Brasil amplía su participación en estudios sobre grafeno

Un centro de investigación inaugurado en São Paulo podrá contribuir en la superación de los desafíos referentes a la producción de este material a gran escala y a la calidad necesaria para aplicaciones industriales

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Doce años después del descubrimiento del grafeno, diversos países siguen tomando parte en la carrera para producir a gran escala y con alta calidad este material extraído del grafito. Delgado, liviano, resistente, impermeable y flexible –entre otros atributos que posee–, el grafeno reúne las cualidades necesarias para su aplicación en teléfonos inteligentes, tablets y televisores de ultra definición de imagen, entre otras posibilidades.

Brasil aumentó su cuota de participación en esta disputa con la inauguración, el pasado 2 de marzo, del Centro de Investigaciones Avanzadas en Grafeno, Nanomateriales y Nanotecnologías (MackGraphe), en el campus de la Universidad Presbiteriana Mackenzie (UPM), en São Paulo.

Construido con el apoyo de la FAPESP, del Instituto Presbiteriano Mackenzie y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), este centro recibió inversiones por más de 100 millones de reales y es el primero del género en Latinoamérica.

“La FAPESP invertirá 20 millones de reales en el MackGraphe, y ese monto podrá aumentar, dependiendo de las propuestas de investigaciones científicas que nos presenten los investigadores del centro”, dijo José Goldemberg, presidente de la FAPESP, durante la ceremonia de inauguración del MackGraphe. También se hicieron presentes en el evento el vicepresidente de la FAPESP, Eduardo Moacyr Krieger, y el director presidente del Consejo Técnico Administrativo de la Fundación, José Arana Varela.

Con un área superior a los cuatro mil metros cuadrados, distribuidos en nueve pisos, uno de los objetivos del Centro consistirá en explorar las propiedades del grafeno y de otros materiales bidimensionales –formados por capas planas y simples de átomos o moléculas–, con la mira puesta en aplicaciones industriales.

Para ello cuenta con laboratorios y aparatos de punta, y un equipo compuesto por 15 investigadores de cuatro nacionalidades, expertos en producción y caracterización del grafeno para aplicaciones industriales.

“El MackGraphe tendrá el objetivo de hacer investigación con una visión de ingeniería aplicada. A tal fin, resultará esencial contar con una fuerte interacción con el sector productivo”, declaró Eunézio Antônio Thoroh de Souza, coordinador del Centro, a Agência FAPESP.

De entrada, la interacción del Centro con el sector productivo se concentrará en las áreas de fotónica, energía y compuestos (la combinación de materiales diferentes, como el grafeno con un polímero), en las cuales ya existe una cantidad significativa de empresas que operan en el país.

Con todo, la idea es expandir la interacción con otros sectores, tales como el agropecuario, en el cual Brasil tiene relevancia como un gran exportador, afirmaron representantes de la institución.

“Pero no queremos ceñirnos a esas tres áreas [fotónica, energía y compuestos]. Conversaremos con empresas de otros sectores como el de agronegocios, para buscar la autosostenibilidad del MackGraphe”, dijo Maurício Melo de Meneses, presidente del Instituto Presbiteriano Mackenzie, que mantiene a la universidad.

La ventana de oportunidad

Aparte de la sostenibilidad, uno de los objetivos del acercamiento del MackGraphe al sector industrial también consistirá en lograr el dominio de la cadena de procesamiento del grafeno y el desarrollo innovaciones a partir del material en el plazo de cinco años, el lapso de tiempo estimado como ventana de oportunidad para el desarrollo de la ciencia y la tecnología del grafeno.

Según los investigadores del área, Brasil cuenta grandes posibilidades de explotar esta ventana de oportunidad, toda vez que posee una de las mayores reservas de grafito (la materia prima del grafeno) del mundo, cuyo kilo cuesta un dólar. De cada kilo se pueden extraer 150 gramos de grafeno, comercializados a 15 mil dólares.

Asimismo, la cadena industrial del grafeno en el mundo aún no se ha afianzado.

Al contrario que en el caso del silicio, que ya cuenta con una cadena industrial establecida en el mundo y en la cual Brasil no ha logrado insertarse, la del grafeno recién se encuentra en sus albores.

“El grafeno representa una gran oportunidad para Brasil precisamente porque está en el comienzo”, afirmó Antônio Hélio de Castro Neto, director del Centre for Advanced 2D Materials and Graphene Research Centre de la National University of Singapore, que colabora con el MackGraphe. “Si se espera demasiado, y de no participar en esa carrera, otros países desarrollarán tecnologías basadas en grafeno, terminaremos pagando regalías para usarlas y perderemos la oportunidad de dividir la riqueza que ese material generará”, afirmó.

La calidad del material

De acuerdo con el investigador brasileño, quien coordina el proyecto que cuenta con el apoyo de la FAPESP y que dio origen al MackGraphe, uno de los mayores retos relativos a la aplicación industrial del grafeno consiste actualmente en asegurar la calidad del material elaborado.

Algunas centenas de empresas establecidas en países tales como China están fabricando este material siguiendo diferentes rutas de producción.

Con todo, la calidad del material producido varía mucho y no existen especificaciones para aplicaciones industriales, señaló Castro.

“Esto dificulta el uso industrial del grafeno, pues si una industria compra un material de baja calidad para elaborar una determinada aplicación, no funcionará”, afirmó.

Según el investigador, existen actualmente más de dos mil materiales bidimensionales con propiedades fisicoquímicas distintas en investigación en el mundo, de los cuales el grafeno es el mayor blanco.

El centro de investigación que dirige en Singapur, por ejemplo, registró más de 100 patentes en los últimos cuatro años, de las cuales 40% están relacionadas con procesos de producción de grafeno.

De acuerdo con datos de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes), Brasil aumentó la producción de artículos científicos relacionados con nanotecnología, grafeno y nanomateriales un 700% durante el período 2005-2015 en comparación con la década anterior.

En tanto, la cantidad de artículos científicos sobre estos temas publicados en el mundo aumentó un 498% en idéntico período.

“Hay miles de científicos de todo el mundo que buscan aplicaciones sumamente diversas para el grafeno: en transistores, en métodos de análisis de ADN, en baterías y en materiales compuestos. Hay más de 10 mil patentes relacionadas con aplicaciones ya registradas”, dijo Andre Geim, docente de la University of Manchester, Inglaterra, que ganó el premio Nobel de Física en 2010 junto al físico ruso Konstantín Novosiólov, por haber descubierto y aislado el grafeno por primera vez, en 2004.

Geim estuvo en Brasil la semana pasada para tomar parte en la inauguración del MackGraphe.

Durante su paso por el país, recibió el título de profesor doctor honoris causa por la Universidad Presbiteriana Mackenzie.

“Las aplicaciones del grafeno y de otros materiales bidimensionales inevitablemente se concretarán en distintas áreas, tal como sucedió con otros materiales como el silicio y el plástico, porque ahora conocemos esos materiales y sus propiedades fantásticas”, afirmó Geim.