Grafeno reciclado para la transición energética

SOLENGRAF evaluará el uso de materiales grafénicos reciclados en energía fotovoltaica, almacenamiento eléctrico y separación de gases para reducir la dependencia de materias primas críticas.

El Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) coordina el proyecto de investigación SOLENGRAF (Materiales Grafénicos Procedentes de Residuos para Aplicaciones Energéticas Renovables), una iniciativa del Plan Estatal de I+D+i que estudia la obtención de materiales relacionados con el grafeno a partir de residuos reciclados para su aplicación en tecnologías de generación y almacenamiento de energía.

El proyecto se desarrolla en colaboración con el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y tiene como objetivo analizar la viabilidad técnica, económica y ambiental de estos materiales reciclados, conocidos como r-GRMs, como alternativa a materias primas convencionales empleadas en dispositivos energéticos.

La investigación aborda la valorización de residuos para producir derivados del grafeno, entre ellos óxido de grafeno, aerogeles y tintas conductoras, que posteriormente serán incorporados a diferentes tecnologías relacionadas con la transición energética.

Uno de los ámbitos de aplicación es la energía solar fotovoltaica de tercera generación, donde los investigadores trabajan en el desarrollo de componentes que permitan sustituir materiales críticos, como el platino, por materiales grafénicos obtenidos a partir de residuos. El proyecto también contempla el diseño de nuevos fotoánodos y contraelectrodos con el objetivo de mejorar la estabilidad y reducir los costes de fabricación de estos dispositivos.

Otra de las líneas de investigación se centra en el almacenamiento de energía mediante supercondensadores de doble capa fabricados con espumas tridimensionales de grafeno reciclado, una tecnología orientada a ofrecer elevadas densidades de potencia y una mayor vida útil.

El proyecto incluye además el desarrollo de membranas nanoporosas para procesos de separación de gases, con aplicaciones en la purificación de hidrógeno y la captura de dióxido de carbono, buscando reducir el consumo energético asociado a estas operaciones industriales.

La coordinación científica del proyecto recae en varias unidades del CIEMAT. La Unidad de Espectroscopía es responsable de la síntesis de los materiales grafénicos reciclados, mientras que la Unidad de Dispositivos Energéticos y Ambientales trabaja en su integración en dispositivos fotovoltaicos. La validación eléctrica corre a cargo de la Unidad de Electrónica y la evaluación ambiental corresponde a la Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos, que realizará estudios de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para comparar el comportamiento de los materiales reciclados con el de materiales obtenidos a partir de grafito convencional.

Además de analizar el rendimiento tecnológico, el proyecto incorpora indicadores de circularidad con el fin de cuantificar el aprovechamiento de los recursos recuperados y su potencial para reducir tanto la huella ambiental como la dependencia de materias primas críticas.

En el desarrollo de la investigación participan también estudiantes en prácticas de distintas universidades madrileñas, que colaboran en la fabricación y caracterización de componentes destinados a aplicaciones fotovoltaicas.

Con una estrategia basada en la valorización de residuos y el desarrollo de nuevos materiales, SOLENGRAF pretende aportar conocimiento sobre el potencial del grafeno reciclado para aplicaciones energéticas, en un contexto marcado por el interés europeo por reforzar el suministro de materias primas críticas y promover soluciones alineadas con los principios de la economía circular.