Un binomio perfecto para producir el material del futuro

Marieta Vargas

Graphenea es el ejemplo de cómo se debe combinar la inversión privada con el apoyo de un centro de investigación y la creación de un equipo científico para fundar una empresa tecnológica, que se ha convertido en uno de los principales productores de grafeno de Europa. Con sus nuevas instalaciones en el Parque Tecnológico de Gipuzkoa, la start up vasca ha aumentado su capacidad de producción para dar respuesta a la creciente demanda de este prometedor nanomaterial.

Un proyecto empresarial nace de la inquietud de una persona emprendedora que detecta una oportunidad de negocio en un nicho de mercado. Pero además de tener esta visión se debe rodear de los mejores profesionales que le acompañen y le aporten conocimiento específico en la materia. Y este es el camino que ha seguido Graphenea.

Reactor de 100mm para crecimiento de grafeno.

Reactor de 100mm para crecimiento de grafeno.

En 2009, la curiosidad de Jesús de la Fuente, CEO de la start up vasca, sobre un material revolucionario, le lleva a convencer a un grupo de inversores para producir y vender grafeno. De esta manera, se crea Nanotech Investment Group. Con la idea clara y el convencimiento de estar ante una ocasión inmejorable, se necesitaban unas instalaciones, un equipamiento y una dirección científica. Y comienza así la estrecha colaboración con nanoGUNE, el centro de investigación cooperativa sobre nanociencia y nanotecnología, recibiendo asesoramiento científico, además del uso de sus instalaciones.

En estos primeros pasos de Graphenea también era necesario componer un equipo para liderar las líneas de investigación, tanto en cuanto a tecnologías como medios de fabricación. La primera persona en incorporarse al proyecto fue Amaia Zurutuza, PhD por la Universidad Strathclyde de Glasgow y otro claro ejemplo de retorno del talento vasco. Durante el doctorado, Zurutuza centró su investigación sobre nuevos polímeros para aplicaciones biomédicas y posteriormente se dedicó al desarrollo de sistemas controlados para la aplicación de fármacos. Tras regresar a Euskadi, se ha convertido en la directora científica de Graphenea, un proyecto que define como “un binomio perfecto donde una persona con visión empresarial se ha apoyado en científicos especializados en una determinada materia”.

Dispersión de óxido de grafeno en agua.

Dispersión de óxido de grafeno en agua.

El nacimiento de la start up coincide, además, con la concesión del Premio Nobel de Física a los descubridores del grafeno, los profesores de la Universidad de Manchester Andre Geim y Konstantin Novoselov. “2010 es un año clave porque Graphenea se constituye el 9 de abril y a finales de año se concede el Nobel, lo que supone un empujón para que los científicos se interesen más por este material”.

La palanca de este prestigioso premio tiene su extensión poco después con la ambiciosa iniciativa Graphene Flagship, a la que la Comisión Europea dota de 1.000 millones de euros para investigar las aplicaciones del grafeno a lo largo de un periodo de 10 años. Con estas premisas, Amaia Zurutuza no duda en admitir que Graphenea “nació en el momento justo”.

Sala blanca de Graphenea y grafeno monocapa sobre obleas de SiO2/Si.

Sala blanca de Graphenea y grafeno monocapa sobre obleas de SiO2/Si.

Durante el primer lustro de andadura de la firma, CIC nanoGUNE ha formado parte de su accionariado, y aunque la colaboración se mantiene, el centro salió en 2015 para no interferir en los intereses empresariales de Graphenea. Aunque poco tiempo antes, en 2013, la empresa petrolera Repsol había invertido un millón de euros, convirtiéndose en accionista y abriendo una red potencial para investigar en diferentes aplicaciones.

Esta evolución, le ha permitido a la empresa tecnológica trasladarse a unas nuevas instalaciones en el Parque Tecnológico de Gipuzkoa. La inversión ha ascendido a 3 millones de euros y ha supuesto aumentar la escala de producción para dar respuesta a las necesidades y demanda del mercado.

25.000 obleas anuales

Si bien la oportunidad del momento de creación es indudable, también es cierto que el esfuerzo investigador fue trascendente al tratarse de un nanomaterial del que prácticamente estaba todo por descubrir. “Durante los primeros años, en el equipo apenas éramos cinco personas, y las investigaciones estaban muy ligadas al conocimiento del mercado y del material”, recuerda Zurutuza.

A día de hoy con las tecnologías y los métodos de fabricación ya identificados, la plantilla de Graphenea se compone de 24 personas, en las que la parte de investigación tiene un peso importante, pero donde también adquieren cada vez más protagonismo los profesionales comerciales. De hecho, su modelo de
negocio se basa en la venta de materiales basados en grafeno. “Estamos enfocados al material. Es decir, no trabajamos directamente en la aplicación, pero sí colaboramos con grupos”.

“En su nuevo emplazamiento, cuenta con una unidad piloto industrial que tiene una capacidad de producción de una tonelada al año”

Graphenea tiene dos líneas de fabricación. Es un proveedor líder de óxido de grafeno, que produce dispersiones y formas en polvo, así como óxido de grafeno reducido. En su nuevo emplazamiento, la empresa cuenta con una unidad piloto industrial que tiene una capacidad de producción de una tonelada al año.

Óxido de grafeno reducido químicamente.

Óxido de grafeno reducido químicamente.

Pero la tecnología que verdaderamente puede suponer una revolución en cuanto a sus aplicaciones es la producción de grafeno CVD (Chemical Vapor Deposition). “Aquí sí hemos acertado porque es la única tecnología viable para producir grafeno de alta calidad para aplicaciones en electrónica y fotónica”, reconoce la directora científica. En este caso, la capacidad de producción de Graphenea asciende a unas 25.000 obleas anuales. “Antes producíamos a escala de unos pocos centímetros cuadrados, pero la demanda está creciendo ya que para demostrar aplicaciones se necesitan cada vez más obleas o cantidades mayores, y a precios más competitivos”. De hecho, aunque se trate de un nanomaterial un millón de veces más fino que un folio de papel, puede llegar a cubrir varios centímetros. “En Graphenea producimos discos de hasta 150 milímetros de grafeno”.

Esta necesidad de adaptarse al mercado ha supuesto que se abarate bastante el importe del producto. Como muestra, en la página web de Graphenea se puede adquirir grafeno monocapa sobre sustrato con contactos metálicos, por 124 dólares o 250 ml de dispersión de óxido de grafeno por 47 dólares.

Grafeno monocapa de 100mm sobre oblea de SiO2/Si.

Grafeno monocapa de 100mm sobre oblea de SiO2/Si.

Canales comerciales

El volumen de negocio del grafeno a nivel mundial es difícil de estimar. Por un lado, porque se trata de un nanomaterial que aún se encuentra en fase de desarrollo e investigación en futuras aplicaciones. Y por otro, porque las pocas firmas que trabajan en este ámbito no son proclives a mostrar sus cifras. No
es el caso de Graphenea, quien hace gala de su transparencia. Si en 2017, la cifra de negocio alcanzó los 1,6 millones de euros, para este ejercicio se espera alcanzar los 2 millones. “Son números modestos, pero considerando el contexto global, están muy bien”, apunta Amaia Zurutuza. De hecho, la cuota de mercado mundial de la start up vasca supone alrededor del 20%.

Con un mercado tan concreto, la competencia de Graphenea está también muy controlada. En lo que se refiere a la tecnología de deposición química en fase vapor (CVD), que serviría para producir grafeno para el mundo de la electrónica existen tres empresas en Estados Unidos, otra en Corea del Sur y otra en Japón, que se suman a dos firmas en Europa, localizadas en Holanda y Polonia. “No son demasiados competidores y además muchos de ellos, no se dedican solo al material”, puntualiza Zurutuza.

“La tecnología que verdaderamente puede suponer una revolución en cuanto a sus aplicaciones es la producción de grafeno CVD (Chemical Vapor Deposition)”

Pero además en el caso de la tecnología del óxido del grafeno, los actores mundiales que existen son aún más reducidos, localizándose una empresa en España, Noruega, China y la última en Estados Unidos. En definitiva, como indica la directora científica de Graphenea “la competencia refleja el mercado, que es pequeño. De hecho, se ha estimado en unos 15 millones de euros a nivel global”.

Aun con esta competencia limitada, Graphenea no se ha relajado. “Es difícil vender solo grafeno, pero eso lo estamos haciendo nosotros y creo que bastante bien”, señala Zurutuza.

Grafeno monocapa sobre sustrato con contactos metálicos.

Grafeno monocapa sobre sustrato con contactos metálicos.

El comercio electrónico, a través de su web, es uno de los canales utilizados por la empresa vasca, que se complementa con distribuidores por todo el mundo. Japón o Reino Unido son mercados fuertes en los que cuentan con comerciales, pero además Graphenea tiene una oficina en un hub para incubadoras, emplazado estratégicamente junto a Harvard y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

“En 2013, la empresa petrolera Repsol invirtió un millón de euros,convirtiéndose en accionista y abriendo una red potencial para investigar en diferentes aplicaciones”

La ubicación de esta red comercial está relacionada con la localización de la demanda del grafeno. Si los clientes son principalmente investigadores, ya sean del ámbito universitario, empresarial o de un centro tecnológico, los países que más demandan este nanomaterial son aquellos en los que más se invierte en investigación, es decir en Japón, Estados Unidos y determinados países europeos.

No obstante, al tratarse de un material tan prometedor, las empresas están comenzando a tomar posiciones en la investigación de las posibilidades que ofrece el grafeno. Así, desde Graphenea señalan que en los dos últimos años se está notando que el mundo de la empresa compra cada vez más grafeno, lo que puede indicar “que las aplicaciones van por buen camino”.

Planta piloto para producir óxido de grafeno.

Planta piloto para producir óxido de grafeno.

La raqueta de Djokovic

Aunque de momento no tiene un impacto relevante en la industria, el grafeno cada vez se va colando en el día a día de la sociedad, en parte porque determinados círculos ya lo han denominado como el material del futuro. Pero, como apunta la directora científica de Graphenea, hay que tener presente que se trata de un nuevo material, que fue aislado por primera vez hace poco más de una década. Zurutuza lo ejemplifica de una manera clara. “Aunque ahora sea un componente principal de los aviones, es necesario recordar que la fibra de carbono tardó más de treinta años en llegar a tener un impacto en la industria aeroespacial”. En definitiva, que aún se necesita “mucha paciencia, tiempo, dinero, inversión e ideas” para que el grafeno alcance los mercados.

En lo que se refiere a la financiación, los fondos europeos llegan a través de unos programas que están demostrando que la Unión Europea tiene una especial sensibilización en este nuevo nanomaterial. “La financiación europea nos permite desarrollar ideas, minimizar riesgos y sobre todo nos pone en contacto
con otros investigadores punteros”, indica Zurutuza, que se muestra muy satisfecha al afirmar que Graphenea es socio de Graphene Flagship, pero que también participa en otros proyectos como Gramofon o Nanogram.

Sala blanca de Graphenea y grafeno monocapa sobre obleas de SiO2/Si, al fondo reactores de crecimiento de grafeno.

Sala blanca de Graphenea y grafeno monocapa sobre obleas de SiO2/Si, al fondo reactores
de crecimiento de grafeno.

Y respecto a las ideas para sus aplicaciones, ya se están empezando a vislumbrar algunas que ponen de manifiesto las extraordinarias propiedades del grafeno. Su escasísimo grosor de 0,34 nanómetros, su transparencia, flexibilidad y alta movilidad electrónica hacen que sea un material muy interesante para aplicaciones en electrónica, y también se está investigando sus adaptaciones en energía y sensórica.

El márketing también está interfiriendo en el mundo del grafeno, por sus aplicaciones en el campo del equipamiento deportivo. “Se rumorea que la raqueta de Novak Djokovic incorpora algo de grafeno, pero ¿realmente mejora su juego? Tengo mis dudas”, apunta Amaia Zurututza, que insiste en que las aplicaciones no son relevantes “de momento”.

Quizás el verdadero impacto de este material revolucionario sea su poder para reemplazar otros componentes más costosos o finitos, aunque la directora de Graphenea se adelanta a apuntar “que el silicio no va a ser”.

“La Comisión Europea ha dotado de 1.000 millones de euros al proyecto Graphene Flagship, una iniciativa a 10 años para investigar las aplicaciones del grafeno”

Pero sí que existen otras opciones. Según avanza Zurutuza, una de las investigaciones “que parece que tiene potencial” es la encaminada a que el grafeno pueda reemplazar al Indium gallium arsenide (InGaAs). Este costoso material se utiliza para cámaras de visión nocturna. “En este caso el grafeno es bastante más barato lo que haría disminuir el precio de los dispositivos”. De este modo se podría acceder a nuevos mercados ya que en la actualidad solo se utiliza en Defensa por el elevado coste de manufactura del material.

Instalaciones de Graphenea en Miramón, imagen de sala blanca ISO7.

Instalaciones de Graphenea en Miramón, imagen de sala blanca ISO7.

Otra línea de investigación tiene que ver con las pantallas móviles, para reemplazar al Indium tin oxide (ITO), porque aunque en este caso se trate de un material muy barato, no es flexible, como lo puede ser el grafeno. “El problema es que ahora mismo no existe esa necesidad ya que no se plantea un teléfono
móvil totalmente flexible, y además toda la electrónica que hay por debajo también debería serlo”.

Estos ejemplos ponen de manifiesto que aún queda mucho estudio y experimentación por delante para determinar si estamos ante la siguiente tecnología disruptiva porque, como insiste Amaia Zurutuza, “ningún material entra en el mercado sin previa investigación de varios años”.

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