La investigación

Los dispositivos electrónicos necesitan todos de una fuente energética como las baterías, aunque las últimas investigaciones ponen de manifiesto que en los próximos años será más probable el empleo de supercondensadores. Y, en este paso, el grafeno tendrá mucho que decir.

El último estudio realizado por un equipo de investigadores y liderado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) recoge las últimas tendencias en la investigación de superconductores de grafeno. De este modo, se contempla desde el uso de los elementos que mejoran el rendimiento de los electrodos en las superficies grandes hasta la miniaturización.

Desde el año 2008, fecha en la que se describió el primer supercondensador de grafeno, se han conseguido importantes avances, sobre todo, en relación a la mayor densidad de energía y potencia.

El grafeno permite fabricar supercondensadores con mejores características, lo que abre las puertas a que se empleen en un período de tiempo relativamente corto en los dispositivos electrónicos.

De este modo, será posible sustituir otros componentes más caros y menos eficientes, aparte de más contaminantes, y utilizar el grafeno como complemento a otros dispositivos de almacenamiento como las baterías de litio.

Otras ventajas

Las ventajas de la utilización del grafeno no solo se centran en el campo energético o medioambiental. También se podrá extender su uso a otros ámbitos como la agricultura o la biomedicina, ya que los supercondensadores de grafeno podrán integrarse en dispositivos miniaturizados autoalimentados que pasarán a formar parte de sensores de distintas aplicaciones para, por ejemplo, el Internet de las Cosas.

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El desarrollo

Miembros del Instituto de Tecnología Stevens en Nueva Jersey, Estados Unidos, liderados por el profesor Manu Mannoor, son los artífices de la creación de esta seta biónica, que es capaz de generar electricidad cuando se alimenta con cianobacterias, que tienen la particularidad de realizar la fotosíntesis oxigénica.

En concreto, este equipo ha logrado transformar este hongo en una seta biónica al alimentarla con estas cianobacterias impresas en tres dimensiones con capacidad de generar la electricidad.

El proceso se produce porque la seta sirve de refugio, humedad y nutrientes, mientras que las bacterias impresas en 3D suministran la energía a través de la realización de la fotosíntesis.

Esto hace que las cianobacterias se cultiven en el entorno de la seta u hongo blanco común en la que tienen los nutrientes que precisan, así como la humedad, el PH y la temperatura idónea para su supervivencia en perfectas condiciones.

Grafeno

El desarrollo se ha completado haciendo uso del grafeno para la conductividad. En concreto, se empleó una impresora 3D para la impresión de unas pequeñas nanocintas de este material, que han permitido crear una red con capacidad de recoger la electricidad.

La investigación -publicada recientemente en la revista ‘Nano Letters’ de la American Chemical Society- ha permitido que, con la creación de la seta biónica y del uso del grafeno, se haya logrado demostrar que se puede disponer de un sistema híbrido que incorpora una colaboración artificial o simbiosis diseñada.

Un avance que constituye todo un nuevo sistema y que, ahora, habrá que esperar si realmente se comercializa y si llega o no al mercado.

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En efecto, la eficiencia del grafeno patinaba por sus altos costos de fabricación, así como por la complejidad de su producción. Pero eso era antes. Ahora, las cosas pueden empezar a cambiar gracias a un nuevo invento que logra producirlo de un modo inverosímil.

¿El grafeno del futuro?

Los artífices del invento son científicos australianos, inventores de una tecnología bautizada como «GraaphAir» para la elaboración de grafeno. Dicho así, podría parecer que se trata de un método nanocientífico al uso, que requiere de materias primas químicas, así como de una fabricación en un ambiente controlado.

Nada más lejos de la realidad, sin embargo. Investigadores de la agencia australiana Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) bien podrían darse con un canto en los dientes con un inventazo como éste.

La nueva tecnología que han desarrollado para fabricar grafeno parece algo así como la cuadratura del círculo. No solo rompe con la maldición que pesaba sobre tan versátil material, cuyo potencial estaba frenando su dificultad de fabricación y elevados costes, sino que además consiguen hacerlo con un simple aceite de soja para cocinar.

Lo cierto es que entre una y otra cosa media un abismo, por lo que la alquimia de la nanotecnología ha tenido que hacer luz del humo, como en tantas otras ocasiones. Según sus creadores, se trata de una técnica mucho más rápida, fácil y económica.

Además, no es preciso trabajar en un entorno altamente controlado. Nada de salas blancas ni similares. El aire del ambiente no es un problema para su fabricación, más rápida y fácil con respecto al sistema convencional.

Sencillamente, a partir del mencionado aceite, una inesperada materia prima. No tanto por el atrevimiento, sino por las grandes posibilidades que supone de cara a darle un uso al aceite usado. Recordemos aquí el exitoso intento que realizaron científicos del Trinity College de Dublín en la fabricación «casera» de grafeno utilizando una batidora de alta potencia, agua, detergente y polvo de grafito.

En este caso, el aceite de cocina es la materia prima a partir de la que hacer este pequeño gran milagro, según se publica en un artículo de la revista Nature Communications. Un prodigio que tiene poco de divino y mucho de científico.

Básicamente, se trata de una técnica que consiste en transformar el aceite de soja en películas de grafeno aplicando calor. Sus creadores afirman que en un solo paso pueden descomponer el aceite en una serie de unidades de construcción de carbono fundamentales para la síntesis de grafeno.

No contentos con ello, también lograron obtener películas de grafeno con otros aceites y residuos que obtuvieron de cocinas y restos de barbacoas. En otras palabras, no solo han conseguido llevar a cabo una fabricación del grafeno más sencilla, rápida e idónea para su fabricación a gran escala, sino que también ofrecen con ello una interesante alternativa al reciclaje de aceites.

Fino, de tan solo un átomo de espesor, flexible y resistente, el grafeno se caracteriza por su gran conductividad. Se trata de un material clave para avanzar en el desarrollo de las sociedades modernas desde un enfoque tecnológico y también de sostenibilidad.

De prosperar este invento u otros parecidos que ya han surgido y a buen seguro surgirán para hacer factible su fabricación, sus utilidades podrían ser ilimitadas en los más diversos sectores. Los resultados serían revolucionarios en áreas que van desde la electrónica a la biomedicina, la informática o el abaratamiento de las energías limpias.

En el plano ecológico, en efecto, el grafeno puede cambiar nuestra vida y un sinfín de cosas que nos rodean, revolución energética incluida, y hacerlo con inventos ecológicos que más bien parecen salidos de una película de ciencia ficción. En este caso, sin embargo, casi casi mañana mismo será una realidad. Y es que las bombillas de grafeno han llegado, y prometen una eficiencia muy interesante.

Más eficiente que una LED

Los padres de la criatura son científicos de la Universidad de Manchester, en Reino Unido, que ha desarrollado su primera bombilla con grafeno y prevé lanzarla al mercado en tan sólo unos meses.

No en vano, fue esta misma universidad la pionera en aislar el grafeno. Desde entonces (2004), se trabaja en ofrecer aplicaciones comerciales que ayuden a sacar partido de este material. En este sentido, la bombilla es una clara muestra de que los productos de grafeno pueden ofrecer grandes ventajas para el consumidor particular pero, sobre todo, para la humanidad y el planeta.

Si decíamos que el secreto de estas bombillas era el grafeno, en realidad hay que puntualizar que su capacidad de conducción de la electricidad y del calor es, a su vez, lo que explica sus increíbles ventajas tanto con respecto a las luces tradicionales como en relación a las LED, frente a las que permiten ahorrar hasta un 10 por ciento más.

Consume menos y es más barata

Como ocurre con tantas otras cosas, también en esta ocasión coinciden ahorro y respeto ambiental. Según sus creadores, «usará menos energía y durarán más». Además, los costes de fabricación son menores y «se utilizan materiales sostenibles«, si bien no se han dado precios, ni siquiera orientativos.

Las bombillas son objetos de uso cotidiano intensivo, por lo que este invento puede marcar el futuro de la iluminación a nivel mundial. Teniendo en cuenta que hace apenas una década se logró aislar el grafeno, este invento no deja de resultar sorprendente. Es, por otra parte, un avance de lo que puede llegar a dar de sí el grafeno. Su potencial es tremendo, y lo más interesante quizá sea lo rápido que está empezando a encontrar aplicaciones que, como ocurre en este caso, pronto podríamos tener en nuestra casa, en la oficina, y prácticamente en todas partes.

Sin embargo, todavía quedan interrogantes importantes que resolver. ¿Realmente será tan barata como dicen? ¿Su durabilidad también responderá a las expectativas creadas? Si realmente consigue sumar todas las ventajas que se anuncian (sostenibilidad, menor coste, mayor durabilidad y ahorro) no cabe duda de que estamos ante un invento revolucionario que marcará un antes y un después en la iluminación y en la aplicación del grafeno.

Con hallazgos como éste, los inventos verdes tienen todas las papeletas de cambiar el mundo y dejar atrás los tremendos problemas que provocan los recursos y materiales que, aún siendo contaminantes, siguen siendo objeto de uso y abuso, simplemente porque son más baratos, como ocurre con el carbón, el petróleo, la energía nuclear y, en general, con los combustibles fósiles. Aún así, por muy eficientes que sean, siempre será más verde aprovechar la luz natural al máximo y, en suma, ser consumidores responsables. Lamentablemente, no hay invento que pueda combatir la malas prácticas.