Il grafene è il nanomateriale che salverà le coste dall’erosione, ma lo chiede anche il mercato tecnologico, che si avvicina al limite di scala del silicio e cerca un nuovo materiale: 2d e con caratteristiche chimico-fisiche migliori. A partire dalla rivoluzione industriale, l’uomo ne ha fatta di strada. Il progresso è stato inesorabile e inarrestabile, tanto che oggi abbiamo raggiunto traguardi che i nostri predecessori ritenevano fossero solo sogni irrealizzabili.
Succede però, che persone illuminate credano così tanto nei sogni da trasformarli in realtà. L’uomo ha imparato a volare, ha messo piede sulla luna, ha sconfitto malattie e reso la vita moderna molto più agiata e semplice. Eppure sta pagando a caro prezzo un progresso repentino e, per certi versi, contrario alla natura dell’uomo.
Abbiamo raggiunto elevati livelli di benessere e possiamo curare molti malanni, eppure la qualità della vita è certamente più bassa: non disponiamo né di acqua né di aria pulita, dobbiamo fare attenzione agli alimenti che compriamo, l’automazione di molte attività ci ha resi pigri. Tutto questo si traduce in popolazioni con problemi sanitari derivanti proprio dal benessere, che abbiamo conquistato a mano a mano che la scienza ci ha accompagnati nel futuro.
Sorge spontanea una domanda: è possibile conciliare il progresso con l’ambiente? Questo quesito ha scatenato molti dibattiti e diviso l’opinione pubblica in due fronti diametralmente opposti: c’è chi sostiene che non sia possibile arrestare il progresso né è auspicabile un regresso, poi c’è chi insiste che sia necessario un cambiamento di rotta per salvare il pianeta e noi stessi. La risposta a questa domanda arriva dalla scienza ed è affermativa.
La biotecnologia è una branca che offre molte soluzioni per permettere di conciliare progresso e ambiente, eliminando o riducendo fortemente l’inquinamento. Un mirabile esempio è il grafene: si tratta di un nuovo materiale, o meglio, un nanomateriale, che rappresenta la soluzione giusta per contrastare il fenomeno dell’erosione delle coste.
Il grafene è un materiale 2D, perché è formato da un solo strato monoatomico di atomi di carbonio, si definisce. per tale motivo, allotropo. I suoi atomi si dispongono a formare un reticolo esagonale e le sue proprietà sono molto interessanti e promettenti. Il grafene potrebbe sostituire il silicio nell’industria tecnologica perché consentirebbe, infatti, di disporre di un materiale con caratteristiche tecniche migliori rispetto al minerale tradizionale, essendo leggero e incredibilmente più resistente dell’acciaio, straordinario conduttore di elettricità e di calore e più duro dei diamanti.
Inoltre la nuova generazione di computer e smartphone composti da questo leggerissimo materiale sarebbe anche meno energivora; in futuro i processori al grafene potrebbero essere molto più leggeri, piccoli e soprattutto più veloci degli attuali.
L’introduzione del grafene promette prestazioni migliori rispetto al materiale tradizionale in un settore molto ampio, che necessita di una costante innovazione per sua stessa natura, anche in relazione alla direzione futura del mercato: la richiesta di miniaturizzazione nel campo dell’elettronica continua a crescere, ma l’industria si sta avvicinando al limite di scala per i materiali in silicio.
Il grafene può essere impiegato anche nell’industria aerospaziale, edilizia, ottica, sport, abbigliamento, ecc. Allo stato attuale, l’industria elettronica offre una vasta gamma di prodotti, tutti realizzati facendo ampio uso del silicio; un simile sfruttamento di questo minerale non è ecologicamente sostenibile nel lungo periodo.
Inoltre, le proprietà al momento note del grafene lo rendono più idoneo rispetto al materiale tradizionale nella produzione di componentistica elettronica, permettendo la commercializzazione di dispositivi più leggeri, più efficienti sia dal punto di vista prestazionale sia dal punto di vista energetico. In base a tali premesse, si può ipotizzare che il grafene incontrerà il favore del mercato fino a rendere economicamente sconveniente l’utilizzo del silicio.
La tendenza del mercato, che qui si ipotizza, trova riscontro anche nel mondo accademico: numerosi centri di ricerca stanno concentrando risorse per lo studio del grafene, tanto che per coordinare il tutto senza sprecare risorse (economiche, ma anche di competenze scientifiche) è nata l’iniziativa europea Graphene Flagship. Da 5 anni, con fondi europei, il consorzio coordina il lavoro di industrie, università e organizzazioni di ricerca, per un totale di 158 enti in 23 paesi UE.
Indubbiamente l’industria elettronica ha un enorme impatto ambientale sia in termini di produzione del device, di utilizzo dello stesso e dello smaltimento a fine vita. Con l’introduzione del grafene si agirà su un aspetto fondamentale del ciclo di vita del prodotto elettronico: la sostituzione del silicio con il grafene permetterebbe di evitare il depauperamento del minerale attualmente utilizzato e limitare l’erosione costiera.
L’estrazione del silicio comporta, infatti, il prelevare sabbia dal fondale marino, producendo un buco che viene riempito da altra sabbia circostante e limitando l’apporto naturale o artificiale di sedimenti. Il silicio risulta essere l’elemento più sfruttato dall’uomo dopo acqua e aria, causando una riduzione delle coste italiane di 40 milioni di m2 dal 1970 ad oggi.
I dispositivi prodotti con il grafene saranno più leggeri, andando così a ridurre il consumo di fonti fossili tradizionali per il trasporto delle merci. Infine, gli utenti finali disporrebbero di prodotti che consumano meno energia, determinando anche un risparmio energetico in fase di esercizio.
A cura di Annalaura Antonelli.
