La carrera europea para controlar el material milagroso

En los años cuarenta, EE UU demostró su capacidad para convertir el conocimiento en poder con el Proyecto Manhattan. El trabajo científico de las primeras décadas del siglo XX para comprender la energía descomunal que mantiene unidos los núcleos atómicos se transformó en pocos años en un par de bombas capaces de zanjar de golpe la última guerra mundial. Veinte años después, volvió a conseguir algo similar con el programa que llevó a un puñado de hombres a la Luna.

Estos son dos casos paradigmáticos de las posibilidades que tienen los grandes Estados para transformar la ciencia en aplicaciones que transformen el mundo y quizá con este tipo de proyectos como referencia se lanzó en Europa el Graphene Flagship, la mayor iniciativa de investigación de la Unión Europea. Puesta en marcha en 2013, cuenta con mil millones de euros para invertir en una década. El objetivo es impulsar las tecnologías basadas en grafeno, un material descubierto en 2004 por los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov que, entre otras propiedades sorprendentes, conduce la electricidad mejor que el silicio, el sustrato sobre el que se ha construido la sociedad de la información.

Un conmutador de grafeno posibilitaría una velocidad de descarga equivalente a 25 películas por segundo

Esta semana, en San Sebastián, se han reunido los representantes del programa para hacer balance tras completar la mitad de su recorrido. Jari Kinaret, director del Graphene Flagship, destacaba los buenos resultados desde el punto de vista de publicaciones y la identificación de los primeros ámbitos en los que el grafeno puede aportar ventajas competitivas. En colaboración con una compañía llamada Emberion, se trabaja en el desarrollo de detectores de infrarrojos ultrasensibles que pueden servir para detectar explosivos, con Airbus se está probando el grafeno para que acompañe los materiales con que construyen los estabilizadores horizontales (las alas traseras) de sus aviones y con Ericsson exploran la posibilidad de fabricar conmutadores fotónicos para telecomunicaciones que permitan descargar más de tres películas completas por segundo a la máxima calidad.

Pero como reconocían los expertos reunidos en San Sebastián, el dominio de esta capa de átomos de carbono un millón de veces más fina que un cabello humano no está siendo sencillo. Thomas Reiss, uno de los responsables de la industrialización del grafeno dentro del flagship, reconocía que pese a las promesas de este “material milagro”, “el grafeno aún no está satisfaciendo las demandas que se le hacen”. En 2025, cuando hayan acabado los diez años estipulados para el Graphene Flagship y se hayan invertido los 1.000 millones de euros, el mercado mundial estimado para este material será de entre 200 y 600 millones de dólares. “Las industrias se interesan por soluciones a retos que además tengan un precio competitivo”, añadía Reiss.

Amaia Zurutuza, miembro del Comité Ejecutivo del Graphene Flagship, también reconoce la particularidad de impulsar un gran proyecto de investigación en torno a un material y no a la solución de retos. “Las empresas en general y las estadounidenses en particular están muy dirigidas a las aplicaciones”, señala. “Tú piensas en una aplicación y luego eliges el material que sea bueno para esa aplicación”, continúa. “Cuando se eligió el silicio como material sobre el que se construyó la revolución de la computación, la idea que estaba detrás era el transistor, y después se vio que el mejor material para fabricarlo era el silicio, pero el primer transistor que se fabricó era de germanio”, recuerda.

La fibra de carbono, que ahora está en los aviones, tardó veinte años en generalizarse

Los científicos reunidos en San Sebastián, no obstante, siguen confiando en que las promesas del grafeno que se observan ahora en los laboratorios acabarán haciéndose realidad, aunque eso no vaya a suceder mañana. “El dinero no puede comprimir el tiempo que necesitamos para desarrollar las aplicaciones del material”, señala Fabrizio Tubertini, desarrollador de negocios para aplicaciones energéticas del flagship. “La fibra de carbono, que ahora está en los aviones, por ejemplo, tardó veinte años en generalizarse”, añade Zurutuza. Por ahora, una de las ideas que parecen funcionar consiste en añadir el grafeno a otros materiales para mejorar sus capacidades. En baterías que ya existen, ánodos y cátodos de grafeno pueden triplicar la capacidad de la batería y reducir el tiempo de carga.

Uno de los pasos fundamentales para lograr acercar el grafeno hasta un punto en el que sea interesante al menos para determinadas aplicaciones industriales es la creación de un estándar de calidad que puedan seguir los productores de grafeno. Albert Redó, del departamento de I+D de la empresa Das Nano, señala que hace cuatro años vieron que faltaban métodos de control para analizar muestras amplias de grafeno “como las obleas de 4 u 8 pulgadas”. Aplicando una frecuencia de terahercios, que se encuentra entre los microondas del teléfono móvil y los rayos infrarrojos, han desarrollado un equipo capaz de analizar de forma no destructiva y sin contacto la calidad del material. Con esta tecnología, colaboran con el flagship en la definición del estándar que serviría, entre otras cosas, para que los resultados de los grupos de investigación sean fácilmente comparables.

“Si queremos escalar los métodos de aplicación para construir una pantalla de una tablet, que sería más flexible y más eficiente con grafeno, necesitamos que haya poca variación en el material”, señala Redo. “Ahora, una pantalla normal puede tener una variación del 0,1% y una fabricada con grafeno puede estar entre el 20 y el 30%. No puedes tener una pantalla que tenga unas zonas más oscuras que otras, así que hay esfuerzos académicos para reducir esa variación, estudiando modos de producción diferentes para hacer que las aplicaciones sean eficientes a nivel económico”, concluye.

Aún faltan cinco años para la finalización del flagship, pero Europa ya está pensando en la forma de seguir aupando las aplicaciones del grafeno hasta que sean interesantes para que las grandes empresas comiencen a realizar las inversiones descomunales necesarias para cubrir ese último tramo que lleva las innovaciones al consumidor. Por ahora, hay pequeñas empresas que empujan un mercado incipiente. En San Sebastián, Graphenea produce grafeno en distintos formatos. Íñigo Charola, director de operaciones de la compañía, explica que por ahora sus clientes “son principalmente del ámbito académico y de la investigación”. Entre ellos, ha crecido mucho la demanda, pero a medio plazo necesitan llegar también a empresas para ampliar su clientela y que la compañía tenga sentido. Como sucedió en su momento con el Proyecto Manhattan o la carrera espacial, el tiempo es un factor vital y para algunas empresas que ya están apostando por este nuevo material los resultados tienen que llegar cuanto antes. Aunque los participantes en la reunión de San Sebastián repetían que el dinero no puede comprimir el tiempo, muchos tratarán de que el futuro no llegue demasiado tarde.