Per lungo tempo, il mercato del grafene è stato trainato principalmente dalla "spinta dei materiali", in cui le aziende del settore si impegnavano a fondo per convincere il mercato delle proprietà e dei vantaggi dei loro prodotti. Ora, questo fenomeno si è spostato verso la "spinta del mercato", dove i fattori trainanti principali assumono un ruolo centrale.
Il grafene sta diventando un materiale di alto valore grazie a molteplici fattori. La sua capacità di migliorare la durata di servizio meccanico, ad esempio tramite rivestimenti resistenti all'usura o alla corrosione, e la sua capacità di soddisfare requisiti di gestione termica più rigorosi sono due esempi di fattori chiave.
Tuttavia, sta emergendo un altro fattore trainante del mercato, forse sorprendente, ma che avrà un impatto significativo nel prossimo decennio: la sostenibilità.
Come afferma il Dott. Soroush Nazarpour, Presidente e CEO di NanoXplore, "Il grafene è un ingrediente chiave per la sostenibilità in molti mercati e applicazioni. Ad esempio, consente pratiche di produzione a ciclo chiuso per la lavorazione delle materie plastiche e migliora la capacità e la velocità di ricarica delle batterie agli ioni di litio. Senza dubbio, il grafene renderà il mondo un posto più verde.".
IDTechEx ha individuato tre principali aree di applicazione per il grafene che possono rispondere a questo fattore chiave del mercato.
Polimeri di origine biologica e riciclati:
molti territori – e le aziende che vi operano – si sono impegnati in diversi aspetti dell'economia circolare, in particolare nella riduzione dei rifiuti. Ciò significa spesso che le aziende cercano di ridurre il consumo di plastica monouso e di aumentare la quantità di materiale riciclato utilizzato.
Questo però presenta una sfida: il materiale riciclato è spesso meccanicamente inferiore al materiale vergine e l'aggiunta di un additivo ("non ecologico") per superare queste limitazioni può vanificare l'obiettivo di sostenibilità. Inoltre, potrebbe comunque risultare insufficiente in termini di qualità.
È qui che entra in gioco il grafene. Le proprietà multifunzionali del grafene come additivo polimerico sono ben note. Essendo un derivato della grafite, presenta anche un vantaggio rispetto agli additivi concorrenti a base di combustibili fossili in termini di miglioramento della sostenibilità. Il grafene può quindi essere utilizzato in un'ampia varietà di settori e anche l'incorporazione di piccoli volumi potrebbe generare vantaggi significativi per i produttori di grafene, a condizione che riescano ad aumentare la produzione in modo appropriato e a controllare i costi. L'applicazione più immediata è nel packaging non alimentare con il grafene, che IDTechEx prevede diventerà un'area di crescita chiave nel medio termine.
Oltre a ciò, si apre anche la possibilità offerta dalle bioplastiche. Anche in questo caso, è possibile migliorare le prestazioni sfruttando le proprietà meccaniche e di barriera del grafene. Le opportunità vengono esplorate in diversi settori, dagli imballaggi alle tazze da caffè e ad altre applicazioni, sia dai più grandi clienti che da giovani startup come Toraphene.
L'accumulo di energia
è uno dei cambiamenti di mercato più significativi del XXI secolo: la completa elettrificazione dei trasporti è in atto con un potenziale di crescita esponenziale. Spinto dalla legislazione e sullo sfondo della crisi climatica, il panorama di mercato si sta trasformando rapidamente. "Batterie al grafene" è un titolo accattivante, ma il suo utilizzo è limitato. Il grafene viene utilizzato principalmente come additivo con elevata conduttività elettrica e termica, oltre a vantaggiose proprietà meccaniche. Può essere impiegato in qualsiasi elettrodo, nei rivestimenti del collettore di corrente o sulla superficie esterna della cella. Per la generazione attuale, il grafene nelle batterie agli ioni di litio troverà solo un'adozione modesta, principalmente per coloro che cercano soluzioni di ricarica rapida nel settore consumer. Ciò è particolarmente evidente nei prodotti per smartphone lanciati da Xiaomi nel 2020 e nei prossimi progetti di Real Graphene e Appear.
Tuttavia, il maggiore potenziale risiede negli sviluppi futuri, in particolare negli anodi di silicio e nelle batterie al litio-zolfo. Progressi significativi sono già stati compiuti, resi possibili dal grafene, e l'interesse da parte di quasi tutti i produttori di grafene rimane elevato. Sebbene il grafene non sia certamente l'unica soluzione in fase di studio, se le aziende riusciranno a trovare una soluzione basata sul grafene, ciò rappresenterà un risultato di grande importanza per il settore.
Inoltre, le applicazioni del grafene per l'accumulo di energia non si limitano alle batterie; i supercondensatori al grafene stanno riscuotendo un notevole interesse e potrebbero rappresentare soluzioni chiave insieme ad altri dispositivi di accumulo di energia (ad esempio, l'idrogeno). In questo ambito, Skeleton Technologies ha avuto un anno molto significativo, raccogliendo 41,3 milioni di euro in un round di finanziamento di Serie D, annunciando una partnership con Wrightbus e firmando una lettera d'intenti da 1 miliardo di euro con una casa automobilistica.
Calcestruzzo e asfalto:
potrebbe sorprendere che molte aziende che si occupano di grafene stiano attualmente esplorando le possibilità offerte dai mercati del calcestruzzo e dell'asfalto. Entrambi i prodotti, nella loro forma attuale, contribuiscono in modo significativo al cambiamento climatico e trarrebbero vantaggio da un miglioramento delle prestazioni meccaniche. Alcune sperimentazioni preliminari suggeriscono che il grafene potrebbe risolvere entrambi i problemi, migliorando al contempo la sostenibilità e i risultati pratici.
Progetti di rilievo come Directa Plus hanno fatto notizia e diversi produttori di grafene hanno dichiarato a IDTechEx di essere in trattative avanzate con attori chiave. Il potenziale di volume di questi mercati è enorme, forse molto maggiore di quello degli altri mercati descritti in questo articolo, e cambierebbe completamente le prospettive per il grafene.
Tuttavia, come spesso accade, c'è un divario da colmare tra l'interesse attuale e gli ordini effettivi. Il settore delle costruzioni ha margini molto ridotti ed è notoriamente lento nell'adottare nuove tecnologie. Pertanto, il calcestruzzo e l'asfalto sono mercati a cui vale la pena prestare attenzione, ma la strada da percorrere è ancora lunga.
Elettronica
Sorprendentemente, esiste persino un motore "verde" nel settore dell'elettronica. Un esempio lampante è Advanced Materials Development (AMD), che ha firmato una lettera d'intenti con Marks & Spencer per produrre una soluzione RFID sostenibile utilizzando i suoi inchiostri al grafene.
