El grafeno ha despertado en todo el mundo grandes expectativas que poco a poco se van cumpliendo, siendo el año 2025 aquel que consagrará el material bidimensional como un elemento más de la vida cotidiana. Para que este hecho ocurra, que el grafeno entre a formar parte prácticamente de todos los dispositivos que circundan nuestros actos cotidianos, son dos los hitos que el grafeno sin duda tendrá que superar, aunque si bien todo apunta a que se van a cumplir, no va a ser con la inmediatez con la que muchos piensan que va a suceder
Esto se debe fundamentalmente a dos factores, el elevado precio del grafeno a día de hoy, y el encuadramiento dentro de sus esquemas organizativos con que se encuentran las empresas para implementar nuevos procesos de producción en los que incorporar grafeno. Eso no significa que las propiedades del grafeno no sean las que son. Es probado que es el material más duro que existe, el mejor conductor de calor y de la electricidad a temperatura ambiente, propiedades ópticas únicas como su reactividad ante la luz, soporta radiación ionizante, y otras que tendrán su aplicación en diferentes industrias, y que la dedicación que están empleando los investigadores en el estudio del «material de Dios» sea la más alta de las últimas décadas, siendo la palabra grafeno, por ejemplo, la que más se utilizó en las publicaciones científicas en el año 2014, y es que las aplicaciones (grandes promesas) del grafeno son muchas, y la ciencia es quien ha tenido hasta ahora el dominio de la palabra grafeno en sus manos.
El futuro del grafeno
Las propiedades del grafeno y la atención que está recibiendo por parte de los científicos, los centros de investigación, los estados y las empresas, nos hace imaginar un futuro en el que el grafeno sea el eje central de todos los procesos industriales y energéticos, ya que son tantas las propiedades que sus aplicaciones son ilimitadas, y nos permite pronosticar un mundo cuya informática esté basada en chips de grafeno, donde la energía eléctrica se cree a partir de células solares de grafeno, se transporte por cables de grafeno y se almacene en baterías de grafeno, que moverán vehículos cuya estructura incorporará grafeno para hacerlos más ligeros y resistentes, propulsados con motores hechos de grafeno; nuestras fuerzas y cuerpos de seguridad neutralizarán las amenazas con sistemas de protección basados en el grafeno, y viviremos en viviendas que incorporarán el grafeno en sus materiales de construcción y en sus sistemas energéticos, haciéndolas más eficientes que las actuales; en medicina podremos ver sensores de grafeno que monitoricen las constantes de los enfermos crónicos, permitiendo adaptar sus tratamientos medicinales al minuto, con medicamentos que usarán la nanotecnología con base en el grafeno para optimizar su eficacia contra infecciones y otras enfermedades, y con adelantos inimaginables hace poco tiempo en las prótesis y en los equipos de los quirófanos.
Estado actual del grafeno
Para que se materialice un futuro como el que se describe en este artículo me apoyo en el estado actual del grafeno. En estos momentos hay tres tipos de grafeno que esperan a su implementación a nivel industrial:
- El óxido de grafeno (GO).
- El grafeno por exfoliación mecánica.
- Grafeno sobre sustrato creado a través de la técnica de CVD (Chemical Vapour Deposition).
El óxido de grafeno es en la actualidad el producto que más demanda tiene, pues su síntesis es más sencilla que la del grafeno propiamente dicho. El óxido de grafeno se obtiene del grafito por medio de la oxidación de éste para ser posteriormente exfoliado y hacer así «copos» de óxido de grafeno que tendrán sus aplicaciones industriales. El óxido de grafeno es el producto que más se está utilizando en combinación con composites y resinas, pues se dispersa de manera bastante sencilla en las mismas, de forma que adquieren las propiedades de dureza del GO, y en medicina, gracias a sus propiedades bactericidas. Pero con el óxido de grafeno ocurriría que no posee todas las propiedades del grafeno, o las tiene en menor medida que el grafeno puro, compuesto única y exclusivamente de átomos de carbono en forma de celdilla hexagonal y con un sólo átomo de espesor, y su precio además sigue siendo un hándicap para su implementación en la industria, estando alrededor de 60.000 Euros el kilogramo. El óxido de grafeno se presenta comercialmente en polvo y, como en el resto de grafenos, existe una gran variedad, que depende no sólo del tamaño del «copo», sino del número de capas de grafeno y de los compuestos químicos que se le añadan para su exfoliación, que hacen que las propiedades del óxido de grafeno varíen sustancialmente.
El grafeno por exfoliación mecánica se extraería fundamentalmente del grafito mineral. Para ello se pueden emplear diferentes técnicas de molienda del material utilizado y se pueden emplear, al igual que con el óxido de grafeno, diferentes añadidos químicos que aceleren y faciliten la separación de las láminas de grafeno. Aquí tendríamos diferentes fabricantes, realmente pocos en el mundo, que hayan conseguido una separación digamos aceptable, hasta diez capas de grafeno, con un tamaño del «copo» que permita trabajar a la industria a una escala más allá del laboratorio. Este grafeno sí tendría todas las propiedades del «material milagroso«, siempre y cuando no esté dopado químicamente y esos añadidos químicos no alteren sus propiedades. En la actualidad pocas empresas pueden conseguir este tipo de grafeno, y los precios que ofrecen van en función del «copo» y el número de capas, siendo más baratos los grafenos con más capas y más caros los que menos capas tienen, con un rango que oscila entre las 40 y las 2 capas. El grafeno por exfoliación mecánica mantiene más propiedades que el óxido de grafeno, y si en un principio éste último era más fácil de extraer, por lo que está mejor estudiado y existen más aplicaciones, no quiere decir que pueda ser desplazado en un futuro próximo por el grafeno por exfoliación mecánica en muchas de esas aplicaciones, en cuanto se desarrolle la industria de transformación del grafito en grafeno, debido entre otras cosas al incipiente estado de la industria del óxido de grafeno, que no tiene, al igual que la industria del grafeno por exfoliación mecánica, ningún producto que se consuma a escala mundial más allá de algunas pinturas o de palas de pádel o raquetas de tenis.
El grafeno por exfoliación mecánica es el que más proyección industrial tiene, debido a que conserva todas las propiedades del grafeno, y puedo añadir que, por mis contactos con empresas y centros de investigación, se han conseguido avances que sitúan su producción a escala industrial a precios que serán razonables en un futuro cercano, con aplicaciones en diferentes campos que mejoran sustancialmente productos y procesos industriales.
El último tipo de grafeno es el que se produce por sistema de Deposición Química de Vapor (CVD por sus siglas en inglés) y consiste fundamentalmente en vaporizar a alta temperatura y presión compuestos de carbono (como el gas metano) y controlar su deposición en sustratos, que suelen ser láminas de cobre o silicio. Con este sistema se obtiene el grafeno que se usa en aplicaciones electrónicas, y se consigue una sola capa de grafeno, pero como contrapartida es un sistema caro, aunque los avances van muy rápido y esperamos que en un futuro próximo sea a través de este sistema la implementación de procesos de producción de sistemas electrónicos y chips ópticos de alta velocidad de procesamiento.
Para la implementación industrial del grafeno también es necesario un sistema de seguridad que permita a las empresas saber que están comprando grafeno, lo que a día de hoy está por desarrollar. Al no haber un estándar oficial del grafeno ni una normativa que defina lo que es grafeno, ni donde está el límite entre el grafeno y el grafito, ha permitido un mercado de productos de pseudo-grafeno que crean indefensión y desconfianza en las empresas que quieren dedicar recursos a la I+D, pues una empresa que no sabe si compra grafeno no sólo tiene que dedicar recursos a la adquisición del material y de los derechos de fabricación de alguna aplicación, sino que además debe extraer recursos a asegurarse que lo que ha comprado es el citado material (es lo que el vendedor dice que tiene), por lo que, sin un estándar oficial de grafeno, los laboratorios de certificación se encuentran con que tampoco pueden asegurar al 100 por 100 que sus clientes estén comprando grafeno, con lo que se va ampliando la desconfianza de los empresarios para implementar el grafeno en sus procesos de producción.
Esto se produce porque precisamente estamos en la fase para que se dan las circunstancias para que esto se produzca, pero en poco tiempo contaremos ya con los mecanismos de control necesarios que den confianza a los consumidores industriales de grafeno para que puedan adquirir grafeno de calidad y obtener los resultados esperados sin sorpresas desagradables.
Pese a los oportunistas y a la falta de regulación existen empresas que ofrecen grafeno de alta calidad y otras que están desarrollando aplicaciones que verán la luz en poco tiempo; detectar estas empresas e invertir en ellas es el reto, pues lo primero que hay que hacer es diferenciar las empresas que venden humo o las que crecen sólo al calor de las grandes subvenciones de las que realmente están haciendo un trabajo de I+D con proyección comercial.
¿Qué oportunidades de inversión se ofrecen al inversor en grafeno?
Dos son las posibilidades que inicialmente se establecen para aquél interesado en aumentar sus ganancias en su relación con las empresas dedicadas al grafeno:
- En primer lugar entrar en la producción y venta de grafeno, teniendo en cuenta que no es un proceso fácil y que hay que tener dos aspectos muy claros: que lo que se produce es grafeno y que hay un mercado para su venta, aunque si producen grafeno de calidad, en cualquiera de las tres formas explicadas, tendrán mercado en un futuro. Sin duda, es una empresa difícil detectar dónde está el productor, pero puede ser una inversión con una alta recompensa.
- En segundo lugar está la creación de artículos de consumo que contengan grafeno, ya que sus aplicaciones pueden llegar a contarse por miles, y que el grafeno mejore las cualidades y la calidad de los mismos. Aquí deberemos detectar si el grafeno mejora sustancialmente los productos y aplicaciones y puedan ser competitivos en su precio final.
Finalmente, existe también la posibilidad de invertir en empresas que trabajan con grafeno. Empresas que hoy son prácticamente desconocidas y que de aquí a cinco o diez años habrán aumentado exponencialmente su valor si el producto o aplicación que producen es realmente mejor que el del resto de competidores. Queda en el inversor el estudio de estas empresas, hacer análisis y valoración sobre cada una de ellas y, una vez evaluadas todas las posibilidades, invertir la cantidad de dinero que determine en aquellas seleccionadas.
