Innovación en grafeno – Una conversación con Graphenea y Kivoro sobre materiales para la construcción sostenible

1. Innovación en grafeno y construcción:

Graphenea ha estado a la vanguardia en el desarrollo del grafeno. ¿En qué áreas de la construcción y edificación están viendo mayor potencial de aplicación para este material?

Como pionera en el desarrollo y aplicación del grafeno, Graphenea ha identificado un gran potencial para este material en múltiples áreas de la industria de la construcción y edificación. Gracias a su excepcional combinación de propiedades —incluyendo una elevada resistencia mecánica , una elevada conductividad térmica y eléctrica , baja densidad y versatilidad química—, el grafeno se perfila como un elemento clave en el desarrollo de la próxima generación de materiales de construcción inteligentes y sostenibles.

Las áreas de aplicación más prometedoras incluyen:

• Hormigón: La incorporación de grafeno puede mejorar significativamente la resistencia a la compresión y a la flexión, reducir la permeabilidad y aumentar la durabilidad a largo plazo. Estas mejoras apoyan prácticas de construcción más sostenibles al extender la vida útil de las estructuras y reducir los ciclos de mantenimiento y reparación, lo que a su vez disminuye la huella de carbono del material.
• Aislamiento térmico y acústico: El grafeno puede ser diseñado dentro de materiales aislantes para lograr un control superior de la conductividad térmica, permitiendo la producción de soluciones de aislamiento más delgadas, ligeras y eficientes que cumplan con estándares de eficiencia energética cada vez más exigentes.
• Composites : Al introducir grafeno en materiales compuestos reforzados con fibras, se mejora el rendimiento estructural mediante el aumento de la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto y la estabilidad dimensional, ofreciendo alternativas más ligeras a los componentes tradicionales de construcción sin comprometer el rendimiento.
• Pinturas y recubrimientos: Los recubrimientos mejorados con grafeno presentan propiedades como mayor resistencia a la corrosión, hidrofobicidad y actividad antimicrobiana, lo que los hace ideales para proteger superficies en entornos exigentes y reducir los costos de mantenimiento a largo plazo.

A través de nuestra empresa derivada especializada, KIVORO (www.kivoro.com), estamos desarrollando y adaptando aditivos a base de grafeno para satisfacer las necesidades específicas de estas aplicaciones. Vemos un enorme potencial en el grafeno para transformar el rendimiento y el perfil de sostenibilidad de los materiales de construcción, especialmente en el contexto de la transición del sector hacia soluciones de infraestructura net-zero, circulares y resilientes.

2. Sostenibilidad y eficiencia. Propiedades clave del grafeno en edificación:

¿Existen aplicaciones del grafeno que permitan una reducción de la huella de carbono en edificaciones de gran escala? En términos de durabilidad, ¿puede el grafeno ayudar a reducir el deterioro de materiales de construcción frente a factores ambientales como humedad, corrosión o radiación solar?

El sector de la construcción se enfrenta al reto de desarrollar estructuras duraderas al tiempo que reduce su impacto ambiental. El hormigón es ampliamente utilizado en construcción, especialmente en entornos marinos, debido a sus propiedades mecánicas y resistencia química. Sin embargo, su huella de carbono sigue siendo elevada, principalmente por el uso intensivo de cemento Portland. Este tipo de cemento —empleado en grandes cantidades (450–550 kg/m³)— es el principal responsable de las emisiones de CO₂ en la industria de la construcción, debido a la producción de clínker, un material que requiere un alto consumo energético y genera grandes cantidades de CO₂.

La sustitución parcial del clínker por materiales más sostenibles, como cenizas volantes, escorias o puzolanas, se ha identificado como una estrategia para reducir la huella de carbono del cemento. No obstante, estos eco-cementos presentan desafíos técnicos, como una hidratación más lenta o problemas de trabajabilidad, que requieren el uso de aditivos para optimizar su rendimiento.

Otro problema importante del hormigón armado es que, aunque el hormigón es en general resistente al ataque por cloruros, cuando estos alcanzan las armaduras de acero, se inicia la corrosión, lo que puede comprometer la integridad estructural.

En este sentido, la incorporación de grafeno en el hormigón permite mejorar propiedades mecánicas, como la resistencia a compresión, y aumentar su durabilidad al reducir la permeabilidad del material frente a iones agresivos como los cloruros, principales responsables de la corrosión del acero. El aditivo desarrollado por KIVORO ha demostrado una mejora significativa en la resistencia a la penetración de cloruros, a la carbonatación, así como una reducción en la absorción de agua y la permeabilidad al gas, lo que permite extender la vida útil de la estructura en un 50%.

Además, en el marco de proyectos de investigación como FLOWIND (https://www.linkedin.com/company/flowind-project/posts/?feedView=all), se está explorando la incorporación de óxido de grafeno en eco-cementos, con el objetivo de desarrollar hormigones más sostenibles, especialmente para su uso en entornos marinos offshore. Este tipo de hormigón busca reducir las emisiones de carbono sin comprometer su resistencia ni durabilidad.

3. Comercialización y Mercado . Desafíos técnicos y estructurales:

En los próximos 5-10 años veremos un uso más extendido del grafeno en arquitectura y edificación? ¿Qué barreras deben superarse?  Cuáles son los principales desafíos técnicos que enfrenta la implementación del grafeno en materiales de construcción a gran escala?

En los próximos 5 a 10 años, es probable que veamos una adopción mucho más amplia del grafeno en la arquitectura y la construcción. Este periodo será clave, ya que coincide con la maduración de las líneas de I+D y la transición de pruebas a escala de laboratorio hacia la comercialización plena de productos mejorados con grafeno.

No obstante, para que esta adopción se generalice, es necesario superar varias barreras importantes. Desde el punto de vista técnico, sigue siendo fundamental desarrollar formulaciones en las que el grafeno aporte mejoras de rendimiento consistentes y medibles —ya sea en hormigón, recubrimientos, aislamiento o materiales compuestos—. Más allá de los resultados de laboratorio, estos materiales deben demostrar durabilidad a largo plazo, compatibilidad estructural y escalabilidad en condiciones reales.

Además, el marco normativo y de certificación representa un reto significativo.
Los productos deben someterse a ensayos rigurosos y validación por parte de entidades independientes, y ser aceptados por los principales agentes de la cadena de valor de la construcción. Estudios de envejecimiento acelerado, análisis del ciclo de vida y demostraciones piloto a gran escala serán esenciales para lograrlo.

No existen atajos para la adopción comercial en este sector, donde la seguridad, la fiabilidad y el cumplimiento normativo son aspectos prioritarios. Dicho esto, gracias a la colaboración continuada entre desarrolladores de aditivos avanzados como KIVORO y los actores clave del sector, se espera que el uso de tecnologías basadas en grafeno se convierta progresivamente en una práctica habitual, especialmente en aplicaciones donde la durabilidad, la multifuncionalidad y la sostenibilidad sean aspectos prioritarios.

4. Futuro del grafeno en arquitectura y construcción:

En el marco de ciudades más sostenibles e inteligentes, ¿qué papel puede jugar el grafeno en infraestructuras del futuro?

En cualquier ciudad sostenible e inteligente, tanto actual como futura, el grafeno podría desempeñar un papel clave. Gracias a sus propiedades excepcionales —incluyendo una conductividad térmica y eléctrica extremadamente alta, una resistencia mecánica superior, flexibilidad y bajo peso—, el grafeno tiene el potencial de transformar tanto los materiales de construcción tradicionales como los sistemas de gestión urbana. Algunos de estos avances se aplicarán de forma pasiva, como en edificios y carreteras auto-refrigerantes o auto-calentables, y otros de manera más interactiva cuando se combinen con sensores basados en grafeno.

Desde una perspectiva de sostenibilidad, la incorporación de grafeno en materiales como el hormigón, el asfalto o los polímeros mejora significativamente su durabilidad, resistencia frente a agentes agresivos y eficiencia energética. Esto se traduce en una mayor vida útil y en una reducción de las necesidades de mantenimiento, lo que permite disminuir las emisiones indirectas de CO₂ asociadas a reparaciones y sustituciones.

En el ámbito de la construcción inteligente, el grafeno posibilita el desarrollo de materiales funcionales avanzados, como:

• Revestimientos y pavimentos auto-calefactables , útiles para el deshielo pasivo en climas fríos sin necesidad de aporte energético externo.
• Pinturas conductoras capaces de integrar sistemas de monitorización estructural.
• Sensores embebidos basados en grafeno, capaces de detectar en tiempo real esfuerzos, humedad, corrosión o cambios térmicos, lo que facilita estrategias de mantenimiento predictivo.

Además, el uso de grafeno en materiales de aislamiento térmico y acústico ultrafinos y ligeros puede mejorar la eficiencia energética de los edificios sin comprometer el espacio útil, una ventaja decisiva en entornos urbanos densos.

En resumen, el grafeno no solo puede mejorar el rendimiento de los materiales existentes, sino que también abre el camino hacia una infraestructura urbana más resiliente, eficiente y conectada, alineándose con los objetivos de desarrollo sostenible y la transformación digital del entorno construido.

Muchas gracias, Jeremey por tu tiempo, ha sido un placer tenerte hoy con nosotros y conversar contigo.

Muchas gracias a Ortiz León por invitarme.

*Estamos deseando mostrarte ejemplos donde empleemos el grafeno próximamente en construcción .

Jeremey Shipp, Sales Director at KIVORO, a Graphenea spin-off specializing in graphene-based additives for concrete, coatings, and smart infrastructure