governo alemão apresentou, por exemplo, o plano de ação “Nanotechnologie 2015”, que visa o uso da nanotecnologia sem pôr em perigo as pessoas ou o meio ambiente.///
Biônica
APRENDER DA NATUREZA
A natureza é um gigantesco laboratório de experimentos. Através de milhões de anos de evolução, ela encontrou a solução para possibilitar a vida a organismos, o que redunda, hoje em dia, em proveito para os pesquisadores e engenheiros. A Biônica é a disciplina que une a biologia à tecnologia. E os engenheiros alemães são líderes no desenvolvimento de aplicações biônicas.
Um exemplo são os robôs alpinistas, que têm uma película de lamelas nas patas e, como as lagartixas, podem escalar fachadas lisas. Ou besouros que podem perceber a luz infravermelha, sendo assim um modelo para possíveis sensores infravermelhos em dispositivos de alarme de incêndio. A pele do tubarão inspirou os pesquisadores do Centro Alemão de Viagem Aérea e Espacial (DLR) no desenvolvimento da chamada superfície Riblet, cuja diminuta resistência contra fluxos reduz o atrito de aviões no ar e de navios na água. Para o braço do robô, que a firma Festo desenvolveu em cooperação com pesquisadores da Sociedade Fraunhofer, o modelo chegou a ser até mesmo uma tromba de elefante. O toque especial é que esse braço em forma de tromba é composto de linguetas mecânicas sensíveis que podem segurar até mesmo objetos frágeis.
Pesquisadores da universidade TU de Ilmenau desenvolveram uma cobertura de colchão para pacientes acamados, que pode sentir a pele humana. Seus sensores percebem se a circulação do sangue na pele do paciente é boa. Se há perigo de que a imobilidade cause feridas na pele, a cobertura se move automaticamente, ativando novamente a circulação.///
Foto: a água-viva biônica “Air Jelly”, da Festo
