Edgar Muñoz, científico del Instituto de Carboquímica del CSIC: “El grafeno puro es el material más fino conocido, de un átomo de espesor”

El grafeno es un material descubierto en 2004 que, por sus peculiaridades físicas y químicas, promete ser uno de los supermateriales del futuro, con innumerables aplicaciones en electrónica, construcción, medicina, sensores o transporte. Edgar Muñoz, científico del Instituto de Carboquímica de Zaragoza, ofreció el lunes una conferencia en el Centro Ibercaja Teruel donde desvelará los entresijos del grafeno. Será la primera de las tres charlas que se impartirán en el centro durante el ciclo Inventos y avances científicos que están cambiando el mundo. 

- ¿Qué es el grafeno? Es un material sintético, natural... ¿De dónde se extrae?

- La gracia que tiene es que el grafeno siempre ha estado ahí.  Es cada una de las capas individuales que forman el grafito, por eso se le relaciona con las puntas de los lapiceros. El grafito es una de las formas en las que el carbono puro existe en la naturaleza, junto al diamante que es otra. Ambas son químicamente idénticas, pero su estructura cristalina es diferente y por eso tienen unas propiedades diferentes. Entonces el grafeno es el resultado de exfoliar en capas individuales el grafito que encontramos en la naturaleza. Y también se puede obtener en laboratorio con diversos procesos; haciendo pirólisis de carbón de alto rango se puede obtener grafito y al exfoliarlo se logra grafeno, o sintetizarlo a partir de hidrocarburos, de metano en concreto. Otra técnica habitual es oxidar grafito para separar sus capas y exfoliarlas por ultrasonidos con más facilidad, pero se obtiene un material intermedio que es óxido de grafeno. Luego se le aplica unos procesos para eliminar los grupos de oxígeno y se obtiene óxido de grafeno reducido, que es un grafeno con algunos defectos escructurales, pero que para la mayor parte de los usos actuales sirve. 

- Estos procesos, tanto la exfolización del grafito, como la propia obtención del grafito, ¿son especialmente caros o complejos?

- Estamos en un proceso de abaratamiento, en un proceso de escalar la producción para obtener grandes cantidades. De momento se obtienen cantidades muy pequeñas, suficientes para muchas aplicaciones, pero que no permiten que el proceso sea barato. Todos los procesos de pirólisis a alta temperatura suponen inversiones caras en hornos especiales. De momento el método de obtención más habitual es a partir de metano u otros hidrocarburos, y la exfoliación de grafito comercial por medio de ultrasonidos emplea disolventes organícos, que plantean el problema de que son muy nocivos para el medio ambiente. Pero con el tiempo de abaratará la producción de grafeno, porque además el grafito es relativamente común y asequible. 

- ¿Qué propiedades y que aplicaciones tiene el grafeno?

- Este material es una superficie, literalmente hablando, porque su grosor es de un átomo. La ligereza del átomo de carbono y las peculiaridades que tienen sus enlaces le da una serie de particularidades, como gran ligereza o la resistencia. Además es un extraordinario conductor de la electricidad, es transparente y es flexible. Eso le da innumerables usos en electrónica y óptica, como material de refuerzo para otros más blandos, células solares, pantallas táctiles... Podría sustituir al óxido de indio, uno de los pocos conductores transparentes que se conocen, o al silicio en electrónica. Todavía queda mucho por investigar y no podemos empezar a hacerlo todo con grafeno, pero es un material muy prometedor para el futuro. 

- ¿La obtención de grafeno o de grafito podría estar sujeta a problemas de índole geopolítico, como ocurre con el petróleo, el coltán o el indio, que acaba  de mencionar?

- No creo que el suministro sea un problema. El grafito natural es bastante común, y se puede producir a partir de metano o carbón. Incluso a partir de biomasa puede obtenerse.

- El grafeno fue descubierto en 2004. ¿Pesa sobre él algun tipo de patente o de propiedad que pueda provocar algún tipo de monopolio u oligopolio en su uso?

- En realidad lo que se consiguió en 2004 fue aislar una capa individual de grefeno, de un átomo de espesor. Ese fue el descubrimiento que obtuvo el Premio Nobel. A nivel de patentes hay muchísimas, sobre todo en sistemas de obtención, porque el grafeno es un gran negocio cuya dimensión no solo es científica sino también industrial. Por eso hay tanto esfuerzo inversor, incluso con dinero público, para investigar y poder tener una posición competitiva en este mundo. Si algún día hablamos de una tecnología de grafeno, y seguramente estamos más cerca de eso de lo que creemos, nadie querrá haberse quedado atrás. Hay mucha competencia entre Corea del Sur, Estados Unidos, Europa y Japón, para asegurarse que todos tienen su pica en Flandes, que todos cuentan con una serie de licencias y patentes para explotar el material. 

- Usted trabaja en el Instituto de Carboquímica. ¿Qué es?

- Es un centro del CSIC que se fundó en Zaragoza casi al mismo tiempo que el propio CSIC, en los años 40. Además se implantó precisamente en Zaragoza en parte para estudiar los carbones aragoneses, en especial los de las cuencas turolenses. Su actividad investigadora ha estado muy vinculada a las centrales térmicas, extracción de carbón o combustión limpia, y con el tiempo se ha ido diversificando.