Arlene Karidis de Waste 360º
Universal Matter, con sede en Toronto, ha descubierto una forma de producir grandes cantidades de grafeno a partir de residuos de forma económica y aspira a vender el producto nacido de esta innovación a las empresas de cemento y hormigón.
Entre sus beneficios, el grafeno puede mejorar las propiedades del asfalto, el hormigón y los plásticos y es especialmente reconocido por su capacidad para fortalecer estos materiales. Pero producirlo ha sido costoso, requiere mucho tiempo y energía.
John van Leeuwen, director ejecutivo de Universal Matter, explica las barreras y cómo las está superando. “Tradicionalmente, otras empresas fabrican grafeno trabajando con grafito, que son miles de capas de grafeno pegadas. Quitan las capas de grafeno del grafito. No solo es caro, sino que normalmente no se obtiene un material de buena calidad”, dijo.
Por el contrario, dice que puede fabricar el producto a partir de otras fuentes, a saber, el carbono de los desechos, incluidos los desechos plásticos, orgánicos y neumáticos. Y puede hacerlo más fácilmente con menos daño ambiental potencial. Coloca la materia prima de carbono entre dos electrodos y la descarga con electricidad, lo que calienta el material instantáneamente a temperaturas muy altas y rompe todos los enlaces químicos. La porción de carbono se reconstruye en grafeno.
“La belleza del método es que se puede trabajar con desechos con mucho carbono que se pueden convertir de manera económica en grafeno”, dijo van Leeuwen. “No hay químicos, por lo que es más limpio; no consume mucha energía y es un proceso más rápido”.
Él está trabajando para comercializar esta tecnología de vanguardia, que fue desarrollada en la Universidad de Rice en Houston, Texas, y dijo que su proceso a granel ha demostrado ser una forma concebible no solo de hacer una gran cantidad de este material y más barato que las alternativas, sino que ha demostrado que tiene más capacidad de fortalecimiento. Las primeras investigaciones muestran que poner 0.05% de grafeno en peso en cemento u hormigón aumenta la resistencia a la compresión del hormigón en un 35%.
El grafeno es un material 2-D, lo que significa que es una hoja de carbono de una sola capa y todos los átomos de carbono están unidos. Esta estructura es lo que le da su fuerza, dijo van Leeuwen, quien tiene como objetivo venderlo por este atributo a los fabricantes de asfalto y hormigón. Ahí es donde ve la mayor oportunidad comercial debido al amplio uso de sus productos.
Está apuntando a un mercado más allá del hormigón, el cemento y el asfalto: la espuma de poliuretano, que se utiliza en productos como colchones y asientos de automóvil. Agregar un 0,25% de grafeno a la espuma de los asientos del automóvil los hace más livianos en un 15% y mejora la resistencia a la compresión térmica, según una investigación preliminar.
“El producto de Universal Matter puede producir grafeno de la más alta calidad nunca antes vista, según la investigación de Rice University”, dijo Martin Vroegh, consultor en tecnología limpia y espacios de innovación. Vroegh, con 23 años de experiencia en la industria del cemento, y más recientemente como director de Asuntos Ambientales de St Marys Cement, coordina las pruebas para van Leeuwen y lo ayuda a comercializar la tecnología para las industrias del cemento y el concreto.
Vroegh ve beneficios tanto económicos como ambientales. “El hormigón es la sustancia que más se consume junto al agua, y su fabricación requiere mucha energía; alrededor del 40% del costo para fabricar cemento es energía”, expresó.
Teniendo en cuenta los volúmenes producidos (el hormigón se utiliza más del doble que todos los demás materiales de construcción), las pequeñas mejoras en el rendimiento conllevan enormes beneficios.
“El cemento es responsable del 5% de los gases de efecto invernadero en todo el mundo, por lo que si puede mejorar su rendimiento mientras usa menos para hacer concreto, está eliminando una gran parte de uno de los mayores contribuyentes de gases de efecto invernadero del mundo”, comentó Vroegh.
Las tecnologías como Universal Matter también tienen sentido desde una perspectiva empresarial, afirma. Construir una planta de cemento cuesta cientos de millones de dólares y puede tardar una década en permitirse. “Entonces, si mejora la resistencia y usa menos, es una forma de aumentar la participación de mercado”, dijo. “Usted fabrica cemento de mayor rendimiento y puede vender la misma cantidad a más clientes. De lo contrario, tendría que aumentar la capacidad de fabricación de cemento”.
Van Leeuwen está trabajando para escalar aún más el proceso para producir cantidades más grandes. “Necesitamos resolver algunos problemas de ingeniería y ciencia, pero el objetivo es llegar a una tonelada métrica por día de grafeno en un año y medio. Ahora estamos en gramos por día”, agregó.
Su empresa está realizando pruebas de materiales y colaborando con ingenieros para construir el equipo. Y una gran parte de lo que queda por ajustar es obtener carbono en la forma correcta.
Hay muchas materias primas diferentes: carbón, plástico, orgánicos, etc. Cada uno tiene una forma única que debe comprender para poder convertirlo en gránulos sólidos que se pueden calentar o electrificar. Los plásticos, por ejemplo, tienen elementos químicos distintos del carbono que deben eliminarse.
Van Leeuwen aún no puede nombrar clientes potenciales, pero dijo que está trabajando con socios para incluir compañías de cemento y concreto y una compañía automotriz que está probando el producto. “Tienen especificaciones de producto que tenemos que cumplir. Entonces, pasa por pruebas de prueba y error. La idea es que puedan reducir el material que necesitan. Con solo una pequeña cantidad de grafeno en el cemento y el hormigón, deberían poder utilizar hasta un 30% menos de hormigón”, dijo.
Vroegh cree que Van Leeuwen probablemente haya encontrado su punto ideal. “La industria del cemento está familiarizada con el arte de convertir los desechos en productos de alto valor, ya que han trabajado durante mucho tiempo para mejorar la gestión de los recursos, incluso mediante el uso de desechos como fuente de energía”, concluyó. “Convertir desechos potenciales en grafeno de alto valor es otra cosa que la industria desea poder hacer”.
