Patentan una tecnología española para obtener grafeno a bajo coste

• Se usa el coque, que sustituye al grafito como material de origen del grafeno
• El grafeno es un material estratégico en la producción de pantallas
• El descubrimiento abarata la producción al reducir el consumo de energía
• La patente se ha registrado en España y se hará extensible a toda Europa

Sustituyen el grafito por coque como material precursor para obtener grafeno

Investigadores españoles dependientes del Grupo de Materiales Compuestos del Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC) han patentado una tecnología desarrollada en Asturias que permite obtener grafeno a partir de coque, un producto derivado del carbón y el petróleo, a un coste mucho menor que el proceso actual con grafito.

El procedimiento evita el paso de grafitización, lo que permitiría reducir los costes de fabricación de un material que está revolucionando la tecnología actual.

Formado por carbón puro con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito pero de un átomo de espesor, el grafeno es el material del futuro. Ligero y flexible, está llamado a sustituir a las tecnologías actuales en la fabricación de pantallas para dispositivos móviles pero, hasta ahora, su elevado coste de producción era una barrera de entrada al mercado.

La barrera del precio

“El método químico de producción de grafeno, a día de hoy, es el más adaptable a su explotación industrial, porque permite sintetizarlo con más facilidad y en mayores cantidades. Pero, para producirlo de esta forma, hasta ahora era necesario partir de grafito”, explica a RTVE.es Rosa Menéndez, responsable del grupo de Materiales Compuestos del INCAR-CSIC y coordinadora del CSIC en Asturias.

Por ello, el abaratamiento de los costes que implica esta tecnología,  recién inscrita en el registro español de patentes y pendiente de extenderse a nivel europeo, se debe a la eliminación de los costes asociados a adquirir o producir grafito, un proceso que conlleva un considerable gasto energético al requerir altas temperaturas.

“El coque es un derivado del carbón y el petroleo más barato que el grafito“

En su lugar, los investigadores obtienen óxidos de grafeno y grafeno directamente a partir del coque, un derivado del carbón o el petróleo cuya síntesis requiere menos temperatura y está disponible a menores precios que el grafito.

“Más allá de las cifras, mientras que para obtener grafito es necesario alcanzar temperaturas de 2500 a 2800 ºC, el coque que utilizamos sólo requiere temperaturas en torno a 1000 ºC, con la consiguiente reducción de consumo energético”, señala Menéndez.

Ahora bien,  el abaratamiento de la producción del grafeno no afecta a la calidad del producto final. “De momento, los productos que estamos obteniendo son equiparables, comparables”, explica la científica.

Sin duda, la reducción del coste de este material mediante una patente española situará muy positivamente al país de cara a la producción. “Es un proceso totalmente nuevo. Lo de los mercados depende un poco del usuario, ahora hablar de mercados en el grafeno es algo incipiente ya que es un producto que se está desarrollando, pero se puede pensar que sí será positivo. Estamos hablando de un producto que está todo el mundo luchando por producir y mejorar”.

Tres pasos, múltiples aplicaciones

El primer paso del método desarrollado por los investigadores del INCAR-CSIC consiste en someter el coque a un tratamiento oxidativo que permite obtener óxido de grafito. Una vez hecho esto, “sometemos el óxido de grafito a un procedimiento de exfoliación con el que conseguimos láminas aisladas de óxido de grafeno”. Y por último, concluye la investigadora, “sometemos el óxido a un proceso de reducción térmica para eliminar los átomos de oxígeno que colgaban de la estructura y obtener así grafeno”.

Esta patente es uno de los resultados obtenidos por el INCAR-CSIC en el marco de Multicat, un proyecto que forma parte del Programa de Investigación Fundamental Consolider-Ingenio 2010 financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. En él participan el Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC), la Universidad de Zaragoza, la Universidad de Castilla-La Mancha y el Instituto de Química Orgánica General del CSIC (IQOG-CSIC) bajo la coordinación del Instituto de Tecnología Química de Valencia.

Por el momento, la iniciativa ha permitido a los investigadores del INCAR sintetizar una gran variedad de carbones activados, grafenos con distintas estructuras y tamaños de lámina y nanotubos de carbono, que han mostrado utilidad como coadyuvantes en diversas reacciones químicas.

Asimismo, el grupo de investigación que dirige Rosa Menéndez participará en el proyecto europeo Coalphenes, coordinado por Marcos Granda, que se iniciará el próximo mes de septiembre en Oviedo con el objetivo de obtener materiales compuestos de grafeno a partir de derivados del carbón para aplicaciones que requieran materiales con una alta capacidad de disipación de calor.

El proyecto Coalphenes tendrá una duración de tres años y está financiado por la Comisión Europea. Además del INCAR-CSIC, en él participan la empresa Industrial Química del Nalón, la Universidad tecnológica de Wroclaw (Polonia) y la Universidad de Leeds (Reino Unido).

La reunión de arranque del proyecto y presentación a los medios de comunicación será el próximo septiembre en Oviedo.