{"id":366562,"date":"2020-12-10T18:42:29","date_gmt":"2020-12-10T21:42:29","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=366562"},"modified":"2020-12-10T18:44:49","modified_gmt":"2020-12-10T21:44:49","slug":"grafeno-made-in-brasil","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/grafeno-made-in-brasil\/","title":{"rendered":"Grafeno made in<\/em> Brasil"},"content":{"rendered":"

Las dos primeras plantas industriales brasile\u00f1as productoras de grafeno ingresaron a la escala productiva y trabajan para conseguir los primeros clientes. El grafeno es un nanomaterial compuesto por \u00e1tomos de carbono que posee propiedades tales como alta conductividad t\u00e9rmica y el\u00e9ctrica, flexibilidad y resistencia mec\u00e1nica elevada. Estas caracter\u00edsticas despiertan el inter\u00e9s de diversos sectores industriales, que pueden aplicar ese material en una gama amplia de productos, tales como bater\u00edas m\u00e1s livianas y con durabilidad de carga mayor, smartphones<\/em> con pantallas flexibles, pinturas anticorrosivas, pl\u00e1sticos y gomas m\u00e1s resistentes y conductores, aleaciones met\u00e1licas superlivianas y tejidos y envases con efecto barrera y disipaci\u00f3n t\u00e9rmica. El grafeno fue descubierto en 2004 por los cient\u00edficos de origen ruso Andre Geim y Konstantin Novoselov, docentes en la Universidad de Manchester, en Inglaterra. Seis a\u00f1os despu\u00e9s, ambos obtuvieron el Premio Nobel de F\u00edsica por sus investigaciones con ese material.<\/p>\n

En Brasil, una de las f\u00e1bricas pioneras de este material es propiedad de la estatal Compa\u00f1\u00eda de Desarrollo de Minas Gerais (Codemge), que es el resultado del Proyecto MGgrafeno, desarrollado en colaboraci\u00f3n con la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y el Centro de Desarrollo de la Tecnolog\u00eda Nuclear (CDTN). La otra unidad industrial es UCSGraphene, fruto de un proyecto del Parque de Ciencia, Tecnolog\u00eda e Innovaci\u00f3n de la Universidad de Caxias do Sul (TecnoUCS), en Rio Grande do Sul.<\/p>\n

La producci\u00f3n de Codemge se concentra en la ciudad de Belo Horizonte y est\u00e1 a cargo de un equipo multidisciplinario integrado por 59 personas, de las cuales 20 son doctores, entre qu\u00edmicos, f\u00edsicos, bi\u00f3logos e ingenieros. La fabricaci\u00f3n experimental del grafeno comenz\u00f3 en 2018, con una capacidad de 150 kilogramos (kg) al a\u00f1o, un volumen que desde el final de 2019 gradualmente ha ido ampli\u00e1ndose y ya alcanz\u00f3 una capacidad de 300 kg anuales.<\/p>\n

El director de fomento a la alta tecnolog\u00eda de Codemge, Ricardo Toledo, comenta que el Proyecto MGgrafeno se divide en tres fases. La primera etapa fue el desarrollo de la ruta tecnol\u00f3gica, que finaliz\u00f3 con la producci\u00f3n de 150 kg anuales. La segunda, que est\u00e1 implement\u00e1ndose, es el afianzamiento de la capacidad de producci\u00f3n a escala. La meta es rebasar la marca de 1 tonelada por a\u00f1o para 2021. La tercera fase implica establecer acuerdos comerciales con empresas que van a desarrollar aplicaciones para el grafeno junto con Codemge.<\/p>\n

\u201cNuestro modelo de negocio no prev\u00e9 la comercializaci\u00f3n del grafeno como una commodity<\/em>, sino convenios con empresas interesadas que desarrollar\u00e1n productos que emplean grafeno en su composici\u00f3n\u201d, explica Toledo. La estrategia implica \u201ccustomizar\u201d, es decir, personalizar el grafeno provisto. \u201cLo ideal ser\u00eda que nuestros colaboradores fueran compa\u00f1\u00edas con una \u00e1rea ya estructurada de I&D [investigaci\u00f3n y desarrollo], con capacidad para interactuar con nuestros investigadores, que determinar\u00e1n las especificaciones del grafeno para cada aplicaci\u00f3n\u201d, enfatiza la coordinadora de Proyectos de Investigaci\u00f3n de Codemge, Valdirene Peressinotto.<\/p>\n

El objetivo inicial de Codemge consiste en establecer convenios con 15 empresas de distintos segmentos del mercado. Cinco de ellas, cuyos nombres se mantienen en secreto, ya fueron definidas y est\u00e1n en fase de negociaci\u00f3n contractual. Se trata de una empresa textil, una sider\u00fargica, un fabricante de pinturas anticorrosivas, un productor de filmes pl\u00e1sticos para embalajes y una industria de manufactura aditiva, o sea, que produce art\u00edculos por impresi\u00f3n tridimensional (3D). Tambi\u00e9n se encuentran avanzadas las negociaciones entre Codemge y su colaboradora en la producci\u00f3n de c\u00e9lulas de bater\u00edas para veh\u00edculos el\u00e9ctricos, la firma inglesa Oxis Energy (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 285<\/em><\/a>).<\/p>\n

Por ahora, el Proyecto MGgrafeno ha sumado inversiones por 55,3 millones de reales, aportados por Codemge. La producci\u00f3n industrial demandar\u00e1 inversiones por otros 70 millones de reales, recursos que la estatal tiene previsto conseguir merced a un socio estrat\u00e9gico, con el que a\u00fan est\u00e1 negociando.<\/p>\n

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Eug\u00eanio S\u00e1vio <\/span><\/a> Unidad de producci\u00f3n de la planta piloto del Proyecto MGgrafeno, en Belo HorizonteEug\u00eanio S\u00e1vio <\/span><\/p><\/div>\n

El Proyecto MGgrafeno arranc\u00f3 en 2016, con la decisi\u00f3n de Codemge de agregar valor al grafito \u2013material que es el insumo b\u00e1sico del grafeno\u2013 producido en Minas Gerais. Brasil es el tercer productor mundial de grafito, con una producci\u00f3n de 96 mil toneladas en 2019, seg\u00fan un informe del Servicio Geol\u00f3gico de Estados Unidos (USGS, por sus siglas en ingl\u00e9s). El estado de Minas Gerais ostenta el 73% de la producci\u00f3n brasile\u00f1a. El grafito se negocia en un rango de mil d\u00f3lares la tonelada. El precio del grafeno var\u00eda seg\u00fan su especificaci\u00f3n, llegando a 500 o incluso mil veces ese valor.<\/p>\n

El proceso de producci\u00f3n de grafeno adoptado por Codemge es el de exfoliaci\u00f3n qu\u00edmica del grafito natural. El grafito es un mineral de estructura laminar, que se forma por la superposici\u00f3n de l\u00e1minas de grafeno. Un mil\u00edmetro de grafito est\u00e1 compuesto por 3 millones de capas de grafeno. La exfoliaci\u00f3n qu\u00edmica se refiere, b\u00e1sicamente, a separar esas l\u00e1minas y conservarlas aisladas y estables. Este proceso se lleva a cabo mediante el uso de solventes, que en el caso de Codemge, es agua con algunos aditivos. La etapa siguiente consiste en la separaci\u00f3n del producto, la concentraci\u00f3n y el secado. \u201cNuestro proceso permite la producci\u00f3n a escala, con un costo relativamente bajo y un aprovechamiento superior al 90%. Casi no genera residuos\u201d, dice Clasc\u00eddia Furtado, investigadora del CDTN.<\/p>\n

Otra ventaja de la exfoliaci\u00f3n qu\u00edmica es la obtenci\u00f3n de grafenos con distintas cantidades de capas y tama\u00f1os laterales, algo que se adapta a su incorporaci\u00f3n en diversas f\u00f3rmulas y para recubrir superficies bajo la forma de filmes, fibras y membranas. La f\u00e1brica de Codemge produce dos tipos de grafeno: el grafeno de pocas capas, entre 1 y 5, el de mayor valor de mercado, y las nanoplacas de grafeno, compuestas por 5 a 10 capas. Los residuos del proceso se utilizan para elaborar 2,6 toneladas anuales de nanografito (vea la infograf\u00eda<\/em>).<\/p>\n<\/div>

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El f\u00edsico Fl\u00e1vio Plentz, del Departamento de F\u00edsica de la UFMG e investigador en el Proyecto MGgrafeno, afirma que el grupo logr\u00f3 superar los obst\u00e1culos que afectan a la a\u00fan incipiente industria internacional del grafeno. \u201cTenemos material disponible, con reproductibilidad y confiabilidad\u201d. Seg\u00fan el f\u00edsico, los productos disponibles en el mercado internacional presentan diferencias entre lotes, es decir, que no aseguran uniformidad en su producci\u00f3n. Los fabricantes no proveen una ficha de datos con la caracterizaci\u00f3n t\u00e9cnica del producto, tal como el tama\u00f1o, espesor y n\u00famero de capas.<\/p>\n

\u201cNosotros instauramos un protocolo de calificaci\u00f3n cient\u00edfica del grafeno, pionero a nivel mundial. Nuestros socios comerciales tienen acceso a la ficha de datos. Ellos conocen exactamente el producto del cual van a disponer y cu\u00e1les caracter\u00edsticas acordadas les ser\u00e1n entregadas\u201d, comenta Plentz. Esa regularidad productiva ha despertado el inter\u00e9s de tres grupos internacionales que iniciaron negociaciones para tener acceso al producto.<\/p>\n

En Rio Grande do Sul, la unidad UCSGraphene inici\u00f3 sus actividades operativas en el mes de marzo. El monto de la inversi\u00f3n, aportado por la Universidad de Caxias do Sul (UCS), Instituci\u00f3n Comunitaria de Educaci\u00f3n Superior, no fue divulgado. \u201cNuestro grafeno es del tipo est\u00e1ndar, al cual tambi\u00e9n se lo conoce como pilas de hojas, que son nanoflakes<\/em> [nanocopos] que tienen entre 30 y 100 capas de grafeno. Y tambi\u00e9n producimos nanoplaquetas, por debajo de las 30 capas\u201d, dice Diego Piazza, coordinador del proyecto e investigador del TecnoUCS. Seg\u00fan \u00e9l, la capacidad productiva inicial es de 500 kg por a\u00f1o, un volumen que podr\u00eda extenderse hasta 5 mil kg anuales, a la par del aumento de la demanda.<\/p>\n

La producci\u00f3n de grafeno es el resultado de un proyecto de la UCS que lleva m\u00e1s de 15 a\u00f1os. En este per\u00edodo, la instituci\u00f3n desarroll\u00f3 diversas rutas productivas. En 2018, luego de efectuar un an\u00e1lisis de mercado, la UCS determin\u00f3 que se hallaba a las puertas de una buena oportunidad y resolvi\u00f3 acelerar el proceso mediante la contrataci\u00f3n de una consultora internacional. La infraestructura y el proceso productivo, por medio de la exfoliaci\u00f3n qu\u00edmica, el mismo que emplea la planta minera, fueron adquiridos con la asesor\u00eda de esa empresa.<\/p>\n

\u201cNuestro enfoque se divide en tres frentes: producci\u00f3n, caracterizaci\u00f3n y desarrollo de aplicaciones para el grafeno\u201d, dice Piazza. Entre los estudios que se realizaron en la universidad se cuentan el uso del grafeno en materiales compuestos (pol\u00edmeros, cer\u00e1micas y metales), dispositivos de protecci\u00f3n m\u00e1s livianos y s\u00f3lidos, y revestimientos avanzados, tales como productos para la absorci\u00f3n de aceites, con potencial para utilizarlos en los casos de vertidos de petr\u00f3leo en el mar.<\/p>\n

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Roger Clots<\/span><\/a> Test de an\u00e1lisis de consistencia y pureza del grafeno producido por UCSGrapheneRoger Clots<\/span><\/p><\/div>\n

La primera asociaci\u00f3n se firm\u00f3 con el fabricante ga\u00facho<\/em> de carrocer\u00edas de \u00f3mnibus Marcopolo, interesado en compuestos de aluminio y grafeno para fabricar piezas m\u00e1s livianas y resistentes. \u201cNos encontramos en diferentes etapas de negociaci\u00f3n con usuarios potenciales del grafeno\u201d, relata Piazza. En UCSGraphene se opt\u00f3 por un modelo de flexible de intervenci\u00f3n en el mercado. Solamente puede vender grafeno a los interesados o establecer acuerdos de desarrollo de aplicaciones del material.<\/p>\n

El informe intitulado \u201cEl mercado global del grafeno\u201d, dado a conocer en 2019 por la consultora Research and Markets, documenta que existen 200 compa\u00f1\u00edas en el mundo que producen materiales que utilizan grafeno o que est\u00e1n desarrollando productos que incorporan grafeno, la mayor\u00eda en Am\u00e9rica del Norte, Europa, China y Australia. Las perspectivas indican que este mercado crecer\u00e1 anualmente un 30% y llegar\u00eda a 250 millones de d\u00f3lares en 2025.<\/p>\n

El f\u00edsico Thoroh de Souza, fundador del Centro de Investigaciones Avanzadas en Grafeno, Nanomateriales y Nanotecnolog\u00edas (MackGraphe) de la Universidad Presbiteriana Mackenzie, en S\u00e3o Paulo (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 284<\/em><\/a>), dice que la producci\u00f3n de grafeno a gran escala manteniendo la calidad del material es un logro enorme, pero es tan solo el primer eslab\u00f3n de la cadena productiva. Con el apoyo de la FAPESP, el MackGraphe fue el primer centro de investigaci\u00f3n de ese material en Am\u00e9rica Latina, creado en 2013.<\/p>\n

El paso siguiente, la introducci\u00f3n del grafeno en la composici\u00f3n de productos, no es algo para nada trivial. \u201cSe requiere de mucho trabajo para obtener las propiedades adecuadas del grafeno para cada producto y de forma tal que esos productos supongan una ventaja para la vida de la gente\u201d, dice el investigador. La ejecuci\u00f3n de esa tarea impuls\u00f3 a De Souza a fundar la startup<\/em> Dream Tech Nanotechnology. La empresa, en funcionamiento desde julio de 2018, desarrolla aplicaciones de grafeno personalizadas para posibles clientes industriales, y hasta ahora ha elaborado proyectos para las \u00e1reas de cosm\u00e9ticos e industria automovil\u00edstica. Seg\u00fan De Souza, las posibilidades de nuevas aplicaciones para el grafeno son innumerables. \u201cEn breve dispondremos de productos high tech<\/em> concebidos a partir del uso del grafeno, tales como c\u00e9lulas solares y sensores de inteligencia artificial\u201d, afirma.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nGrafeno: fot\u00f3nica y optoelectr\u00f3nica: convenio UPM-NUS (n\u00ba 12\/50259-8<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda a la Investigaci\u00f3n\u2009\u2013\u2008Programa SPEC; Investigador responsable<\/strong> Antonio Helio de Castro Neto (Universidad Nacional de Singapur); Inversi\u00f3n<\/strong> R$\u200915.230.994,51<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las f\u00e1bricas instaladas en Minas Gerais y en Rio Grande do Sul ubican al pa\u00eds entre los productores globales de este material de gran inter\u00e9s tecnol\u00f3gico","protected":false},"author":538,"featured_media":366643,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[328],"coauthors":[1346],"class_list":["post-366562","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/366562","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/538"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=366562"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/366562\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":367751,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/366562\/revisions\/367751"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/366643"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=366562"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=366562"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=366562"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=366562"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}