Híbridos y Eléctricos

INFORME DE IDTECHEX

¿Qué es grafeno y qué no lo es? La industria pide una estandarización para no confundir a nadie

El grafeno, llamado por algunos el “material de Dios” se presume como un componente esencial de las futuras baterías de los vehículos eléctricos, pero también para otras muchas aplicaciones. El problema es que en muchos casos lo que se vende como grafeno realmente no lo es.

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Lo que se vende por grafeno para su uso en muchas actividades dentro de varias industrias, incluida la del vehículo eléctrico, no es un producto estandarizado por lo que existe una gran confusión para quien tiene que adquirirlo.

El grafeno es un material bidimensional que potencialmente podría tener un impacto significativo en muchas tecnologías de próxima generación, entre ellas en la industria de los vehículos eléctricos. Además, muchas industrias podrían aprovecharse de sus propiedades. Sin embargo, la mayoría argumenta que nadie está de acuerdo sobre qué es exactamente, ya que sus fabricantes ofrecen una gama de materiales con diferentes características, todos vendidos bajo el nombre de término general "grafeno". 

Las principales ventajas que se anuncian con el empleo de grafeno en las baterías de los vehículos eléctricos son una mayor densidad energética, un menor tiempo de carga, una mayor seguridad, más ligereza y un menor tamaño (entre un 20 %-30 %). El resultado son autonomías de 800 kilómetros y una vida útil cuatro veces superior a las baterías de litio actuales. Pero, para quienes desarrollan y fabrican baterías es necesario tener claro que es exactamente el grafeno que les venden sus proveedores.

¿Qué es el grafeno?

Técnicamente, el grafeno está formado por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una matriz hexagonal. Sin embargo, el panorama de los materiales de nanocarbono es mucho más complicado que esta simple declaración, con nanoplaquetas de grafeno (GNP) de una sola capa, pocas capas, multicapa y tanto óxido de grafeno (GO) como óxido de grafeno reducido (rGO) todos son considerados como tipos de grafeno.

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El grafeno es un nanomaterial bidimensional con el espesor de un átomo, termoconductor, más duro que el diamante, flexible como el caucho y transparente que tiene potencial para ser empelado en una amplia gama de aplicaciones, entre ellas en las baterías de los vehículos eléctricos.

En su informe “Evaluación del mercado de grafeno y materiales 2D 2023-2033” (Graphene Market & 2D Materials Assessment 2023-2033), la consultora IDTechEx resume sus investigaciones en la industria del nanocarbono durante más de una década. El trabajo incluye un pronóstico de volumen y valor para los próximos 10 años segmentado por aplicaciones de uso final para el grafeno, perfiles de cada actor y estudios de evaluación comparativa. También incluye el intento de implementar la estandarización dentro de la industria del grafeno para evitar las confusiones a las que lleva la denominación “grafeno” para todos los productos.

Estandarización del grafeno

Como parte de esta larga investigación sobre la industria del nanocarbono, IDTechEx ha hablado largo y tendido con los líderes de la industria del grafeno. Una conclusión clara de muchas discusiones fue la necesidad de una estandarización fiable. Los clientes afirmaron que la confianza en sus proveedores aumentaría cuando estos garantizasen que el producto que van a servir ofrecerá siempre las mismas características y especificaciones. Por su parte, la mayoría de los fabricantes de grafeno dieron la impresión de desear la estandarización para garantizar que todos los productos que se venden como tal sean realmente grafeno. Esta eliminación de materiales no deseados de la industria del grafeno anularía la posibilidad de que los clientes potenciales reciban materiales inadecuados y pierdan la fe en la mejora que podría ofrecer el grafeno.

Ford empleará pequeñas catidades de grafeno en sus vehículos
El panorama de materiales de nanocarbono es complejo: nanoplaquetas de grafeno (GNP) de una sola capa, pocas capas, multicapa, tanto óxido de grafeno (GO) como óxido de grafeno reducido (rGO), todos son considerados como tipos de grafeno.

Actualmente se requiere de la aprobación regulatoria para vender materiales en ciertos mercados regionales, bajo la supervisión de órganos rectores como la EPA, FDA y ALCANCE. Un ejemplo del beneficio de lograr dicha acreditación es NanoXplore, que anunció en agosto de 2021 que había firmado una orden de consentimiento con la EPA en virtud de la Ley de Control de Sustancias Tóxicas. Esta orden de consentimiento le permite proporcionar su material de grafeno como aditivo para una variedad de materiales compuestos, como plásticos y elastómeros, "sin límite de volumen anual". NanoXplore también ha participado activamente en el establecimiento del "consorcio de registro Graphene REACH" en Europa junto con AGM y Sixth Element.

Se podría considerar beneficioso para toda la industria si los organismos reguladores regionales hicieran referencia a un estándar uniforme para establecer sus regulaciones individuales. Varios actores se han unido en un consorcio para desarrollar una Organización Internacional de Normalización (ISO) que sirviera como un marco aprobado para los materiales de grafeno disponibles comercialmente. El Comité Técnico (TC) 229, establecido para las nanotecnologías, tiene la tarea de desarrollar estándares en una variedad de parámetros. 

No es un proyecto sencillo con numerosas variables que deben tenerse en cuenta, más allá de las dimensiones físicas obvias, como el tamaño lateral, el grosor, el número de capas y la relación de aspecto. En total, el ISO/TC 229 se esforzará por establecer valores base para 19 características medibles dentro de un material de grafeno, incluidas las dimensiones físicas antes mencionadas. Pero además también tendrá en cuenta otros criterios como el contenido de oxígeno, la funcionalidad y los defectos estructurales.

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En las baterías de los vehículos eléctricos, el grafeno aporta una mayor densidad energética, un menor tiempo de carga, una mayor seguridad, más ligereza y un menor tamaño (entre un 20 %-30 %.

Sin embargo, a pesar de este esfuerzo por lograr un estándar aceptado mundialmente para el grafeno y sus materiales derivados, IDTechEx señala este será tan valioso como la cantidad de organismos reguladores regionales que se adhieran a él. El beneficio de un estándar aceptado podría aumentar la confianza en la industria con respecto a la calidad del producto y a la capacidad de adquirir dicho producto de varios proveedores diferentes, con un potencial de crecimiento posterior en la producción de productos mejorados con grafeno. Con aplicaciones que van desde la biotecnología hasta los compuestos y la electrónica de próxima generación, es necesario acordar hoy cómo definir el material que podría dar forma al mundo del mañana

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