Calificado como "el material del futuro", el grafeno se ha convertido en uno de los focos de atención de la comunidad científica, que trabaja para poder desarrollar todas sus aplicaciones potenciales. Aunque esta sustancia formada de carbono y doscientas veces más dura que el acero fue descubierta en los años 30, fue ya entrado el siglo XXI cuando se hizo realmente popular a raíz del descubrimiento de los rusos Konstantin Novoselov y Andre Geim, que consiguieron aislarlo a temperatura ambiente, obteniendo por ello el Nobel de Física en el año 2010.
Desde entonces, las investigaciones protagonizadas por este material, caracterizado entre otras cosas por ser extremadamente fino, por unas propiedades ópticas únicas y por poder transformarse también en un superconductor capaz de transportar la electricidad sin ninguna resistencia, han ido aumentando. Así, se ha descubierto que el grafeno tiene el potencial para desarrollar mejores dispositivos electrónicos, células fotovoltaicas más eficaces y para ser utilizado incluso en medicina.
El año pasado, un estudio indicó que este nanomaterial podría hacer que la carga de las baterías móviles tuviera una duración un 25% mayor y otra investigación descubrió que podría emplearse para fabricar pilas de combustible, dispositivos en los que una reacción química controlada suministra electricidad a un circuito externo, más eficientes.
Sin embargo, y a pesar del descubrimiento de los premios Nobel, de los numerosos estudios recientes y de la multitud de posibles avances prometidos en campos como la electrónica, la telefonía o la aeronáutica, producir grafeno todavía entraña un proceso elaborado y caro. La necesidad de generarlo en vacío, a una alta temperatura y con ingredientes purificados ralentiza la investigación y también el avance de todos sus futuros usos.
En su cruzada por abaratar el coste y reducir los tiempos, un equipo de científicos australianos ha desarrollado un método potencialmente revolucionario que, en una suerte de alquimia moderna, serviría para fabricar grafeno a partir de aceite de soja empleado para cocinar.
"Este proceso para la fabricación del grafeno es rápido, simple, seguro, potencialmente escalable y fácilmente integrable", afirma Zhao Jun Han, uno de los investigadores firmantes del estudio publicado en la revista Nature Communications.
Los investigadores definen la técnica como rápida y simple.
La técnica, bautizada como GraphAir, emplea un horno de tubo para calentar el aceite de soja durante 30 minutos, descomponiéndolo en bloques de carbono. A continuación, este carbono es enfriado rápidamente en una lámina hecha de níquel donde se disemina para convertirse en un rectángulo de grafeno de 1 nanómetro de espesor: una medida 80.000 veces más fina que un pelo humano.
Según el equipo de investigadores, esta técnica no solo sería más barata y simple que otros métodos, sino que supondría un ahorro de tiempo respecto a los métodos habituales de producir grafeno en vacío, que pueden llevar horas. Junto a esto, otro gran punto positivo: Zhao Jun Han destaca que el coste de fabricar grafeno a través de GraphAir es diez veces menor que con otras técnicas. "Nuestra tecnología reduciría el coste de la producción del grafeno y mejoraría el uso en nuevas aplicaciones", señala.
Su faceta sostenible también le aporta atractivo, pues convierte la fabricación de grafeno en un proceso de reciclado. "Ahora podemos reciclar aceites usados, que de otra manera habrían sido descartados, y transformarlos en algo útil", puntualiza Dong Han Seo, otro de los firmantes del trabajo.
A pesar de todas las características positivas de esta nueva técnica, el equipo de científicos también tiene que hacer frente a varios retos. En primer lugar, deberán demostrar que GraphAir puede usarse a gran escala. Por el momento, la muestra producida durante el estudio tenía un tamaño de 5x2 centímetros, pero harán falta medidas mucho mayores para que este método de producción resulte útil.
El proceso de obtención del grafeno comienza en un horno de tubo.
"El potencial es enorme", explica David Officer, un experto en grafeno de la Universidad de Wollongong, Australia, que no participó en el estudio. "La pregunta es si económicamente es factible escalar un método como este, donde hay que sellar el material en un horno de tubo, para poder crear y manejar láminas que tengan varios metros", cuestionó.
La carrera por el grafeno
Los australianos no son los únicos investigadores trabajando para conseguir una técnica más rentable que dé el pistoletazo de salida a la revolución del grafeno. Recientemente, un equipo de la Universidad Estatal de Kansas patentó un método muy simple para crear este nanomaterial empleando únicamente hidrocarburo, oxígeno y una bujía. La técnica consiste en llenar una cámara con acetileno o etileno y oxígeno. A continuación, se emplea la bujía para crear una detonación contenida y, tras ello, se recoge el grafeno que se ha generado.
Si este proceso o el de los australianos consigue convertirse en una opción efectiva para generar grandes cantidades de grafeno, los combustibles de los aviones, los componentes de los ordenadores, las baterías de los móviles e incluso las máquinas desalinizadoras podrían optimizar su funcionamiento y en muchos casos reducir la contaminación ambiental.
Por ello, en universidades y laboratorios de todo el mundo, científicos y tecnólogos trabajan para que el grafeno no se quede en una simple moda de investigación pasajera, sino que se convierta el material revolucionario del siglo XXI.