A busca por um cientista capaz de liderar iniciativas inovadoras em metais especiais levou à identificação de um jovem pesquisador do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW) da UNICAMP: Dr. Pinatti. Seu destaque vinha, antes de tudo, do fato de ser o primeiro doutor em Engenharia de Materiais do Brasil, formado na Universidade Rice, no Texas (EUA), dentro de um programa ligado à NASA. De volta ao Brasil, Pinatti idealizou o projeto do Departamento de Engenharia de Materiais da USP em São Carlos, recebendo inclusive apoio financeiro do BNDE para sua implantação.
Mais tarde, teve participação ativa na criação e consolidação da UNICAMP, desde os primórdios do Instituto de Física Gleb Wataghin, contribuindo diretamente para a implantação da universidade. Paralelamente, também esteve envolvido no surgimento do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar, reforçando seu papel central na construção da área no país. E, em meados de 1976, participou da criação da Cryometal, empresa dedicada à fabricação de contêineres para líquidos criogênicos.
Na década de 1970, José Walter Bautista – um físico e professor da UFBA, UNB e Unicamp – destacou-se como idealizador do Programa Nacional do Álcool (Pró-Álcool) e, junto de Urbano Ernesto Stumpf, contribuiu para a criação do motor a álcool.
Entre 1975 e 1976, como Secretário de Tecnologia Industrial do Ministério da Indústria e do Comércio, passou a buscar um cientista com perfil empreendedor para impulsionar iniciativas capazes de agregar valor a minérios abundantes no Brasil, com a meta de estruturar um programa nacional de alcance internacional na área de metais especiais.
O Projeto era supervisionado pela FTI e financiado pela STI sob a forma de projetos de tecnologia industrial propostos com objetivos e prazos definidos dentro da Matriz do Programa de Materiais Refratários. Pelo seu caráter supra institucional, recebeu a adesão de empresas e institutos de pesquisa nacionais e estrangeiros. Foram participantes e colaboradores inestimáveis o Grupo Peixoto de Castro, a CSN e COFAVI, que doaram parte do aço necessário para a fabricação das estruturas metálicas (que constituem os prédios do Departamento), e a Apolo Mecânica, responsável pela doação e fabricação das estruturas metálicas. No âmbito internacional, dois acordos de cooperação bilateral, um com a Alemanha, em metais especiais, e outro com o Japão, em supercondutividade aplicada, foram igualmente significativos para o sucesso do projeto.
O Dr. Pinatti desenvolveu uma nova rota física para produzir metais especiais, eliminando etapas químicas caras e poluentes. Usando redução com alumínio e purificação em forno de feixe de elétrons, o processo tornou a produção mais simples, limpa e barata, permitindo fabricar metais em grande escala. Com isso, o preço do nióbio caiu, tornando sua aplicação industrial economicamente viável.
Em 1976, a Secretaria de Tecnologia Industrial do Ministério da Indústria e do Comércio decidiu investir na implantação de uma operação piloto para produzir nióbio metálico, tendo a Fundação de Tecnologia Industrial como responsável pela execução. Em 1978, a equipe da UNICAMP transferiu-se para Lorena (SP), onde iniciou os projetos ligados aos produtos de nióbio, às parcerias Brasil-Alemanha e Brasil-Japão, à aquisição do forno de feixe de elétrons e ao desenvolvimento do controle de qualidade desses produtos.
Em 1981, o Comissionamento do forno ES 2/18/300 CF, em Lorena.
Primeiro lingote de nióbio produzido no Brasil, a partir de tecnologia brasileira. Na equipe, técnicos alemães Himmel (fusão) e técnicos em alta tensão.
Entre 1981 e 1984, período denominado “A Fronteira Final”, foram realizados estudos voltados à caracterização química e metalúrgica do material obtido. Esse processo apresentou desafios significativos devido à complexidade da matriz analítica, composta principalmente por metais de transição, além da necessidade de detectar e controlar impurezas em níveis muito baixos, da ordem de algumas dezenas de partes por milhão (ppm). Elementos como Fe, Si, Ta, O, N, H e C precisavam permanecer dentro dos limites estabelecidos, juntamente com o controle da estrutura de grãos e dos defeitos presentes nos lingotes fundidos, conforme as normas da ASTM.
Para garantir maior precisão nas análises, passou-se a contar com nióbio superpuro como padrão analítico: o nióbio eletrolítico preparado por eletrólise em sal fundido, classificado como grau nuclear, com pureza de 99,9999%, produzido pela equipe de Eletrólise, coordenada por Antônio Fernando Sartori. Paralelamente, atuava a equipe de Controle, que incluía técnicos da Oficina Mecânica responsáveis pela coleta de amostras e pela preparação da superfície dos lingotes para análise, sob a coordenação de Rosa Ana Conte.
Durante esse período, muitas semanas foram dedicadas à realização de pesquisas bibliográficas em bibliotecas, que eram a principal fonte de acesso à informação científica. Com o tempo, também foi construída uma biblioteca própria especializada em metais e ligas especiais, reunindo materiais fundamentais para o desenvolvimento das pesquisas. A obtenção de novos artigos científicos era um processo lento: frequentemente levavam-se semanas ou até meses para receber um trabalho solicitado à comunidade científica internacional. Além disso, os periódicos especializados tinham custos muito elevados, o que tornava o acesso à literatura científica ainda mais desafiador.
Ao longo do desenvolvimento do projeto, também foram realizados diversos cursos especializados que contribuíram para a formação técnica da equipe. Em 1978, ocorreu um curso sobre gases em metais, realizado na Unicamp em parceria com o MPI Stuttgart, ministrado pelos pesquisadores Dr. Fromm e Dr. Grallath. Posteriormente, em 1981, foi oferecido um curso sobre diagramas de fases na UFSCar, no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa), em colaboração com o MPI-Büsnau. Já entre 1982 e 1983, Lorena sediou um curso sobre diagramas de fases ministrado pelo Dr. Kurt Kaltenbach, ampliando ainda mais o conhecimento da equipe na área.
Foi estabelecido um contrato de prestação de serviços com a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), a maior empresa mineradora de nióbio do mundo e detentora da maior mina de minério de nióbio do planeta. Nesse acordo, a CBMM fornecia o pentóxido de nióbio com pureza mínima de 95% e com teores controlados de ferro (Fe) e silício (Si). Esse pentóxido era reduzido por alumínio, processo que resultava na formação de barras de nióbio bruto contendo cerca de 95% de nióbio e 5% de alumínio. A principal impureza presente no material era o tântalo, em torno de 0,2%. Essas características atendiam às especificações normativas exigidas para a maioria das aplicações industriais; no entanto, não eram suficientes para aplicações nucleares, que requeriam teores de tântalo muito mais baixos, em torno de 0,0100%, obtidos por processos mais refinados, como a eletrólise em sal fundido.
O contrato de prestação de serviços teve duração aproximada de dez anos. Essa parceria se manteve até que a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM) implantasse sua própria produção industrial de nióbio metálico, passando então a realizar internamente as etapas produtivas que antes contavam com esse suporte técnico.
Após quase quatro anos de levantamento de dados na planta piloto e de ajustes na teoria cinética de interação metal-gás para condições reais de refino, tornou-se possível compreender com maior precisão os mecanismos responsáveis pela purificação das principais impurezas prejudiciais ao nióbio, como ferro (Fe), silício (Si), oxigênio (O), nitrogênio (N) e carbono (C). Com esse conhecimento, foram ajustados os parâmetros operacionais do processo, o que permitiu aumentar significativamente o rendimento da planta piloto. Como resultado, foi possível dobrar a produção de nióbio metálico utilizando o mesmo investimento de capital já existente.
Pilha de Lingotes de Nb qualificados
Após o desenvolvimento do Projeto Nióbio, diversos projetos acadêmicos individuais permitiram a continuidade das pesquisas em pontos específicos da matriz de conhecimento construída durante o programa. Cada pesquisador passou a explorar áreas particulares, aproveitando a base científica sólida proporcionada pelo projeto. A partir de 1988, com o apoio de auxílios individuais e das atividades de pós-graduação, o então Departamento de Engenharia de Materiais (DEMAR) passou a ganhar destaque no cenário acadêmico nacional. Paralelamente, recursos provenientes de reservas técnicas desses auxílios, de projetos de infraestrutura da FINEP e de editais de equipamentos multiusuários da FAPESP contribuíram para a expansão das instalações físicas e da infraestrutura laboratorial do DEMAR.
Assim, ao longo da década de 1990, o projeto atravessou um período marcado por transições importantes. Enquanto muitos pesquisadores concluíam seus mestrados e doutorados, outros seguiam novos caminhos na indústria, refletindo a formação e o impacto profissional gerados ao longo dos anos. Nesse cenário, o Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais (PPGEM) passou por um significativo processo de reformulação e reestruturação, conduzido inicialmente pelo intenso trabalho do Dr. Alain Robin e, posteriormente, pela Dra. Cristina Bórmio Nunes. Essas mudanças foram fundamentais para consolidar e fortalecer o programa no meio acadêmico, marcando o encerramento de um ciclo e estabelecendo bases sólidas para seu desenvolvimento nas décadas seguintes.
Seminário Brasil – União Soviética, Lorena 1989