As aplicações do grafeno envolvem inúmeras áreas do conhecimento, em especial: energia, sensores, compósitos e revestimentos, fotônica e optoeletrônica, automotivo e aeroespacial, comunicação, impressão 3D, biomedicina, polímeros, materiais esportivos, construção civil, saneamento e tecnologias wearable (roupas inteligentes).
O Brasil conta ainda com importantes Universidades, Institutos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação e outras entidades que desenvolvem atividades envolvendo o grafeno. A Finep (Financiadora de Estudos e Projetos) tem apoiado projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação envolvendo grafeno e lançou o Programa "Grafeno no Rota 2030: soluções para a Indústria Automotiva", no qual foram discutidas tendências e oportunidades da cadeia automotiva, além do oferecimento de recursos para a realização de projetos na área. Trata-se do primeiro programa federal envolvendo grafeno.
A equipe do químico James Tour, da Rice University nos Estados Unidos, descobriu uma forma de transformar lixo em valioso grafeno "em um flash", usando um breve pulso de energia que aquece o material a 5.000 ºC. Barato, o processo chamado de "flash graphene" também é rápido: tudo acontece em apenas 10 milissegundos.
Segundo Tour, a matéria-prima pode ser qualquer fonte de carbono, como restos de comida, material orgânico, plásticos misturados ou pneus de borracha. Após um flash, o que sobra na câmara do reator é "puro grafeno": todas as outras substâncias são transformadas em gases, que podem ser capturados, separados e reaproveitados.
O grafeno produzido é do tipo "turbostrático", cujas folhas, com apenas um átomo de carbono de espessura, podem ser facilmente separadas. Em outros métodos, como a esfoliação de um bloco de carbono, a separação é muito mais difícil.
De acordo com o cientista, apenas 0,1% de grafeno, por volume, misturado ao cimento usado na produção de concreto resultaria em um material 17% mais resistente e seria o suficiente para reduzir seu impacto ambiental em um terço. Atualmente, grafeno não é usado devido ao seu alto preço, que pode variar de US$ 67 mil (mais de R$ 280 mil) a US$ 200 mil (mais de R$ 840 mil) o quilo, dependendo da qualidade do material.
"Ao fortalecer o concreto com grafeno, podemos usar menos concreto para a construção e ele custará menos para fabricar e transportar", disse ele. "Essencialmente, estamos capturando gases de efeito estufa, como dióxido de carbono e metano, que seriam emitidos pelos resíduos em aterros sanitários. Estamos convertendo essas formas de carbono em grafeno e adicionando esse grafeno ao concreto, diminuindo a quantidade de dióxido de carbono gerado na fabricação de concreto. Com o grafeno, temos um cenário ambiental em que todos ganham".
Com o novo processo, Tour espera produzir um quilograma de grafeno por dia dentro de dois anos, começando com um projeto recentemente financiado pelo Departamento de Energia dos EUA para converter carvão. "Isso poderia fornecer uma saída para o carvão em grande escala, convertendo-o de maneira barata em material de construção de valor muito mais alto", disse ele.
Está marcada para 14 de março a inauguração da planta fabril de produção de grafeno na Universidade de Caxias do Sul (UCS), no campus-sede da instituição. Será a primeira planta de produção de grafeno em escala industrial da América Latina.