Un equipo de científicos de la Universidad de Rice, en Houston, Texas, ha desarrollado un proceso rápido que puede transformar grandes cantidades de basura en uno de los materiales más valiosos que existen: el grafeno.
El químico James Tour y los coautores Wala Algozeeb, Paul Savas y Zhe Yuan informan en la revista de la Sociedad Química Americana (ACS Nano) de que el calentamiento de residuos plásticos en presencia de acetato de potasio produce partículas con poros a escala nanométrica que atrapan moléculas de dióxido de carbono.
El valor del grafeno se debe principalmente a su increíble resistencia y a la gran variedad de aplicaciones industriales que posee. Este material está formado por una sola capa de átomos de carbono conectados entre sí por seis enlaces químicos, creando un entramado que se asemeja a una malla de gallinero.
El grafeno no solo es muy útil en experimentos científicos por su gran reactividad y resistencia, sino que también puede añadirse a todo tipo de materiales para mejorar su oposición o hacerlos más ligeros, como el hormigón o los metales.
Además, es el material más conductor, por lo que resulta muy valioso para utilizarlo como disipador de calor en los LED o teléfonos inteligentes. También podría utilizarse en las baterías, pinturas, sensores y en muchas otras cosas: las aplicaciones de este material son muy extensas.
A pesar de su gran utilidad, el grafeno aún no forma parte de nuestra vida cotidiana, en parte, por su costo prohibitivo. El grafeno es difícil de producir a granel, ya que “el precio comercial actual del grafeno es de 67.000 a 200.000 dólares por tonelada“, explica Tour.
Sin embargo, con este novedoso proceso, el equipo calcula que el costo de la captura de dióxido de carbono a partir de una fuente puntual como los gases de combustión sería de 21 dólares por tonelada.
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Proceso innovador
La nueva técnica, denominada calentamiento Joule instantáneo, es mucho más sencilla, más barata y no depende de ningún disolvente peligroso ni de aditivos químicos.
En pocas palabras, se expone un material basado en el carbono a un calor de 2.760°C durante solo 10 milisegundos, que rompe todos los enlaces químicos del material de entrada.
Luego, todos los átomos, aparte del carbono, se convierten en gas, que se escapa en este dispositivo de prueba de concepto pero que podría capturarse en aplicaciones industriales. El carbono, sin embargo, se vuelve a ensamblar como copos de grafeno.
El caso de uso más obvio de lo que los investigadores han denominado grafeno flash es utilizar estos copos de grafeno como componente del hormigón. “Reforzando el hormigón con grafeno podríamos utilizar menos para la construcción, y costaría menos fabricarlo y transportarlo”, indica Tour.
“Básicamente, estamos atrapando los gases de efecto invernadero, como el CO2 y el metano, que los residuos de alimentos habrían emitido en los vertederos, y convirtiendo esos carbonos en grafeno para añadirlo al hormigón, reduciendo así la cantidad de CO2 que se genera en la fabricación”, explicó Tour.
El hormigón es una de las principales aplicaciones de este material, pero también existen muchas otras. A medida que este método y otros para producir grafeno a granel vayan madurando, podemos esperar ver un futuro con materiales y tecnologías cada vez más fuertes, ligeros, avanzados y menos destructivos para el medio ambiente.
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Redacción | Antonio Vilela
