Este artículo sigue a la publicación del informe de IDTechEx, "Graphene Market & 2D Materials Assessment 2021-2031"

¿Es la sostenibilidad un factor clave para los mercados emergentes del grafeno?
El mercado del grafeno se encuentra en un punto de inflexión, ya que los largos periodos de I+D empiezan a traducirse en importantes pedidos de compra.

Durante mucho tiempo, el mercado del grafeno ha estado impulsado principalmente por el "impulso de los materiales", en el que las empresas de grafeno se esforzaban por convencer a los mercados de las propiedades y ventajas de su producto. En la actualidad, este fenómeno ha pasado a ser un "tirón del mercado", en el que los principales impulsores pasan a primer plano.

El grafeno se está convirtiendo en un material de gran valor añadido gracias a múltiples factores. La capacidad del grafeno para mejorar la vida útil mecánica -por ejemplo, mediante revestimientos resistentes al desgaste o anticorrosión- y los mayores requisitos de gestión térmica son dos ejemplos de fuerzas predominantes.

Sin embargo, está surgiendo otro impulsor del mercado, quizá sorprendente, pero que tendrá un gran impacto en la próxima década: la sostenibilidad.

Como dice el Dr. Soroush Nazarpour, Presidente y Director General de NanoXplore "El grafeno es un ingrediente clave para la sostenibilidad de muchos mercados y aplicaciones. Por ejemplo, permite prácticas de producción de circuito cerrado para el procesamiento de plásticos y mejora la capacidad y la velocidad de carga de las baterías de iones de litio. Sin duda, el grafeno hará del mundo un lugar más verde".

IDTechEx ha identificado tres áreas de aplicación principales para el grafeno que pueden servir a este motor clave del mercado.

Polímeros de base biológica y reciclados
Muchos territorios -y las empresas que operan en ellos- se han comprometido con aspectos de la economía circular, especialmente con la eliminación de residuos. Esto significa a menudo que las empresas intentan reducir su consumo de plásticos de un solo uso y aumentar la cantidad de material reciclado que utilizan.

Pero esto supone un reto: el contenido reciclado suele ser mecánicamente inferior al material virgen, y la incorporación de un aditivo ("no verde") para superar estas limitaciones puede anular el objetivo de sostenibilidad. Además, puede seguir siendo insuficiente en términos de calidad.

Aquí es donde entra en juego el grafeno. Las propiedades multifuncionales del grafeno como aditivo para polímeros son bien conocidas. Al ser un derivado del grafito, también tiene una ventaja sobre los aditivos de la competencia, basados en los combustibles fósiles, cuando se trata de mejorar la sostenibilidad. El grafeno puede utilizarse de este modo en muy diversos sectores, e incluso la incorporación de volúmenes reducidos podría generar grandes beneficios para los fabricantes de grafeno, siempre que puedan escalar adecuadamente y controlar los costes. El más inmediato es el de los envases no alimentarios con grafeno, que IDTechEx espera que se convierta en un área de crecimiento clave a medio plazo.

Más allá de esto, también existe la oportunidad de los bioplásticos. Una vez más, éstos pueden mejorar su rendimiento utilizando las propiedades mecánicas y de barrera del grafeno. Se están explorando oportunidades de envasado, tazas de café y otras, desde algunos de los mayores clientes hasta jóvenes empresas emergentes como Toraphene.

Almacenamiento de energía
Se trata de uno de los movimientos de mercado más importantes del siglo XXI: la electrificación total de nuestro transporte está en marcha con un potencial en auge. Impulsado por la legislación con el telón de fondo de la crisis climática, el panorama del mercado se está transformando rápidamente. "Baterías de grafeno" es un titular que se ve con facilidad pero que se utiliza poco. El grafeno se utiliza principalmente como aditivo con una alta conductividad eléctrica y térmica, junto con propiedades mecánicas beneficiosas. Puede utilizarse en cualquiera de los electrodos, en los revestimientos del colector de corriente o en el exterior de la célula. Para la generación actual, el grafeno de las baterías de iones de litio sólo tendrá una modesta aceptación, principalmente para aquellos que buscan soluciones de carga rápida en la sección de consumo. Esto se observa sobre todo en los productos para smartphones lanzados por Xiaomi en 2020 y en los próximos trabajos de Real Graphene y Appear.

Sin embargo, el mayor potencial reside en futuros desarrollos, concretamente en los ánodos de silicio y las baterías de litio-azufre. Ya se han visto avances significativos, posibilitados por el grafeno, y sigue habiendo un gran interés por parte de casi todos los fabricantes de grafeno. No cabe duda de que el grafeno no es la única solución que se está explorando, pero si las empresas consiguen encontrar una solución basada en el grafeno, será muy importante para la industria.

Es más, las aplicaciones de almacenamiento de energía del grafeno no se limitan a las baterías; los supercondensadores con grafeno están ganando una notable atención y podrían ser soluciones fundamentales junto con otros dispositivos de almacenamiento de energía (por ejemplo, el hidrógeno). En este ámbito, Skeleton Technologies ha tenido un año muy significativo, recaudando 41,3 millones de euros en una ronda de financiación de serie D, anunciando una asociación con Wrightbus y firmando una carta de intenciones de 1.000 millones de euros con un fabricante de automóviles.

Hormigón y asfalto
Tal vez resulte sorprendente que muchas empresas de grafeno estén explorando actualmente las posibilidades de los mercados del hormigón y el asfalto. En sus formas actuales, ambos productos contribuyen significativamente al cambio climático y se beneficiarían de un mejor rendimiento mecánico. Algunos ensayos en fase inicial han sugerido que el grafeno podría resolver ambos problemas, impulsando conjuntamente la sostenibilidad y los resultados prácticos.

Proyectos notables como el de Directa Plus han saltado a los titulares, y varios fabricantes de grafeno han dicho a IDTechEx que están en conversaciones avanzadas con actores clave. El potencial de volumen de estos mercados es enorme -quizá mucho mayor que el de los otros mercados descritos en este artículo- y cambiaría por completo las perspectivas del grafeno.

Sin embargo, como ocurre a menudo, hay que salvar la distancia entre el interés actual y los pedidos reales. El sector de la construcción tiene márgenes muy pequeños y es notoriamente lento en su adopción. Por eso, el hormigón y el asfalto son mercados a los que hay que prestar atención, pero aún queda camino por recorrer.

Electrónica

Sorprendentemente, hay incluso un impulsor "verde" en el sector de la electrónica. Un buen ejemplo es el de Advanced Materials Development (AMD), que ha firmado una carta de intenciones con Marks & Spencer para producir una solución RFID sostenible utilizando sus tintas de grafeno.