S. Oviedo Diaz , LIL Faria , DH Milanez

ECEM-SanCas 2013 – 1º Encontro de Ciência e Engenharia de Materiais de São Carlos:
Energia, Sustentabilidade e Inovação.
27 a 29 de Novembro de 2013, São Carlos - SP
INDICADORES DA PRODUÇÃO CIENTÍFICA EM NANOTECNOLOGIA E NANOMATERIAIS
NA AMÉRICA LATINA
S. Oviedo Diaz1*, L.I.L. Faria2, D.H. Milanez2, D.R. Leiva2, R.J.P. Uribe1
1
2
Universidad de Córdoba, Montería, Colombia
Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), São Carlos, SP, Brazil
*e-mail do autor: [email protected]
Resumo
Os países latino-americanos têm implementado programas de incentivo às pesquisas em nanotecnologia, que
se caracteriza por ser uma área interdisciplinar e com potencial de trazer inovações aos materiais. Poucos
estudos têm analisado os nanomateriais proeminentes das pesquisas em tais países. O objetivo do trabalho foi
verificar o posicionamento da América Latina nas pesquisas mundiais e mapear os principais nanomateriais
pesquisados na América Latina, levantar os países líderes e verificar a colaboração entre eles a partir de
indicadores de publicação científica. Os dados bibliográficos de publicação científica em nanotecnologia
foram recuperados na base de dados Web of Science a partir uma expressão de busca para nanotecnologia e
os países que fazem parte deste bloco para o período 2002 a 2011. Os principais Nanomateriais foram
obtidos a partir das palavras chave informada pelos autores e de palavras extraídas dos títulos das
publicações por meio da mineração de texto, com auxilio do software VantagePoint. Brasil, México e
Argentina são os países que mais publicaram no período avaliado e os nanomateriais mais proeminentes
foram os nanotubos de carbono, as nanopartículas de ouro, o grafeno, as nanopartículas de prata e os
fulerenos. Observou-se baixa colaboração entre os países da região nas pesquisas em tais nanomateriais.
Palavras-chave: Nanotecnologia, produção científica, indicadores de C&T, bibliometria.
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1 – INTRODUÇÃO
A importância da nanotecnologia e dos nanomateriais tem crescido no contexto de ciência e
engenharia mundial, como reflexo de programas de incentivo específicos e elevados investimentos do setor
público e privado, principalmente em países da União Europeia, EUA, Japão, China, Coréia, Índia e Taiwan
[1,2]. O interesse sobre nanotecnologia deve-se principalmente devido a sua potencialidade em oferecer
novos produtos e processos para a sociedade e ao mercado promissor, cuja expectativa é de US$ 48,9 bilhões
em vendas para 2017, no qual os nanomateriais seriam os principais responsáveis [3]. Embora em menor
grau, a América Latina tem se dedica ao desenvolvimento de pesquisas, com iniciativas e estratégia próprias
de desenvolvimento da nanotecnologia no país. Segundo Kay e Shapira [4], há concentração de pesquisas na
Argentina, Brasil, Chile e Uruguai, com clara liderança dos brasileiros que tem uma estratégia baseada em
objetivos nacionais. Os autores alertaram para a necessidade dos países conciliarem os desafios em
nanotecnologia com o desenvolvimento nacional, comercialização e impacto social, já que as pesquisas não
tem foco para setores estratégicos, como agricultura, e o baixo patenteamento denotou pouco interesse em
comercialização de produtos nanotecnológicos. Contudo, não foi investigado o posicionamento dos países
latino-americanos em relação ao resto do mundo, que poderia servir de panorama para verificar a
contribuição deles para o avanço da nanotecnologia.
Os nanomateriais são os precursores da nanotecnologia e podem ser compreendidos como “material
natural, incidental ou manufaturado contendo partículas não ligadas entre si, ou em agregados ou formando
aglomerados nos quais a distribuição de tamanho apresenta 50% ou mais dessas partículas com uma ou mais
dimensões externas no intervalo entre 1 nm e 100 nm” [5]. Há diversos desafios inerentes ao
desenvolvimento de aplicações comerciais dos nanomateriais, incluindo aumento de escala de produção,
desenvolvimento de abordagens para caracterização e controle de qualidade, além do entendimento dos
efeitos sobre a saúde humana e meio ambiente, como forma de estabelecer regulamentações de segurança no
trabalho e para o consumidor. Entre os principais nanomateriais pesquisados atualmente, os nanotubos de
carbono, fulerenos e grafeno destacam-se pelas propriedades e potencial de aplicação em diversos setores,
principalmente o eletrônico e o de materiais de engenharia. Outros nanomateriais tem emergido no cenário
mundial das pesquisas são as nanopartículas de prata, de ouro, de dióxido de titânio e a nanocelulose [5-8].
Apesar de ser uma parte importante da nanotecnologia, poucos estudos tem se dedicado a analisar o
avanço e a colaboração científica em pesquisas sobre nanomateriais, em especial, nos países da América
Latina. Esse acompanhamento pode ser realizado por meio de indicadores de Ciência e Tecnologia (C&T)
elaborados com base na bibliometria [6-8], que é uma técnica que quantifica a comunicação científica e
tecnológica registrada, como publicações científicas, documentos de patente e citações. Os indicadores
bibliométricos permitem que “padrões escondidos” sejam encontrados e auxiliam no processo de
planejamento de políticas públicas, de pesquisa e desenvolvimento e tomada de decisão [9]. Neste sentido, o
objetivo do presente trabalho avaliar o posicionamento este gap por meio da elaboração de indicadores de
publicação científica em nanotecnologia e nanomateriais.
2 – MATERIAIS E MÉTODOS
Procedimento para recuperação dos dados e elaboração de macroindicadores
Indicadores de produção foram elaborados com base nos registros bibliográficos de publicação
científica indexada na base de dados multidisciplinar Web of Science, Os dados foram recuperados a partir
da expressão de busca para nanotecnologia proposta por Arora et al [10], que realiza busca nos campos
títulos, resumos, palavras chave e periódicos dedicados ao tema. A expressão de busca possui vantagens por
englobar diversos termos relacionados à nanotecnologia, mas não restritos ao radical “nano”. Em seguida,
indicadores comparativos sobre as atividades de pesquisa na União Europeia, países da Ásia (China, Japão,
Coréia, Índia, Rússia e Taiwan), América Anglo-saxônica (EUA e Canadá) e América Latina foram
elaborados por meio da ferramenta analítica da base, conforme procedimento sugerido por Milanez et al [6].
Comparou-se o total de publicações e o crescimento médio das publicações para o período de 2002 a 2011.
Os registros bibliográficos das publicações científicas da América Latina para o mesmo período (total de
18.120 registros) foram coletados e armazenados em computador local. Com auxílio do software de análise
bibliométrica Vantage Point (versão 7.0), comparou-se o desempenho dos principais países pelo total de
publicações científicas e o crescimento médio no período.
Procedimento para análise dos principais nanomateriais pesquisados na América Latina
Os principais nanomateriais pesquisados nos países latino-americano foram obtidos a partir de
palavras e termos chaves contidos nos campos de título, resumo e palavra chave das publicações. Para os
títulos e resumos, os termos foram extraídos por meio de rotina de processamento de linguagem natural,
opção de processamento do software Vantage Point, que quebra as sentenças em temos substantivado que
são potencialmente úteis para indicar o conteúdo das publicações científicas. Após juntar os campos palavra
chave e termos extraídos dos títulos e resumos, foi realizada a limpeza com exclusão de palavras vazias
(stopwords), a partir de uma lista provida pelo software, e termos vazios comuns de escrita acadêmica [11].
Esta etapa foi desafiadora, pois, do total de termos extraídos (312.211), sendo necessário desconsiderar
termos que apareceram em menos de 10 publicações científicas, o que acarretou à diminuição para 6.693 de
termos analisados. Termos que tratavam especificamente sobre nanomateriais foram selecionados e os
similares agrupados, principalmente devido a variações de singular/plural e denominações diferentes para o
mesmo nanomaterial. Por fim, foram considerados apenas os dez principais nanomateriais para o presente
trabalho, resultando em uma amostra final de 2.211 registros, que representou 12% da amostra de
publicações científicas da América Latina. Por fim, foi verificada a colaboração entre os principais países
com auxílio do software Gephi (vesão 0.82).
Cálculo do crescimento médio das publicações
O crescimento médio foi calculado a partir da média da taxa de crescimento anual (G i) obtida pela
Eq. 1, em que Ni é o número de publicações no ano “i”, Ni-1 é o número de publicações do ano anterior.
(Eq. 1)
3 – RESULTADOS E DISCUSSÕES
Desenvolvimento das pesquisas em nanotecnologia no mundo e na América Latina
O desenvolvimento da pesquisa científica mundial em nanotecnologia no período 2002 a 2011 tem
sido liderado principalmente pela União Europeia e América Anglo-saxônica (EUA+Canadá), que
contribuíram, respectivamente, com 30,7% e 27,7% do total de publicação recuperado, conforme Figura 1.
Essa liderança é consequência, pelo menos em parte, dos elevados gastos públicos e privados com programas
de incentivo ao desenvolvimento da nanotecnologia [1,2]. No entanto, o crescimento médio anual de suas
publicações (9,8% e 10,8%, respectivamente) foi inferior à média mundial, calculada em 13,1%, e pode
indicar consolidação e maturação das pesquisas realizadas nestas regiões. Outro indício é que as taxas de
crescimento anual tiveram uma queda a partir de 2009 e 2008 (respectivamente, para a União Europeia e
EUA+Canadá), o que pode estar associado à crise financeira de 2008, embora os dados também mostrem
uma retomada de crescimento no ano de 2011.
Entre os países da Ásia, exceto para o Japão e a Rússia, verificou-se elevado crescimento médio no
período da análise que, em parte, pode estar associada à consolidação de suas economias e novo patamar
como desenvolvedores de tecnologias no cenário mundial, com destaque aos chineses que contribuíram com
18,9% do total de publicações em nanotecnologia no período analisado. No caso do Japão, que colaborou
com parcela significativa das publicações mundiais (9,5%), o crescimento anual sempre foram próximos ao
valor médio calculado (4,6%), com pico de publicações em 2003 (12%) e queda durante os anos críticos da
crise financeira (~0,4%). Embora a Rússia tenha programas de incentivo e investido consideravelmente, seu
crescimento médio mostrou-se modesto e próximo da média calculada. As publicações originadas América
Latina cresceram em nível semelhante aos lideres mundiais nas pesquisas em nanotecnologia, embora a
contribuição tenha sido consideravelmente inferior, porém próximo a de países como Rússia e Taiwan.
No bloco da América Latina, o Brasil lidera as pesquisas em nanotecnologia seguido do México e da
Argentina, conforme apresentado na Figura 2 e, pelo menos em parte, a liderança destes países é
consequência dos programas de incentivo em nanotecnologia que impulsionaram a pesquisa na área [4]. O
crescimento médio das publicações brasileiras (9,8%) é comparável ao da União Europeia e superior ao da
Rússia e Japão, embora tenha sido ligeiramente inferior à média do bloco (10,8%). Os mexicanos e
argentinos apresentaram crescimentos médios superiores ao bloco (12,7% e 13,9%, respectivamente),
indicando ascensão atrelada ao desenvolvimento de sua infraestrutura de pesquisa. Contudo, a liderança
brasileira tende a se manter nos próximos anos visto que o governos noticiou recentemente o lançamento da
Iniciativa Brasileira em Nanotecnologia em apoio à já formada rede de laboratórios em nanotecnologia
(SiSNano) [12]. A Venezuela é o país que menos tem crescido entre os países listados enquanto que a
Colômbia, que contribuiu com 4,25% das publicações no período, é destaque pelo elevado crescimento
médio apresentado. Embora o Uruguai e o conjunto de outros países apresentem elevado crescimento médio
no período, deve-se salientar que a contribuição deles é baixa (0,75% e 0,87%, respectivamente) para o bloco
latino-americano.
Figura 1: Total e crescimento médio das publicações científicas em nanotecnologia para diferentes países e
regiões no período de 2002 a 2011.
Figura 2: Total e crescimento médio das publicações científicas em nanotecnologia para América Latina no
período de 2002 a 2011.
Principais nanomateriais pesquisados na América Latina
Nanotubos de carbono foi o principal nanomaterial pesquisado na América Latina no período 2002 a
2011, conforme Figura 3, acompanhando tendências relativas à pesquisa mundial [6-8]. Embora a
representatividade dos nanotubos de carbono seja elevada (42,7% das publicações), o crescimento médio no
período, ainda que seja elevado (21,7%), foi inferior ao valor observado para os demais nanomateriais,
exceto em relação aos fulerenos (13,8%) e nanopartículas de magnetita (17,5%). O Brasil é o principal líder
das pesquisas sobre nanotubos de carbono na América Latina, conforme Figura 4. No caso dos fulerenos foi
verificado que mundialmente as publicações científicas referentes têm diminuído significativamente, o que
estaria associado a uma eventual maturação das pesquisas científicas acerca deste nanomaterial [6-8]. Para as
nanopartículas de magnetita, os valores anuais de crescimento oscilaram significativamente, o que sugere
que as pesquisas sobre este nanomaterial ainda estão incipientes.
A nanocelulose é um nanomaterial polimérico emergente cujas publicações foram alavancadas
recentemente, inclusive na América Latina, a partir de 2008, cujo crescimento médio no período foi de
189%, bastante superior ao de crescimento valor observado mundialmente (20,7%, período 2001 a 2010)[8],
embora possa se afirmar que elas ocorrem ainda de forma incipiente em relação aos demais nanomateriais.
Devido às propriedades e aplicações potenciais, o grafeno, segundo nanomaterial mais pesquisado nos países
latino-americanos com 12,0% das publicações e crescimento médio de 70,3%, é um importante nanomaterial
cujas pesquisas aumentaram significativamente em todo o mundo a partir da metade da década passada [6].
Outro assunto recorrente nas publicações dos países latinos são as nanopartículas de ouro e de prata,
representando 11,5% e 8,91%, respectivamente, do total de publicações mapeadas. No caso das
nanopartículas de prata, o crescimento médio observado foi de 51,7%, superior ao valor observado
mundialmente (34,0%, período 2001 a 2010), o que pode estar associado a um processo de emergência nas
pesquisas latino-americana sobre este nanometal. Para as nanopartículas de dióxido de titânio e óxido de
zinco, as pesquisas ainda estão incipientes, embora o crescimento médio indique que têm se buscado avançar
no conhecimento sobre tais nanocerâmicas.
Figura 3: Total de publicações e crescimento médio para os principais nanomateriais pesquisados na
América Latina no período de 2002 a 2011.
Brasil e México lideraram as pesquisas em nanomateriais no período analisado, conforme Figura 4,
embora seja mais notória a contribuição brasileira para as pesquisas latino-americanas nos dez nanomateriais
mapeados. No caso do México, a liderança mostrou-se efetiva para fulerenos e nanopartículas de ZnO,
apesar de sua contribuição ser baixa em nanotubos de carbono (3,1%), principal nanomaterial pesquisado na
América Latina (Figura 3). Em média, a Argentina contribuiu em 10% das publicações, exceto no caso de
nanopartículas de ZnO, e também possui um papel importante no desenvolvimento das pesquisas da região.
O Chile cooperou principalmente para as pesquisas em grafeno (8,7%), e em nanopartículas de ouro (9,8%),
de óxido de zinco (7,9%) e magnetita (7,7%). Já a Colômbia contribuiu principalmente em pesquisas em
nanopartículas de magnetita (6,2%) e de dióxido de titânio (5,7%). Os países da América Latina, porém,
colaboram preferencialmente com países de outras regiões, com o número de colaboração em publicações
sobre nanomateriais sendo muito pequena entre os países latino-americanos, conforme Figura 5. Esse aspecto
pode indicar uma dependência das colaborações realizadas com países mais consolidados cientificamente
para realizações das pesquisas em nanomateriais.
Figura 4: Contribuição de Brasil, México, Argentina, Chile e Colômbia para as publicações científicas para
os principais nanomateriais (período 2002 a 2011).
Figura 5: Colaboração de Brasil, México, Argentina, Chile e Colômbia e demais países latino-americanos
para as publicações científicas em nanomateriais (período 2002-2011). O tamanho dos nós e a grossura da
linha são proporcionais ao total de publicação.
4 – CONCLUSÕES
No presente estudo verificou-se o posicionamento da América Latina entre os principais países e
blocos que pesquisam sobre nanotecnologia, além do mapeamento dos principais nanomateriais pesquisados
pelos latino-americanos no período de 2002 a 2011. No geral, os países latino-americanos contribuíram com
2,8% das publicações mundiais em nanotecnologia e apresentaram crescimento médio semelhante aos países
e bloco líderes. Os resultados também mostraram que as pesquisas em nanotecnologia desenvolvida na
União Europeia, EUA e Japão podem ter sofrido efeitos da recente crise financeira visto que a taxa de
crescimento anual de suas publicações tiveram queda em 2008-2010. Por outro lado, a Índia, China, Taiwan
e Coréia apresentaram elevado crescimento que pode ser consequência do fortalecimento de suas economias
e dos seus sistemas de C&T.
Nanotubos de carbono, grafeno, nanopartículas de ouro, fulerenos e nanopartículas de prata
compõem o conjunto de nanomateriais de maior interesse do bloco cuja liderança das pesquisas foi
permutada entre Brasil e México no período da análise. O elevado crescimento das publicações em
nanocelulose, lideradas principalmente pelo Brasil, também foi destaque das análises e é potencialmente um
nanomaterial relevante para futuras pesquisas. No entanto, no contexto de nanomateriais, baixa colaboração
entre os países do bloco foi verificada, o que pode estar associado a deficiências de infraestrutura de pesquisa
(equipamentos, procedimentos de obtenção e caracterização) ou preferência em colaborar com países mais
consolidados cientificamente. Adicionalmente, embora tenha sido possível estabelecer um panorama geral
das pesquisas nanomateriais na América Latina, limitações metodológicas inerentes do processo de análise
de grande quantidade de informação podem ter afetado o resultado final, já que 2,14% dos termos extraídos
de títulos, resumos e palavras chaves foram considerados na análise.
5 – AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao CNPq (Projeto no:160087/2011-2), à FAPESP (Projeto no: 2012/16573-7) e
aos Programas de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais e em Ciência, Tecnologia e
Sociedade pelo apoio ao desenvolvimento do presente trabalho.
6 – REFERÊNCIAS
[1] F. Galembeck; M.M. Rippel. Estudos estratégicos: nanotecnologia. Brasília: NAE, (2006) 6-120.
[2] European Commission. Public funding of nanotechnology. (2012). Disponível em:
<www.observatorynano.eu/project/filesystem/files/PublicFundingofNanotechnologies_March2012.pdf>.
Acesso em: 19 nov. 2013
[3] BBC Research. Nanotechnology: a realistic market assessment.. (2012). Disponível em:
<www.bccresearch.com/market-research/nanotechnology/nanotechnology-market-applications-productsnan031e.html> Acesso em: 19 ago 2013.
[4] L. Kay; P. Shapira. Journal of Nanoparticle Research, 11 (2009) 259-278.
[5] European Commission. Nanomaterials. (2013). Disponível em:
<http://ec.europa.eu/environment/chemicals/nanotech/>. Acesso em: 08 ago. 2013
[6] D.H. Milanez et al. Materials Research (2013). No prelo.
[7] A.I. Terekhov. Herald of the Russian Academy of Science, 79 (2009) 412-419.
[8] D.H. Milanez, R.M. Amaral, L.I.L Faria, J.A.R. Gregolin. Materials Research, 16 (2013) 635–341.
[9] Y. Okubo. Bibliometric indicators and analysis of research systems, Paris, OECD, 1997.
[10] S.K. Arora; A.L. Porter; J. Youtie; P. Shapira. Scientometrics, 95 (2012) 351–370.
[11] S. Haywood. Academic Vocabulary. Disponível em:
<www.nottingham.ac.uk/alzsh3/acvocab/wordlists.htm>. Acesso em: 19 nov. 2013.
[12] Brasil. MCTI lança Iniciativa Brasileira de Nanotecnologia. 2013. Disponível em:
<http://www.mcti.gov.br/index.php/content/view/348956.html> Acesso em: 22 ago. 2013.