Según las conclusiones del último informe de IDTechEx "Evaluación del mercado de grafeno y materiales 2D 2023-2033", la capacidad de producción de grafeno a nivel mundial es de 12.000 tpa. Prácticamente la totalidad tiene su materia prima en el grafito que se transforma en grafeno mediante dos métodos denominados exfoliación en fase líquida y la oxidación-reducción. Cada proceso tiene un impacto ecológico diferente según su eficiencia energética, las necesidades de agua y los productos químicos utilizados. Pero teniendo en cuenta la materia prima y el enfoque general, la respuesta corta de IDTechEx a la pregunta de si el grafeno es un material verde es "NO".
La respuesta larga, NO, pero…
A pesar de las conclusiones del informa anterior hay varios argumentos a favor de poder considerar al grafeno un material "verde". Estos son dos de ellos.
El primero es que tiene una huella de emisiones de CO2 más pequeña que los aditivos petroquímicos tradicionales que se utilizan en la industria como el negro de humo. El segundo es la posibilidad de obtenerlo a partir de materias primas alternativas utilizando desechos, subproductos o materiales renovables y, en varios de estos casos, combinarlo esto con la producción de hidrógeno. Si bien la mayoría de estas posibilidades se encuentran en una etapa temprana de desarrollo y enfrenten múltiples desafíos, es un área a observar en el tiempo.
El grafeno y los vehículos eléctricos
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.
Las baterías de iones de litio son la parte principal de un mercado de almacenamiento de energía en auge. Actualmente, el grafeno juega un papel mínimo en este sector, pero con la vista puesta en la próxima generación de baterías de iones de litio con ánodos de silicio lograrán una adopción significativa.
El silicio tiene el potencial de aumentar significativamente la densidad de energía de las baterías. Su capacidad es un orden de magnitud mayor que la del grafito que es el que se emplea actualmente para crear la estructura del ánodo. A nivel de celda, la densidad de energía podría casi duplicarse, brindando unos beneficios obvios en la autonomía de los vehículos eléctricos. Sin embargo, los cambios de volumen lo degradan limitando su vida útil. El grafeno se ha demostrado ya como una solución habilitadora de esta tecnología.
Sin embargo, cabe señalar que el grafeno es solo una opción en un campo excepcionalmente competitivo y bien financiado. Hay varias tecnologías de almacenamiento de energía en las que el grafeno puede tener cierto protagonismo, pero ninguna está exenta de retos. Es el caso de las baterías de litio-azufre, las baterías de plomo-ácido, prácticamente abandonadas por el mercado, las baterías de iones de aluminio, que todavía se encuentran en una etapa temprana de desarrollo y los supercondensadores que si bien se encuentran en franco crecimiento son todavía una tecnología de nicho.
En conclusión, la respuesta a si el grafeno es un material verde puede matizarse más de lo que parece. Será una pregunta que continuará circulando durante muchos años a medida que la industria del grafeno ingrese a la siguiente fase de su recorrido comercial
