Is Graphene Green?

Is Graphene Green?

Graphene atomic structure, 3D illustration. Graphene is an allotrope of carbon that consists of a single layer of atoms arranged in a single-layer honeycomb lattice nanostructure
IDTechEx discute se il grafene è ecologico
 
Il grafene è verde? Questa domanda viene posta sempre più spesso. I driver ecologici e gli investimenti ESG sono un obiettivo ovvio in tutta la catena di fornitura, ma dove si colloca il grafene in questa discussione? IDTechEx esplora la risposta qui di seguito.
 
La risposta breve: no
 
Come emerge dall'ultimo rapporto di IDTechEx, "Valutazione del mercato del grafene e dei materiali 2D 2023-2033", la capacità di produzione di grafene supera facilmente le 12.000 tpa. La quasi totalità di questa produzione proviene da una materia prima di grafite e utilizza un approccio dall'alto verso il basso, con l'esfoliazione in fase liquida e l'ossidoriduzione dominanti. Ogni processo avrà un impatto diverso, data l'efficienza energetica, il fabbisogno idrico e le sostanze chimiche utilizzate, ma data la materia prima e l'approccio generale, IDTechEx non ritiene possibile definire il grafene un "materiale verde".
 
La risposta lunga: no, ma...
 
Nonostante ciò, ci sono diversi argomenti a favore delle credenziali ecologiche del grafene.
 
  • Un'impronta e un carico inferiori rispetto agli additivi esistenti. Alcune aziende hanno dichiarato che, rispetto ai loro omologhi petrolchimici, come il nerofumo, hanno un'impronta di CO2 inferiore per tonnellata e che le prestazioni più elevate si traducono in un carico inferiore.
 
  • È possibile utilizzare materie prime alternative? Si tratta di una tendenza in crescita, con diverse aziende che stanno emergendo per utilizzare rifiuti, sottoprodotti o materiali rinnovabili e, in molti casi, accoppiarli alla produzione di idrogeno. La maggior parte di queste aziende si trova in una fase iniziale del proprio percorso commerciale e dovrà affrontare sfide relative al modello di business e alla consistenza del prodotto, ma è certamente un'area da tenere d'occhio mentre promuove la propria soluzione verde. Nel rapporto di mercato di IDTechEx sono riportati i principali profili aziendali, basati su interviste, dei produttori di grafene affermati ed emergenti, nonché di altri attori della catena del valore.
 
  • Il grafene può essere una soluzione abilitante per la sostenibilità? La sostenibilità è un fattore chiave in molti settori e, con l'aumento della pressione, aumenterà anche l'esigenza, il che ha rappresentato un'opportunità per l'adozione del grafene.
 
In primo luogo, e ovviamente, le batterie agli ioni di litio sono la parte principale di un mercato in piena espansione, quello dell'accumulo di energia. Ad oggi il grafene svolge un ruolo minimo in questo settore, ma guardando alla prossima generazione di batterie agli ioni di litio, gli anodi di silicio saranno adottati in modo significativo e il grafene si sta dimostrando una potenziale soluzione abilitante; prima che tutti si entusiasmino troppo, va notato che il grafene è solo un'opzione in un campo eccezionalmente competitivo e ben finanziato. Ci sono molte altre aree di stoccaggio dell'energia in cui il grafene è attivo, ma nessuna con lo stesso potenziale, tra cui le batterie Li-S (tecnologia in crisi), le batterie al piombo acido (crescita limitata), gli ioni di alluminio (fase iniziale) e i supercondensatori (nicchia in crescita).
 
I polimeri ecologici sono un argomento chiave che spazia dagli imballaggi alle condutture. Sia le plastiche riciclate che le bioplastiche hanno una sfida costante con le loro prestazioni meccaniche rispetto al materiale vergine tradizionale. Il grafene è stato esplorato come additivo e, se adottato, offre il potenziale per volumi molto elevati; molti operatori del settore lo stanno esplorando, ma non è semplice: il processo di produzione e il prezzo hanno la massima priorità.
 
L'attualità del grafene riguarda il calcestruzzo, che è sotto pressione per ridurre il suo ben documentato problema di emissioni. Il potenziale dei nanocarburi di migliorare le prestazioni e, soprattutto, di ridurre il fabbisogno di cemento è noto da tempo, ma di recente ha acquisito un'importanza significativa grazie ad altri studi e dimostrazioni. Molti produttori di grafene vedono in questo aspetto la killer application del settore e stanno posizionando la loro attività di conseguenza. Il volume di vendite potenziale è ovviamente enorme, ma si tratta di un settore molto conservativo, con margini molto sottili da rispettare. Se gli ordini arriveranno, inizialmente saranno per casi d'uso molto specifici, e se questo si espanderà, un'altra domanda è chi avrà una capacità sufficiente; molti parlano di scalare facilmente il loro processo, ma questo non accade da un giorno all'altro.
 
Esistono numerose altre applicazioni per il grafene con motivazioni ambientali, tra cui membrane di filtrazione, elettronica sostenibile e sostituzione di additivi tossici. Ogni mercato è diverso e si trova in varie fasi di commercializzazione del grafene.
 
Queste valutazioni di mercato, comprese le previsioni di mercato granulari a 10 anni per 18 aree di applicazione, sono riportate nel rapporto sul mercato del grafene.
 
Come si è visto, la risposta alla domanda se il grafene sia verde è più sfumata di quanto possa sembrare. È una domanda che continuerà a circolare per molti anni, mentre l'industria del grafene entra nella prossima fase del suo percorso commerciale.
 
Per ulteriori informazioni su tutti questi punti e per una visione critica e indipendente dell'intero settore del grafene, consultare il rapporto leader di IDTechEx "Valutazione del mercato del grafene e dei materiali 2D 2023-2033". Per ulteriori informazioni su questo rapporto, visitare il sito www.IDTechEx.com/Graphene.
 
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